Цветные полосы SMPTE
Цветные полосы SMPTE — это телевизионная тестовая таблица, используемая там, где видеостандарт NTSC используется , включая страны Северной Америки . Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE) называет этот образец инженерным руководством (EG) 1-1990 . [ 1 ] Его компоненты являются известным стандартом и созданы генераторами тестовых шаблонов. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Сравнение полученного сигнала с известным стандартом дает видеоинженерам представление о том, как видеосигнал NTSC был изменен при записи или передаче и какие корректировки необходимо внести, чтобы вернуть его в соответствие со спецификацией. Он также используется для настройки телевизионного монитора или приемника на правильное воспроизведение информации о цветности и яркости NTSC .
Предшественник испытательной схемы SMPTE был задуман Норбертом Д. Ларки (1927–2018). [ 5 ] [ 6 ] и Дэвид Д. Холмс (1926–2006) [ 7 ] [ 8 ] Лабораторий RCA и впервые опубликовано в бюллетене лицензиата RCA LB-819 7 февраля 1951 года. Патент США 2 742 525 на генератор цветных тестовых шаблонов (срок действия которого истек) был выдан 17 апреля 1956 года Ларки и Холмсу. [ 9 ] Позже EIA опубликовало стандарт RS-189A , который в 1976 году стал EIA-189A , в котором описывался стандартный сигнал цветной полосы, предназначенный для использования в качестве тестового сигнала для настройки цветных мониторов, настройки кодировщиков и быстрой проверки цвета. системы телевизионной передачи. [ 10 ] В 1977 году А. А. Голдберг из Технологического центра CBS описал улучшенный тестовый сигнал цветной полосы, разработанный в центре Хэнком Малером (1936–2021). [ 11 ] [ 12 ] Затем это было представлено Комитету SMPTE по телевизионным видеотехнологиям для рассмотрения в качестве рекомендуемой практики SMPTE. [ 13 ] Этот улучшенный тестовый сигнал был опубликован как стандарт SMPTE ECR 1-1978 . Его разработка CBS была удостоена премии «Эмми» в области технологий и инженерии в 2002 году. [ 14 ] CBS не подала патентную заявку на тестовый сигнал, тем самым передав его в общественное достояние для общего использования в отрасли.
Расширенная версия цветных полос SMPTE, SMPTE RP 219:2002. [ 15 ] был введен для тестирования сигналов HDTV (см. подраздел). [ 16 ]
Хотя цветные полосы изначально были разработаны для калибровки аналогового оборудования NTSC, они по-прежнему широко используются при передаче и в современных средствах цифрового телевидения. В современном контексте цветные полосы используются для поддержания точных уровней цветности и яркости в ЭЛТ, ЖК-, светодиодных, плазменных и других видеодисплеях, а также в оборудовании для дублирования, спутниковой, оптоволоконной и микроволновой передачи, а также в оборудовании для телевидения и интернет-вещания.
В обзоре лучших стандартов за первые 100 лет существования организаций SMPTE EG-1 был признан пятым по значимости стандартом SMPTE. [ 17 ]
SMPTE ECR 1-1978 (SDTV)
[ редактировать ]
В цветных полос изображении SMPTE верхние две трети телевизионного изображения содержат семь вертикальных полос с интенсивностью 75%. В порядке слева направо цвета : белый или серый , желтый , голубой , зеленый , пурпурный , красный и синий . [ 18 ] Выбор белого или серого цвета зависит от того, равна ли яркость этой полосы 100 % или нет. Эта последовательность проходит через все семь возможных комбинаций, в которых используется хотя бы один из трех основных цветовых компонентов: зеленого, красного и синего, при этом синий циклически включается и выключается между каждым столбцом, красный включается и выключается каждые два столбца, а зеленый включается для каждого столбца. четыре крайних левых такта и три крайних правых выключены. Поскольку наибольшая доля яркости приходится на зеленый цвет, за ним следует красный, а затем синий, эта последовательность полосок отображается на мониторе формы сигнала в режиме яркости в виде нисходящей лестницы слева направо. вектороскопа На сетке выгравированы . прямоугольники, показывающие допустимые области, куда должны попадать трассы из этих семи полосок, если сигнал правильно настроен
Под основным набором из семи полосок находится полоса синих , пурпурных , голубых и белых или серых зубцов. Когда телевизионный приемник настроен на фильтрацию всех цветов, кроме синего, эти зубцы в сочетании с основным набором цветных полос используются для настройки элементов управления цветом; они отображаются в виде четырех сплошных синих полос без видимого различия между полосами и зубцами, если элементы управления цветом настроены правильно.
