/1 개정일 : 2013 년 12 월 XX 일 T T A S t a n d a r d 초고선명디지털 TV 영상신호 Video Signal Formats for Ultra High Definition(UHD) Digital TV
/1 제정일 : 2013 년 12 월 xx 일 초고선명디지털 TV 영상신호 Video Signal Formats for Ultra High Definition(UHD) Digital TV 본문서에대한저작권은 TTA 에있으며, 이문서의전체또는일부에대하여를상업적이익을목적으로하는무단복제또는배포를금합니다. Copyrightc Telecommunications Technology Associations 2010.All ights eserved
서문 1. 표준의목적 본표준은국내초고선명디지털 TV 방송 (UHDTV; Ultra High Definition TV) 신호중영상신호에대한규격을정의한다. 본표준에서정의하는영상신호는순차주사방식에의한 4K(3,840x2,160) 급과 8K(7,680x4,320) 급 UHDTV 신호로구분하여규격을정의한다. 2. 주요내용요약 주요내용으로는스튜디오내의프로그램제작과정에서일어나는수많은 UHDTV 장비들간의연결을위하여사용하는디지털영상신호표현방법을규정한다. 표준에서는 16:9의종횡비에해당하는 UHDTV 영상신호의광전변환, 화면특성, 신호포맷및디지털표현에관한변수들에대하여정의한다. 3. 표준적용산업분야및산업에미치는영향 본표준은국내초고선명 TV 방송시스템및서비스를도입하는데발생할수있는혼 란을최소화하고초고선명 TV 관련기술의발전과관련응용서비스활성화에기여할것 이다. 4. 참조표준 ( 권고 ) 4.1. 국외표준 ( 권고 ) - ITU- BT.1769, Parameter values for an expanded hierarchy of LSDI image iii
formats for production and international programme exchange. 2006. - ec. ITU- BT.709, Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange, 2002. - SMPT 2036-1, Ultra High Definition Television - Image Parameter Values for Program Production, 2007, 2009, 2013 - ITU- BT.2020, Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange, 2012 4.2. 국내표준 - 해당사항없음 5. 참조표준 ( 권고 ) 과의비교 5.1. 참조표준 ( 권고 ) 과의관련성 본표준에서 UHDTV 순차주사신호로 ITU- BT.1769 및 SMPT 2036-1 표준을 근간으로하였으며, 광전변환및신호포맷은 ITU- BT.709 를반영하였다. 5.2. 참조한표준 ( 권고 ) 과본표준의비교표 항목참조표준비고 ITU- BT.709 (SMPT P 177) 광전변환 ITU- BT.2020 (SMPT 2036-1) - 화면특성 ITU- BT.2020 23.98, 24, 25, 50 Frame rate 제외
8bit 신호추가 신호포맷 ITU- BT.709 (SMPT P 177) ITU- BT.2020 (SMPT 2036-1) - 디지털표현 ITU- BT.709 (SMPT P 177) ITU- BT.2020 (SMPT 2036-1) - 6. 지적재산권관련사항 본표준의 지적재산권확약서 제출현황은 TTA 웹사이트에서확인할수있다. 본표준을이용하는자는이용함에있어지적재산권이포함되어있을수있으므로, 확인후이용한다. 본표준과관련하여접수된확약서이외에도지적재산권이존재할수있다. 7. 시험인증관련사항 7.1. 시험인증대상여부 - 해당사항없음 7.2. 시험표준제정현황 - 해당사항없음 8. 표준의이력정보 8.1. 표준의이력
판수제정 개정일제정 개정내역 제 1 판 2010.12.23. 제정 제 2 판 2013.12.xx. 개정 /1 8.2. 주요개정사항
Preface 1. Purpose of Standard This standard defines the video signal formats for domestic UHDTV (Ultra high definition television) which is classified into 4K-UHDTV and 8K-UHDTV with progressive scanning by the image resolution. 2. Summary of Contents This standard is prepared to introduce the digital video signal formats for UHDTV which are used in interconnecting among broadcast equipments during the UHDTV programme production within studio. This standard defines opto-electronic conversion, picture characteristics, signal format, and digital representation for UHDTV video signal with 16:9 of aspect ratio. 