ITU-R BT 1361 SPANISH-1998 WORLDWIDE UNIFIED COLORIMETRY AND RELATED CHARACTERISTICS OF FUTURE TELEVISION AND IMAGING SYSTEMS《未来电视成像系统全球统一的比色法和相关特性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1361 1 RECOMENDACIN UIT-R BT.1361*Colorimetra unificada a nivel mundial y caractersticas correspondientes de los futuros sistemas de televisin y de formacin de imgenes (Cuestin UIT-R 1-3/11) (1998) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que los parmetros de colo

2、rimetra varan entre los actuales sistemas de televisin; b) que los grficos por computador se aplican a la produccin de programas de televisin, mientras que las pantallas de televisin se utilizan con los computadores; c) que es preciso contar con la capacidad de interfuncionamiento entre los distinto

3、s sistemas de televisin y otros sistemas de formacin de imgenes tales como las pelculas cinematogrficas y los grficos por computador; d) que conviene disponer de una colorimetra unificada para el interfuncionamiento con el fin de minimizar la conversin entre los distintos sistemas de televisin y los

4、 sistemas de creacin de imgenes; e) que aunque las actuales pantallas de televisin pueden reproducir una gran proporcin de los colores que hay en las escenas naturales, se requiere una gama de color ms amplia para reproducir todos los colores naturales de las superficies; f) que se estn introduciend

5、o nuevos dispositivos de pantalla capaces de producir una gama ms amplia de colores; g) que la gama de colores reproducibles puede variar entre pantallas por motivos de aplicacin, coste y calidad; h) que al seleccionar los parmetros de colorimetra de un sistema de televisin, es fundamental que el si

6、stema d una informacin completa del color y que no se limite a la gama reproducible en una pantalla particular; j) que la gama de colores de un sistema puede ampliarse permitiendo valores de la seal RGB negativos y superiores al 100%, manteniendo la compatibilidad con los sistemas convencionales; k)

7、 que mientras que los parmetros de colorimetra y las caractersticas correspondientes se han especificado para la gama convencional de colores en la Recomendacin UIT-R BT.709, es preciso disponer de una sola Recomendacin que especifique un conjunto nico de parmetros de colorimetra y de caractersticas

8、 correspondientes para todos los sistemas futuros de televisin; l) que la adopcin de un conjunto nico a nivel mundial de parmetros de colorimetra y de caractersticas correspondientes ayudar a mejorar la eficacia del intercambio internacional y el desarrollo de sistemas unificados de transmisin efica

9、ces; m) que la adopcin de un conjunto nico a nivel mundial de parmetros de colorimetra y de caractersticas correspondientes se traducir en ltima instancia en ventajas econmicas para las entidades de radiodifusin y para la industria de receptores, lo que a su vez ayudar a las organizaciones que actan

10、 en pases con economas en desarrollo, _ *La Comisin de Estudio 6 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2002 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R BT.1361 recomienda 1 que se utilicen los parmetros de colorimetra y las caractersticas corresp

11、ondientes que se describen en los Cuadros 1, 2 y 3 de la presente Recomendacin para todos los sistemas futuros de televisin y de creacin de imgenes. CUADRO 1 Parmetros de colorimetra y caractersticas correspondientes CUADRO 2 Ecuaciones de codificacin analgica Parmetro Valores 1 Colores primarios Co

12、ordenadas de cromaticidad (CIE, 1931) x y Rojo 0,640 0,330 Verde 0,300 0,600 Azul 0,150 0,060 2 Blanco de referencia Coordenadas de cromaticidad (CIE, 1931) (igual a la seal primaria) D65x y 0,3127 0,3290 3 Caractersticas de transferencia optoelectrnica(1)33,1018,0 para099,0099,145,0= LLE 018,00045,

13、0 para50,4 = LLE 0045,025,0 para4/099,0)4(099,145,0= LLE siendo L una tensin normalizada por el nivel de blanco de referencia que es proporcional a la intensidad luminosa implcita que se detectara con un canal de color de cmara de referencia; E es la seal primaria no lineal resultante. (1) La precor