Нижняя часть содержит квадрат с интенсивностью белого 100 % и прямоугольник с интенсивностью черного 7,5 % для использования в настройке диапазона яркости. Более современные версии паттерна имеют PLUGE импульс . Белый квадрат располагается ниже желтой и голубой полос, а на мониторе формы сигнала это будет отображаться как белая полоса, перекрывающая пик желтой и голубой цветности при 100 единицах IRE . ( Импульс плагина сокращение от «оборудование для генерации изображения») расположен внутри черного прямоугольника под красной полосой (он присутствует на иллюстрации, но может быть трудно различим). Он состоит из трех маленьких вертикальных полос: самой правой с интенсивностью на 4 % выше уровня черного (11,5 IRE), средней с интенсивностью, точно равной черному (7,5 IRE), и самой левой с интенсивностью на 4 % ниже уровня черного (суперчерный или чернее черного , 3,5 IRE). Импульс плагина помогает отрегулировать нижнюю часть диапазона яркости, чтобы избежать либо размывания черных тонов до серых, либо сжатия информации изображения в клиппирование сигнала, которое происходит на небольшом расстоянии ниже уровня черного (известное как разгром негров ). Когда монитор правильно настроен, крайняя правая полоса разъема должна быть едва видна, а две левые должны быть неотличимы друг от друга и полностью черными. Также в нижней части находятся две секции, которые содержат сигналы -синфазный и +квадратурный (см. YIQ ), центрированные по уровню черного и имеющие то же усиление, что и сигнал цветовой синхронизации; на узоре они отображаются в виде квадрата очень темно-синего и квадрата очень темно-фиолетового цвета. На вектороскопе они выглядят как две короткие линии, расположенные на расстоянии девяноста градусов друг от друга. Они используются для обеспечения правильной демодуляции телевизионным приемником 3,58 МГц части цветовой поднесущей сигнала частотой . Векторы для блоков -I и +Q должны располагаться точно на осях I и Q вектороскопа, если сигнал цветности демодулируется правильно.
Эти такты дают начало первой части случайных терминов тактов и тона . Обычно телевизионная сеть , телевизионная станция или другой создатель видеопрограмм перед отправкой программного материала передает цветные полосы SMPTE вместе с непрерывной 1000 Гц синусоидальной волной частотой , чтобы подтвердить право собственности на линию передачи или среду передачи, а также чтобы принимающие станции и промежуточные поставщики телекоммуникационных услуг могут корректировать свое оборудование. Аналогично, продюсеры телевизионных программ обычно записывают такты и тон в начале видеокассеты или другого носителя записи, чтобы можно было откалибровать воспроизводящее оборудование . Часто название или позывной телестанции, другая информация, например часы реального времени или другой источник сигнала, графически накладываются на полосы.
Аналоговый NTSC
[ редактировать ]Значения 75% (75/7,5/75/7,5) цветных полос SMPTE ECR 1-1978 в качестве аналоговых сигналов NTSC: [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
| Цвет | Передний | цветности Диапазон | цветности Фаза | ||
|---|---|---|---|---|---|
| ИРЭ | мВ | ИРЭ стр. | мВ размах | ° | |
| Серый | 76.9 | 549.1 | 0.0 | 0.0 | - |
| Желтый | 69.0 | 492.6 | 62.1 | 443.3 | 167.1° |
| Голубой | 56.1 | 400.9 | 87.7 | 626.6 | 283.7° |
| Зеленый | 48.2 | 344.5 | 81.9 | 585.2 | 241.3° |
| Пурпурный | 36.2 | 258.2 | 81.9 | 585.2 | 61.3° |
| Красный | 28.2 | 201.7 | 87.7 | 626.6 | 103.7° |
| Синий | 15.4 | 110.1 | 62.1 | 443.3 | 347.1° |
| -Я | 7.5 | 53.6 | 40.0 | 285.7 | 303.0° |
| Белый | 100.0 | 714.3 | 0.0 | 0.0 | - |
| + Вопрос | 7.5 | 53.6 | 40.0 | 285.7 | 33.0° |
| Супер-черный | 3.5 | 25.5 | 0.0 | 0.0 | - |
| Черный | 7.5 | 53.6 | 0.0 | 0.0 | - |
| 4% выше уровня черного | 11.5 | 81.5 | 0.0 | 0.0 | - |
Примечание. Единицы IRE применяются как к композитному видеосигналу NTSC , так и к сигналам вещания, тогда как значения мВ применяются только к композитному видеосигналу NTSC.