3. Applicable Fields of Industry and its ffect This standard will contribute toward minimizing confusion of introducing UHDTV broadcasting system and service, developing the related technology with UHDTV and activating the related application services. 4. eference Standards(ecommendations) 4.1. International Standards(ecommendations) - ITU- BT.1769, Parameter values for an expanded hierarchy of LSDI image
formats for production and international programme exchange, 2006. - ec. ITU- BT.709, Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange, 2002. - SMPT 2036-1, Ultra High Definition Television - Image Parameter Values for Program Production, 2007, 2009, 2013 - ITU- BT.2020, Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange, 2012 4.2. Domestic Standards - None 5. elationship to eference Standards(ecommendations) 5.1. elationship of eference Standards This standard has been developed refer to ITU- BT.1769, SMPT 2036-1 and ITU- BT.709. 5.2. Differences between eference Standard(ecommendation) and this Standard Items eference standard Differences opto-electronic conversion ITU- BT.709 - Picture characteristics ITU- BT.1769 xclude 23.98, 24, 25, 50 Frame rate Add 8 bit signal Signal format ITU- BT.709 - Digital representation ITU- BT.709 -
SMPT 2036-1 6. Statement of Intellectual Property ights IPs related to the present document may have been declared to TTA. The information pertaining to these IPs, if any, is available on the TTA Website. No guarantee can be given as to the existence of other IPs not referenced on the TTA website. And, please make sure to check before applying the standard. 7. Statement of Testing and Certification 7.1. Object of Testing and Certification - None 7.2. Standards of Testing and Certification - None 8. History of Standard 8.1. Change History dition Issued date Outline The 1st edition 2010.12.23 stablished
8.2. evisions
목차 1. 개요 1 2. 표준의구성및범위 1 3. 용어정의 1 4. UHDTV 3,840x2,160 순차주사신호 2 4.1. 개요 2 4.2. 광전변환 3 4.3. 화면특성 4 4.4 신호포맷 4 4.5. 디지털표현 8 5. UHDTV 7,680x4,320 순차주사신호 9 5.1. 개요 9 5.2. 광전변환 9 5.3. 화면특성 9 5.4. 신호포맷 10 5.5. 디지털표현 10
Contents 1. Introduction 1 2. Constitution and Scope 1 3. Terms and Definitions 1 4. 3,840x2160 UHDTV progressive scanning signal 2 4.1. Introduction 2 4.2. Opto-electronic conversion 3 4.3. Picture characteristics 4 4.4 Signal formats 4 4.5. Digital representation 8 5. 7,680x4,320 UHDTV progressive scanning signal 9 5.1. Introduction 9 5.2. Opto-electronic conversion 9 5.3. Picture characteristics 9 5.4. Signal formats 10 5.5. Digital representation 10