14、reccin no lineal de la regin de la seal por debajo de L = 0 y por encima de L = 1 se aplica nicamente a los sistemas que utilizan una gama ampliada de colores. Los sistemas que utilizan una gama de colores convencional aplican la correccin en la regin comprendida entre L = 0 y L = 1. En el Anexo 1 f

15、igura una explicacin detallada del sistema de gama de color ampliada. Ecuaciones Parmetro Sistemas de gama de color convencional y ampliada 4 Ecuaciones de la luminancia y de la diferencia de color BGRYEEEE += 0722,07152,02126,0 8556,1YBCBEEE= 8556,19278,07152,02126,0BGREEE += 5748,1YRCREEE= 5748,10

16、722,07152,07874,0BGREEE = Rec. UIT-R BT.13613CUADRO 3 Ecuaciones de codificacin digital Ecuaciones Parmetro Sistema de gama de color convencional Sistema de gama de color ampliada(1)5 Cuantificacin de las seales RGB, de luminancia y de diferencia de color(2), (3)() 8216219INT+=nRRED () 8216219INT+=n

17、GGED () 8216219INT+=nBBED () 8248160INT+=nRRED () 8248160INT+=nGGED () 8248160INT+=nBBED () 8216219INT+=nYYED () 82128224INT+=nCBCBED () 82128224INT+=nCRCRED 6 Obtencin de las seales de luminancia y de diferencia de color mediante seales RGB cuantificadas(4)BGRYDDDD += 0722,07152,02126,0INT +=122192

18、248556,19278,08556,17152,08556,12126,0INTnBGRCBDDDD+=122192245748,10722,05748,17152,05748,17874,0INTnBGRCRDDDD ()+=882161602192480722,07152,02126,0INTnnBGRYDDDD+=121602248556,19278,08556,17152,08556,12126,0INTnBGRCBDDDD+=121602245748,10722,05748,17152,05748,17874,0INTnBGRCRDDDD (1) En el Anexo 1 fig

19、ura una explicacin detallada. (2) n denota la longitud binaria de la seal cuantificada. (3) El operador INT da el valor 0 para partes fraccionales comprendidas entre 0 y 0,4999. y el valor +1 para las comprendidas entre 0,5 y 0,9999., es decir, redondea las fracciones por encima de 0,5. (4) El Anexo

20、 2 especifica un procedimiento de obtencin de coeficientes enteros para la realizacin digital. 4 Rec. UIT-R BT.1361 ANEXO 1 Sistema de gama de color ampliada que utiliza seales RGB negativas La gama reproducible de colores de una pantalla de televisin est limitada a la superficie interior de un trin

21、gulo del diagrama de cromaticidad determinado por los tres colores primarios de la pantalla. Ello es debido al hecho de que las emisiones luminosas negativas de los colores primarios no pueden realizarse con un sistema de pantalla real. No obstante, los colores situados fuera del tringulo pueden tra

22、nsmitirse cuando se permite la transmisin de valores negativos y superiores al 100% como seales RGB primarias ampliadas. Las cmaras actuales desarrollan normalmente seales RGB de gama ampliada en el proceso de formacin matricial lineal para optimizar el anlisis de colorimetra, pero los valores ampli

23、ados se suelen recortar en el proceso posterior para ajustarse al formato de la seal del sistema. El mtodo de ampliacin de la gama de colores que utiliza seales RGB negativas permite la compatibilidad con los sistemas convencionales, lo que se traduce en una transicin sin discontinuidades hacia el n

24、uevo sistema de gama ampliada. Gama de la seal La gama requerida de la seal en un sistema de televisin se determina por las primarias de referencia, las caractersticas de transferencia optoelectrnica (curva gamma) y la gama de colores que debe tratar el sistema. Se requiere una gama de seales excepc

25、ional para reproducir todo el abanico de colores espectrales puros, incluso con una gama amplia de primarias. Un enfoque realista consiste en limitar la reproduccin a la gama de los colores de la superficie real que determina Pointer. La Fig. 1 (a)-(c) muestra los niveles de seales RGB analgicas con