Значения взяты из руководства по генератору тестовых таблиц Tektronix TSG95. [ 22 ]
Цифровое видео
[ редактировать ]Для источников цифрового видео 10-битные значения YCbCr для цветных полос SD [ 23 ] основаны на формуле SMPTE для Y из системы NTSC (Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B). [ 24 ] В следующей таблице показаны ожидаемые цифровые значения, например, при измерении с помощью анализатора сигналов . [ 25 ]
| 10-битные значения YCbCr для цветных полос SD 75 % | |||
|---|---|---|---|
| Цвет | И | КБ | Кр |
| Белый | 940 | 512 | 512 |
| Желтый | 646 | 176 | 567 |
| Голубой | 525 | 625 | 176 |
| Зеленый | 450 | 289 | 231 |
| Пурпурный | 335 | 735 | 793 |
| Красный | 260 | 399 | 848 |
| Синий | 139 | 848 | 457 |
| Черный | 64 | 512 | 512 |
Примечание. Значения взяты из « Тест лидера телепроизводства, том 3, номер 4 – Уровни цифрового видео ». [ 24 ]
Цвета ниже представлены с использованием sRGB передачи CSS . Поскольку sRGB является стандартным цветовым пространством для веб-страниц и экранов компьютеров, оно дает лишь представление о предполагаемых цветах. Они не полностью отражают то, как они выглядят на телевизионных дисплеях, поскольку соответствуют стандарту ITU-R BT.1886 , определяющему другое значение гамма-коррекции , и поэтому цвета ниже на таком дисплее будут выглядеть темнее, и эти более темные цвета будут эталонные. Ошибки отклонения на единицу (например, 254 вместо 255 и 1 вместо 0) возникают из-за того, что при декодировании в R'G'B использовались 8-битные значения Y'PbPr, если вы используете 10-битный Y'PbPr. этого не происходит.
Y'PbPr (и Y'CbCr Значения ) 75% (100/0/75/0) Цветные полосы SMPTE ECR 1-1978 (0,75 * 219 + 16 = 180) с использованием матричных коэффициентов BT.709-2, как записано в RP 219:2002: [ 26 ] [ 27 ]
| ЦВЕТ | 8-битный студийный R'G'B' | 10-битный студийный R'G'B' | 8-битный Y'PbPr | 10-битный Y'PbPr | 12-битный Y'PbPr |
|---|---|---|---|---|---|
| 40% Серый | 104-104-104 | 414-414-414 | 104-128-128 | 414-512-512 | 1658-2048-2048 |
| 75% Белый | 180-180-180 | 721-721-721 | 180-128-128 | 721-512-512 | 2884-2048-2048 |
| 75% Желтый | 180-180-16 | 721-721-64 | 168-44-136 | 674-176-543 | 2694-704-2171 |
| 75% голубой | 16-180-180 | 64-721-721 | 145-147-44 | 581-589-176 | 2325-2356-704 |
| 75% Зеленый | 16-180-16 | 64-721-64 | 133-63-52 | 534-253-207 | 2136-1012-827 |
| 75% пурпурный | 180-16-180 | 721-64-721 | 63-193-204 | 251-771-817 | 1004-3084-3269 |
| 75% Красный | 180-16-16 | 721-64-64 | 51-109-212 | 204-435-848 | 815-1740-3392 |
| 75% Синий | 16-16-180 | 64-64-721 | 28-212-120 | 111-848-481 | 446-3392-1925 |
| 75% Черный | 16-16-16 | 64-64-64 | 16-128-128 | 64-512-512 | 256-2048-2048 |
| 100% Белый | 235-235-235 | 940-940-940 | 235-128-128 | 940-512-512 | 3760-2048-2048 |
| + Вопрос | 72-16-118 | 288-64-472 | 35-174-152 | 141-697-606 | 564-2787-2425 |
| +я | 106-52-16 | 424-208-64 | 61-103-157 | 245-412-629 | 982-1648-2516 |
| -Я | 16-70-106 | 64-280-424 | 61-153-99 | 244-612-395 | 976-2448-1580 |
Исходными данными для 10-битного и 12-битного Y'PbPr является 8-битный Studio R'G'B', поэтому 10-битные данные - это не просто операция побитового сдвига (то есть умножение на 4) из 8-битного Y'. ПбПр, как обычно. Например, для 75% синих 28-212-120 будет просто 112-848-480, но на самом деле это 111-848-481. [ 27 ]
Согласно ITU-R BT.2111-2 ТАБЛИЦА 2
SMPTE RP 219:2002 (версия HDTV)
[ редактировать ]
Расширенная версия сигнала цветных полос SMPTE, разработанная Японской ассоциацией радиопромышленности и бизнеса как ARIB STD-B28 и стандартизированная как SMPTE RP 219:2002. [ 15 ] (Сигнал цветных полос высокой четкости, совместимый со стандартной четкостью) был представлен для тестирования сигнала HDTV с соотношением сторон 16:9, который можно преобразовать с понижением частоты в сигнал цветных полос SDTV с соотношением сторон 4:3 или 16: 9. Сигнал цветовой полосы генерируется с необычно медленным временем нарастания и спада, что облегчает управление уровнем видео и отслеживание регулировки цвета оборудования HDTV и SDTV.