초고선명디지털 TV 영상신호 (Video Signal Formats for Ultra High Definition (UHD) Digital TV) 1. 개요 본표준은국내초고선명디지털 TV 방송 (UHDTV; Ultra High Definition TV) 신호중영상신호에대한규격을정의한다. 본표준에서정의하는영상신호는순차주사방식에의한 4K(3,840x2,160) 급과 8K(7,680x4,320) 급 UHDTV 신호로구분하여규격을정의한다. 2. 표준의구성및범위 본표준은스튜디오내에서프로그램제작과정에서일어나는수많은 UHDTV 장비들간의프로그램교환및송출시사용하는디지털영상신호표현방법을규정한다. 본표준에서는 16:9 종횡비에해당하는 UHDTV 영상신호에대해 4K(3,840x2,160) 급과 8K(7,680x4,320) 급 UHDTV 신호로구분하여신호의광전변환, 화면특성, 신호포맷및디지털표현에관한변수들에대하여정의한다. 3. 용어정의 3.1. 4K-UHDTV(4K-Ultra High Definition TV) 영상의공간해상도가 3,840x2,160 화소로이루어진초고선명디지털 TV 1
3.2. 8K-UHDTV(8K-Ultra High Definition TV) 영상의공간해상도가 7,680x4,320 화소로이루어진초고선명디지털 TV 3.3. 순차주사 (Progressive scanning) TV 화면주사시수평라인을순차적으로주사하는방식 3.4. 종횡비 (Aspect ratio) 모니터화면상에서의가로대세로의비 3.5. 휘도신호 (Luminance) 영상신호에서밝기성분 4. UHDTV 3,840x2,160 순차주사신호 4.1. 개요 본표준에서규정하는 UHDTV 3,840x2,160(4K-UHDTV) 순차주사신호는 ITU- BT.2020 및 SMPT 2036-1 표준을준용하고있다. 4K-UHDTV 시스템환경에서의제작, 송출및국제적프로그램교환을위해, 4K-UHDTV 순차주사신호는 4.2절 ~ 4.5절에서정의하는규격을따른다. 2
4.2. 광전변환 비선형감마보정아날로그신호 (, G, B ) 생성방법을규정하는것으로시스템 비트심도 (System Bit Depth) 에따라 ( 수식 4-1) 과같이생성되며, 세부사항은 ITU- BT. 2020의 Signal Format과 SMPT 2036-1 6(System Colorimetry) 를준용한다. V 4.5L = αl 0.45 ( α 1), 0 L < β β L 1 ( 수식 4-1) 여기서 L 은 0 ~ 1 범위로정규화된감마보정전의선형아날로그, G, B 신호값을 나타내며, V 는비선형감마보정된아날로그신호값 (, G, B ) 을각각낸다. α 와 β 는 ( 수식 4-2) 에따라연립방정식의해로서구해지며 0.45 4.5β = αβ α + 1 0. 55 4.5 = 0.45αβ ( 수식 4-2) < 표 4-1> 은시스템비트심도에따른유효자리수 (ffective Digit) 를나타낸다. < 표 4-1> 시스템비트에따른 α, β 유효자리수 비트심도 (Bit Depth) α β 8 비트 1.099 0.018 10 비트 1.099 0.018 12 비트 1.0993 0.0181 3
4.3. 화면특성 활성라인당샘플수 : 3840 샘플격자 : 직교 화면당활성라인수 : 2160 종횡비 : 16:9 화소종횡비 : 1:1 ( 정방화소 ) 샘플링구조 : 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 샘플순서 : 좌에서우, 위에서아래 화면율 (Hz) : 29.97, 30, 59.94, 60, 120 영상구조 : 프로그레시브 (Progressive) 화소당비트수 : 8, 10, 12 4.4. 신호포맷 기준원색 (eference Primary) 과기준백색 (eference White) 의색도좌표 (Chromaticity Coordinate), 휘도와색차신호의유도및유도된휘도와색차신호의디지털표현은 ITU- BT.709-5와 ITU- BT.2020을준용하여두가지경우로아래와같이정의한다. ITU- BT.709-5는기존 HDTV 시스템을위한신호포맷으로 HDTV 시스템에서 UHDTV 시스템으로바로전환이어려운점을감안하여 UHDTV 신호규격에포함시키는것으로한다. 2013년에개정된 SMPT 2036-1에서도 ITU- BT.709-5 (SMPT P 177) 와 ITU- BT.2020 신호규격이모두포함되어있다. 색역시스템의기준원색, G, B 와기준백색의색도좌표는 ITU- BT.709-5를준용한경우에해당하는 < 표 4-2> 과 ITU- BT.2020을준용한경우에해당하는 < 표 4-3> 로나타낼수있다. 4