26、 precorreccin gamma para los colores de Pointer. Dichos colores representan los colores de una superficie real con saturacin mxima para 36 tonos (cada 10) y 16 niveles de luminosidad. En la Figura, se trazan 16 curvas para los distintos niveles de luminosidad y puede verse que estas seales RGB prese

27、ntan valores negativos y superiores al 100%. Cuando se convierten estas seales RGB analgicas en seales analgicas de luminancia y de diferencia de color utilizando las ecuaciones 4 del Cuadro 2, los niveles resultantes son los representados en la Fig. 2 (a)-(c). Puede verse que los valores se encuent

28、ran ahora dentro de la gama dinmica normal de 0-100% para la luminancia y de 50% para la diferencia de color. As pues, en el caso de las seales analgicas, hay una compatibilidad directa entre los sistemas de gama convencional y los colores equivalente en un sistema de gama ampliada. Para la represen

29、tacin digital es necesario, al cuantificar las seales RGB de gama ampliada, utilizar una polarizacin en continua y factores de escala diferentes de los utilizados para la gama convencional, tal como se representa en las ecuaciones 5 del Cuadro 3, es decir, 160 y 48 en lugar de 219 y 16. Ello es debi

30、do a que los niveles de las seales RGB de gama ampliada con precorreccin gamma rebasan la gama dinmica especificada en las Recomendacio-nes UIT-R BT.601 y UIT-R BT.1120 que corresponde a las lneas de trazo de la Fig. 1 (a)-(c). No obstante, al igual que con las seales analgicas, las seales cuantific

31、adas de luminancia y de diferencia de color para la gama convencional y la gama ampliada entran dentro de la gama dinmica especificada en las Recomendaciones UIT-R BT.601 y UIT-R BT.1120 como indican las lneas de trazo discontinuo de la Fig. 2 (a)-(c). Se deduce que para la compatibilidad, la conver

32、sin entre seales RGB cuantificadas y seales cuantificadas de luminancia y de diferencia de color se requieren factores de escala distintos, como los de las ecuaciones 6 del Cuadro 3. Rec. UIT-R BT.1361 5 1361-010 90 180 270 360(a)(b)(c)0 90 180 270 3600 90 180 270 3601,21,00,80,60,40,20,0 0,2 0,41,2

33、1,00,80,60,40,20,0 0,2 0,4FIGURA 1Niveles de seal RGB para los colores de Pointer1,21,00,80,60,40,20,0 0,2 0,4Tono en coordenadas (u, v) (grados)Tono en coordenadas (u, v) (grados)Tono en coordenadas (u, v) (grados)6 Rec. UIT-R BT.1361 1361-020 90 180 270 3600 90 180 270 3600 90 180 270 360(a)(b)(c)

34、1,21,00,80,60,40,20,0 0,20,60,40,20,0 0,2 0,6 0,4FIGURA 2Niveles de seales de luminancia y de diferencia de color para los colores de Pointer0,60,40,20,0 0,2 0,6 0,4Tono en coordenadas (u, v) (grados)Tono en coordenadas (u, v) (grados)Tono en coordenadas (u, v) (grados)Rec. UIT-R BT.1361 7 ANEXO 2 O

35、btencin de los coeficientes enteros de las ecuaciones de la luminancia y la diferencia de color Los sistemas digitales pueden introducir errores de clculo en las seales de luminancia y de diferencia de color debido al nmero finito de bits de los coeficientes de la ecuacin. Adems, las seales de lumin

36、ancia y de diferencia de color pueden adoptar valores ligeramente distintos, dependiendo de la secuencia de procesamiento de la seal, es decir, de la discrepancia entre las seales cuantificadas despus del proceso matricial analgico y las seales con proceso matricial digital despus de la cuantificaci