Цифровые тестовые изображения, созданные в соответствии со спецификациями RP 219:2002 и адаптированные для идеального соответствия 114 стандартным и нестандартным разрешениям как для 16 бит на пиксель, так и для 8 бит на пиксель, находятся в свободном доступе в наборе данных COLOR архива TESTIMAGES. [ 16 ]
Позже RP 219:2002 стал RP 219-1:2014 , а RP 219-2:2016. [ 28 ] и ARIB STD-B66 [ 29 ] добавление деталей для UHD. Рек. МСЭ-R. БТ.2111 [ 30 ] и ARIB STD-B72 [ 31 ] далее добавлены версии с функциями передачи PQ / HLG HDR и широкой цветовой гаммой (BT.2020), которые дополнительно имеют 100% насыщенные цвета вверху и полосы BT.709 справа внизу и слева внизу; горизонтальная полоса серого цвета 75 % в середине заменена ступеньками лестницы в оттенках серого.
Ценности
[ редактировать ]Значения 100% (100/0/100/0) цветных полос SMPTE RP 219:2002 (1,00 * 219 + 16 = 235) с использованием коэффициентов матрицы BT.709 (при использовании матрицы BT.601 одинаковы только белый и черный) , взято из стандарта:
| ЦВЕТ | 8-битный студийный R'G'B' | 8-битный Y'PbPr | 10-битный Y'PbPr | 12-битный Y'PbPr |
|---|---|---|---|---|
| 100% Белый | 235-235-235 | 235-128-128 | 940-512-512 | 3760-2048-2048 |
| 100% желтый | 235-235-16 | 219-16-138 | 877-64-553 | 3507-256-2212 |
| 100% голубой | 16-235-235 | 188-154-16 | 754-615-64 | 3015-2459-256 |
| 100% красный | 235-16-16 | 63-102-240 | 250-409-960 | 1001-1637-3840 |
| 100% синий | 16-16-235 | 32-240-118 | 127-960-471 | 509-3840-1884 |
| 100% черный | 16-16-16 | 16-128-128 | 64-512-512 | 256-2048-2048 |
МСЭ-R Рек. . БТ.1729 [ 32 ] указаны последние два 100% цвета: зеленый и пурпурный. Также указаны все 100% цвета для матрицы BT.601, а не только BT.709. [ 22 ]
См. также
[ редактировать ]
- Вторжение сигнала трансляции Капитана Миднайта
- Цветные полосы EBU
- Китайская девушка (кинопроизводство)
- Тестовая таблица «голова индейца»
- Тестовая карта F
- 2-поп
- Филипс PM5544
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Например, 1:1990 — Инженерные рекомендации SMPTE — Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания для телевизионных мониторов . Март 1990 г. стр. 1–3. дои : 10.5594/SMPTE.EG1.1990 . ISBN 978-1-61482-000-0 . Архивировано из оригинала 14 апреля 2017 года.
- ^ Генераторы тестирования/синхронизации NTSC и NTSC/PAL/SECAM (PDF) . Лидер.
- ^ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ модели 408NPS (PDF) . Лидер. п. 5.2.
- ^ CG-931/2 — Генератор цветовых шаблонов (PDF) . Кенвуд. п. 16. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2022 г. Проверено 27 июля 2022 г.
- ^ «Некролог Норберта Дэвида Ларки (1927–2018) Los Angeles Times» . Legacy.com .
- ^ «История цветных телевизионных полос, одной из первых когда-либо созданных электронных графиков» . www.vice.com . 20 июля 2020 г.
- ^ «Некролог Дэвида Д. Холмса (2006), The Times, Трентон» . Legacy.com .
- ^ «Электронное письмо от изобретателя цветных полос» . 30 марта 2009 г.
