UHD, wide colour и большой container
Большой разбор BT.2020: зачем UHD понадобился новый gamut, точные spectral-like primaries и D65, 10/12-bit coding, OETF, Y′ coefficients, constant/non-constant luminance YCbCr, отличие от HDR/BT.2100, P3 mastering внутри Rec.2020 container и роль gamut mapping.
Rec.2020 — это широкий RGB/UHD colorimetry standard, а не синоним HDR. Он задаёт очень удалённые primaries, D65, signal/coding parameters и YCbCr relationships. HDR использует ту же BT.2020/BT.2100 colorimetry очень часто, но PQ или HLG — отдельный transfer layer.
Ключевые факты
≈ 630 nm monochromatic equivalent in BT.2100 table.
≈ 532 nm monochromatic equivalent.
≈ 467 nm monochromatic equivalent.
Bit depth не меняет gamut geometry.
Отличаются от Rec.709 matrix coefficients.
PQ/HLG относятся к transfer layer BT.2100.
Треугольники построены по стандартным xy coordinates. Большой encoding gamut не означает, что каждый реальный дисплей — или каждый master — достигает его внешних границ.
Primaries label не сообщает HDR transfer function. Всегда проверяйте color primaries и transfer characteristics отдельно.
Bit depth управляет quantisation precision. Он не двигает RGB primaries и поэтому не увеличивает gamut.
Неверная matrix может создать color errors даже при формально правильном metadata primaries.
Переход к UHD рассматривался не только как увеличение 1920×1080 до 3840×2160/7680×4320. ITU хотела систему с более высоким spatial resolution, более глубокой quantisation и существенно более широким colour gamut. BT.2020 был опубликован для production и international programme exchange как новый UHD baseline. Поэтому Rec.2020 — это целый system recommendation, а не просто треугольник на CIE diagram.
CIE 1931 xy: Red 0.708/0.292, Green 0.170/0.797, Blue 0.131/0.046, white D65 0.3127/0.3290. В BT.2100 informative spectral equivalents этих primaries соответствуют примерно 630 nm, 532 nm и 467 nm monochromatic light. То есть BT.2020 действительно тянет вершины почти к spectral locus. Это значительно шире P3 и Rec.709 и делает возможными chromaticities, которые многие реальные дисплеи всё ещё физически не воспроизводят.
Несмотря на новый gamut, BT.2020 сохранил D65. Это облегчает interoperability с Rec.709 и последующим BT.2100: neutral axis и reference white chromaticity остаются совместимыми, а расширение происходит в primaries. Поэтому conversion Rec.709↔Rec.2020 при одинаковом D65 не требует white-point chromatic adaptation; нужна gamut/primary matrix и соответствующий transfer conversion.
BT.2020-2 описывает UHD system parameters и собственную relative OETF, которая по форме близка к BT.709. HDR появился в отдельной Recommendation BT.2100, которая сохраняет те же wide primaries/D65, но вводит PQ и HLG transfer systems, HDR reference environment и другие параметры. Файл с `colour_primaries=BT.2020` ещё не говорит, PQ это, HLG или SDR-like transfer. Primaries tag и transfer tag — разные поля системы.
Для relative scene signal E используется E′=4.5E в линейном toe и E′=αE^0.45−(α−1) выше breakpoint. Точные smooth-join solutions: α≈1.0992968268 и β≈0.0180539685. Для practical coding BT.2020 допускает α=1.099, β=0.018 в 10-bit systems и α=1.0993, β=0.0181 в 12-bit. Это ещё один пример, почему слово «Gamma» в dropdown может скрывать конкретную стандартизированную piecewise transfer function.
Чем шире gamut, тем больше perceptual volume нужно квантовать. BT.2020 specifies 10- or 12-bit component coding, а не legacy 8-bit baseline Rec.709-era workflows. Больше bit depth не расширяет gamut — primaries уже задали его geometry — но уменьшает quantisation steps и делает большие gradients/colour transforms практичнее. Особенно это важно, когда материал дальше проходит HDR transfer и aggressive grading.
Для R′G′B′/Y′ nominal black и peak white в 10-bit coding находятся на 64 и 940, а в 12-bit — 256 и 3760. Chroma neutral расположен на 512/2048 соответственно. Это развитие привычного 16–235 logic Rec.709, а не характеристика gamut. Full/data range и video/narrow range остаются отдельным metadata/processing decision и должны быть интерпретированы правильно.
Для non-linear R′G′B′ BT.2020 использует Y′=0.2627R′+0.6780G′+0.0593B′. Это не те же coefficients, что 0.2126/0.7152/0.0722 в Rec.709, потому что luma matrix связана с colour primaries. Если decoder использует неправильную matrix, hue/saturation errors могут выглядеть как «неправильный gamut», хотя сами chromaticity tags формально верны.
BT.2020 defines both conventional non-constant-luminance Y′C′BC′R and a constant-luminance variant Y′C C′BC C′RC. Цель второго — точнее сохранять luminance information и potentially improve coding efficiency for very wide-gamut signals. Но ecosystem support и historical production practice долгое время сильнее опирались на conventional non-constant-luminance behaviour. Само наличие двух вариантов показывает, что label «BT.2020 YCbCr» ещё не описывает всю matrix path.
BT.2020 допускает разные chroma sampling structures. 4:2:0 уменьшает spatial chroma resolution, но primaries, D65 и allowed chromaticities остаются теми же. Поэтому `10-bit 4:2:0 Rec.2020` — это комбинация трёх независимых свойств: quantisation precision, chroma sampling и colour space. Нельзя свести их к одной шкале «качество выше/ниже».
HDR delivery часто использует BT.2020 primaries в metadata, потому что стандарт нужен как common wide-gamut signalling space. Но mastering display может физически покрывать лишь P3-D65 или немного больше, а сами кадры — использовать ещё меньший subset. Это нормально: RGB code space задаёт container, но не обязывает каждый pixel лежать у его границ. Проблема начинается, когда downstream display не может воспроизвести chromaticity и output pipeline не делает контролируемый gamut mapping.
Input compatibility означает, что устройство распознаёт signalling и умеет преобразовать его в свой native panel gamut. Coverage — отдельная физическая характеристика primaries/display technology. Телевизор может корректно принять BT.2020/PQ и затем tone/gamut-map content на panel, который близок к P3. Поэтому проверка HDR master на consumer TV должна учитывать реальный display colour volume, а не только label входного сигнала.
Не выбирайте Rec.2020 как «HDR preset». Сначала определите четыре слоя: Input/Output Color Space = BT.2020 primaries? Transfer = BT.2020 SDR-like, PQ или HLG? Range = video/full? Matrix = RGB или BT.2020 YCbCr path? В managed Resolve workflow обычно Color Space и Gamma выбираются отдельно именно потому, что Rec.2020 primaries могут сочетаться с несколькими transfer systems. Output gamut mapping решает, что делать с цветами, которые target display physically не может показать.
В Resolve запись `Rec.2020` отвечает прежде всего на вопрос о primaries/colorimetry. Для полного state всё равно нужны Gamma/EOTF, range, matrix и target display. Никогда не используйте одно слово Rec.2020 как сокращение для всего HDR pipeline.
Технические определения привязаны к организациям стандартов и первичным спецификациям там, где это действительно важно.
Действующая Recommendation: primaries, D65, OETF, Y′/chroma equations, sampling и 10/12-bit coding.
Полный первичный текст BT.2020-2.
Отдельный HDR standard: те же wide primaries/D65, но PQ/HLG и HDR system context.
Полезная современная сравнительная reference для sRGB, Display P3 и Rec.2020 gamut geometry.