37、n de las seales RGB. Para minimizar dichos errores y las discrepancias existentes, deben optimizarse los coeficientes enteros de las ecuaciones digitales. A continuacin se indica el procedimiento de optimizacin y los coeficientes enteros resultantes para diversas longitudes binarias. 1 Sistema de ga

38、ma de color convencional En lo que sigue, m y n indican las longitudes binarias de los coeficientes enteros y de las seales digitales, respectivamente. 1.1 Ecuaciones digitales A continuacin se indica la ecuacin digital de la luminancia para el sistema de gama de color convencional: BGRYD,D,D,D += 0

39、72207152021260 INT (1) +=BmYGmYRmYDrDrDr222INT321(2) +BmYGmYRmYDkDkDk222INT321(3) siendo r y k los valores reales de los coeficientes y de los coeficientes enteros, respectivamente, indicados a continuacin: mYr 22126,01= 11INTYYrk = mYr 27152,02= 22INTYYrk = mYr 20722,03= 33INTYYrk = A continuacin s

40、e describen las ecuaciones digitales de la diferencia de color para el sistema de gama de color convencional: +=122192248556,19278,07152,02126,0INTnBGRCBDDDD (4) 8 Rec. UIT-R BT.1361 +=13212222INTnBmCBGmCBRmCBDrDrDr(5) +13212222INTnBmCBGmCBRmCBDkDkDk(6) +=122192245748,10722,07152,07874,0INT nBGRCRDD

41、DD (7) +=13212222INTnBmCRGmCRRmCRDrDrDr(8) +13212222INTnBmCRGmCRRmCRDkDkDk(9) siendo: mCBr 22192248556,12126,01= 11INTCBCBrk = mCBr 22192248556,17152,02= 22INTCBCBrk = mCBr 22192248556,19278,03= 33INTCBCBrk = mCRr 22192245748,17874,01= 11INTCRCRrk = mCRr 22192245748,17152,02= 22INTCRCRrk = mCRr 2219

42、2245748,10722,03= 33INTCRCRrk = 1.2 Procedimiento de optimizacin La ecuacin (3) muestra la expresin matricial digital de la seal de luminancia que incluye los errores de clculo debidos a la longitud binaria finita de los coeficientes enteros. Cuando aumenta la longitud binaria de los coeficientes, e

43、l argumento (el valor entre ) de la ecuacin (3) se aproxima al de la ecuacin (2), lo que se traduce en una reduccin de los errores o las discrepancias entre ecuaciones. Por tanto, la diferencia entre los argumentos de las ecuaciones (2) y (3) puede considerarse como una medida de la optimizacin de l

44、os coeficientes enteros. Como la diferencia de los argumentos depende de las seales RGB de entrada, la optimizacin de error mnimo cuadrtico se define como aquella en que los coeficientes enteros se ajustan de forma que la suma de las diferencias cuadrticas de todas las entradas adquiere el valor mni

45、mo, es decir, la que minimiza el valor de la ecuacin (10). 2lostodospara321321222222+=RGBBmYGmYRmYBmYGmYRmYYDrDrDrDkDkDk(10) Rec. UIT-R BT.1361 9 Adems de dar el error cuadrtico mnimo, esta optimizacin de mnimos cuadrados minimiza automticamente el error mximo que se produce en un color de entrada p

46、articular (combinacin particular de seales RGB de entrada) as como la discrepancia entre las diferentes secuencias de procesamiento de la seal (formacin matricial analgica y matricial digital). El procedimiento de optimizacin es el siguiente: Paso 1: Se toma como valor inicial de cada coeficiente en

47、tero Yjk (j = 1, 2, 3) el entero ms prximo al valor real del coeficiente ;Yjr Paso 2: Con los coeficientes enteros iniciales se calculan los errores cuadrticos o suma de diferencias cuadrticas (ecuacin (10) con la gama de seales RGB de entrada, por ejemplo, de 16 a 235 para un sistema de 8 bits (en el 1.3 se describe un mtodo sencillo de clculo sin utilizar el sumatorio); Paso 3: Se examinan los errores cuadrticos al aumentar/disminuir en uno cada co