- ^ Патент США 2742525 , Норберт Д. Ларки, Сомервилл и Дэвид И. Холмс, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, «Генератор цветовых тестовых шаблонов», выдан 27 апреля 1956 г., передан Radio Corporation of America.
- ^ «CTA — сигнал цветной полосы, закодированный EIA-189» . Standards.globalspec.com .
- ↑ Скончался Хэнк Малер, разработчик цветных полос SMPTE, с сайта TVTechnology.com , 13 октября 2021 г.
- ^ «Похоронное бюро и центр кремации Дэнбери, штат Коннектикут | Похоронное бюро и центр кремации Дэнбери Мемориал, ООО» .
- ^ Гольдберг, А.А. (30 июня 1977 г.). «Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания монитора» (PDF) . Материалы 31-й ежегодной конференции по вещанию, Национальная ассоциация вещателей . 31 : 84–85.
- ^ «Награды за выдающиеся достижения в области технического/инженерного развития» (PDF) . Национальная академия телевизионных искусств и наук . 26 марта 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2009 г. Проверено 25 мая 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Сигнал цветной полосы высокой четкости, совместимый со стандартной четкостью . Июнь 2002 г., стр. 1–15. дои : 10.5594/SMPTE.RP219.2002 . ISBN 978-1-61482-230-1 . Архивировано из оригинала 15 июня 2018 года.
- ^ Jump up to: а б «ТЕСТИМАЖИ» . Testimages.org .
- ^ Говард Лукк. «Обратный отсчет до истории – 100 лет разработки стандартов SMPTE» . Us9.campaign-archive.com .
- ^ Тестовый сигнал цветовой полосы выравнивания для телевизионных мониторов . Март 1990 г. стр. 1–3. дои : 10.5594/SMPTE.EG1.1990 . ISBN 978-1-61482-000-0 . Архивировано из оригинала 14 апреля 2017 года.
- ^ «SMPTE 170M-2004 — Телевидение — Композитный аналоговый видеосигнал — NTSC для студийных приложений» . Standards.globalspec.com . СМПТЭ. п. 18.
- ^ Джек, Кейт (2005). «Глава 8: Обзор NTSC, PAL и SECAM». Видео демистифицировано: Справочник для цифрового инженера (4-е изд.). Амстердам: Эльзевир. стр. 321–331. ISBN 0-7506-7822-4 .
- ^ «Генератор цветовых шаблонов серий Kenwood CG-960, CG-950 и CG-930» (PDF) . Кенвуд. п. 171 . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с «Генератор сигналов Tektronix TSG95 Pathfinder PAL-NTSC» (PDF) . п. 39 . Проверено 28 февраля 2022 г.
- ^ ЦИФРОВЫЕ ВИДЕОУРОВНИ (PDF) . Корпорация Лидер Инструментс. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Тест телепроизводства, том 3, номер 4 — УРОВНИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО (PDF) . Корпорация Лидер Инструментс. п. 6. Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2022 г.
- ^ «LV 5100D/LV 5100D — КОМПОНЕНТНЫЙ ЦИФРОВОЙ МОНИТОР ВОЛН» (PDF) .
- ^ «Калькулятор цвета» . Res18h39.netlify.app . Проверено 15 апреля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Цветные полосы — эталонные уровни — технический блог VideoQ» . Блог.videoq.com . 28 октября 2018 г. Проверено 11 мая 2021 г.
- ^ RP 219-2:2016 — Рекомендуемая практика SMPTE — Совместимый сигнал цветных полос сверхвысокой четкости с разрешением 2048 × 1080 и 4096 × 2160 . 2016. стр. 1–21. дои : 10.5594/SMPTE.RP219-2.2016 . ISBN 978-1-68303-057-7 . Архивировано из оригинала 6 июня 2018 года.
- ^ «Обзор стандартов ARIB (STD-B66)｜Ассоциация радиопромышленности и бизнеса» . www.arib.or.jp. Проверено 21 июля 2023 г.
- ^ Рекомендация МСЭ-R BT.2111-2 (PDF) . МСЭ-Р. 2020.
- ^ Тестовая таблица цветных полос для гибридной лог-гамма-системы (HLG) телевидения с расширенным динамическим диапазоном (HDR-TV) — ARIB STD-B72 (PDF) . АРИБ. 2021.
- ^ Рекомендация МСЭ-R BT.1729 — Стандартная эталонная тестовая таблица цифрового телевидения с соотношением сторон 16:9 или 4:3 (PDF) . МСЭ-Р. 2005.