< 표 4-2> 기준원색,G,B 와기준백색의색도좌표 (ITU- BT.709-5) 색도좌표 (CI, 1931) X Y ed Primary 0.640 0.330 Green Primary 0.300 0.600 Blue Primary 0.150 0.060 eference White (D65) 0.3127 0.3290 < 표 4-3> 기준원색,G,B 와기준백색의색도좌표 (ITU- BT.2020) 색도좌표 (CI, 1931) X Y ed Primary 0.708 0.292 Green Primary 0.170 0.797 Blue Primary 0.131 0.046 eference White (D65) 0.3127 0.3290 기존 HDTV 시스템을위한 < 표 4-2> 의 ITU- BT.709 의기준원색,G,B 와기준백 색의색도좌표를이용하여휘도및색차신호생성을위한수식은 ( 수식 4-3) 부터 ( 수 식 4-7) 에표현된다. 이수식은 SMPT P 177 을따른다. 비선형감마보정, G, B 신호의가중합으로 ( 수식 4-3) 에따라휘도신호 ( Y ) 를 생성한다. 가중치의계산은 < 표 4-2> 의기준원색과기준백색색도좌표에서유도된다. = + Y 0.2126 + 0.7152 G 0.0722 B ( 수식 4-3) 5
며, 색차신호 CB ( B Y ) 와 C ( Y ) 의구성은 ( 수식 4-4) 및 ( 수식 4-5) 와같으 CB = B Y 1.8556 = 0.2126 0.7152 G 1.8556 + 0.9278 B ( 수식 4-4) C = Y 1.5748 = 0.7874 0.7152 G 1.5748 0.0722 B ( 수식 4-5) 감마보정된, G, B 및 Y 신호의디지털표현은 ( 수식 4-6) 과같다. L D = INT 219 2 n 8 L + 16 2 n 8 ( 수식 4-6) 여기서 LD 는디지털코드를, L 는감마보정된신호 (, G, B, Y ) 를, 그리고 n 은 디지털양자화비트수를각각나타내며, 함수 INT x 는반올림근사함수이다. 감마보 정된 CB, C 신호의디지털표현은 ( 수식 4-7) 에따른다. C D = INT 224 2 n 8 C + 128 2 n 8 ( 수시 4-7) 여기서 C D 는디지털코드를, C 는감마보정된신호 (, C CB ) 를각각나타내며, 나 머지함수및변수의정의는휘도신호의디지털표현유도와동일하다. UHDTV 시스템을위하여새롭게제안된 < 표 4-3> 의 ITU- BT.2020의기준원색,G,B 와기준백색의색도좌표를이용하여휘도및색차신호생성을위한수식은 ( 수식 4-8) 부터 ( 수식 4-12) 에표현된다. 이수식은 SMPT 2036-1을따른다. 6
비선형감마보정, G, B 신호의가중합으로 ( 수식 4-8) 에따라휘도신호 ( Y ) 를 생성한다. 가중치의계산은 < 표 4-3> 의기준원색과기준백색색도좌표에서유도된다. Y 0.2627 + 0.6780 G 0.0593 B = + ( 수식 4-8) 색차신호 으며, CB ( B Y ) 와 C ( Y ) 의구성은 ( 수식 4-9) 및 ( 수식 4-10) 와같 B Y 1.8814 0.2627 0.6780 1.8814 + 0.9407 G B CB = = ( 수식 4-9) 1.4746 0.7373 0.6780 1.4746 0.0593 Y G B C = = ( 수식 4-10) 감마보정된, G, B 및 Y 신호의디지털표현은 ( 수식 4-11) 과같다. L D = INT 219 2 n 8 L + 16 2 n 8 ( 수식 4-11) 여기서 LD 는디지털코드를, L 는감마보정된신호 (, G, B, Y ) 를, 그리고 n 은 디지털양자화비트수를각각나타내며, 함수 INT x 는반올림근사함수이다. 감마보 정된 CB, C 신호의디지털표현은 ( 수식 4-12) 에따른다. C D = INT 224 2 n 8 C + 128 2 n 8 ( 수시 4-12) 여기서 C D 는디지털코드를, C 는감마보정된신호 ( C, CB ) 를각각나타내며, 나 7
머지함수및변수의정의는휘도신호의디지털표현유도와동일하다. 4.5. 디지털표현 본절에서는 4K-UHDTV 순차주사신호에대한디지털표현을위한파라미터및시 스템값을 < 표 4-4> 과같이규정한다. < 표 4-4> 4K-UHDTV 디지털표현을위한파라미터및시스템값 부호화신호 파라미터 시스템값, G, B 또는 Y, Cb, Cr 디지털활성라인당샘플수 -, G, B, Y 3840 - C B, C 1920 부호화포맷 선형 8,10,12 비트 / 컴포넌트 양자화레벨 8 비트부호화 10 비트부호화 12 비트부호화 - 블랙레벨 (,G,B,Y) 16 64 256 - 명목피크, G, B, Y 235 940 3760 C B, C 16, 240 64, 960 256, 3840 양자화레벨할당 8 비트부호화 10 비트부호화 12 비트부호화 - 비디오데이터 1~254 4~1019 16~4079 - 타이밍레퍼런스 0, 255 0~3, 1020~1023 0~15, 4080~4095 - 헤드룸, G, B, Y 236~254 941~1019 3761~4079 C B, C 241~254 961~1019 3841~4079 - 풋룸 8
파라미터 시스템값, G, B, Y 1~15 4~63 16~255 C B, C 1~15 4~63 16~255 5. UHDTV 7,680x4,320 순차주사신호 5.1. 개요 본표준에서규정하는 UHDTV 7,680X4,320 (8K-UHDTV) 순차주사신호는 ITU- BT.2020 및 SMPT 2036-1 표준을준용하고있다. 8K-UHDTV 시스템환경에서의제작, 송출및국제적프로그램교환을위해, 8K-UHDTV 순차신호는 5.2절 ~ 5.5절에서정의하는규격을따른다. 5.2. 광전변환 8K-UHDTV 순차주사신호의광전변환은 4.2 절에서정의하는 4K-UHDTV 순차주사 신호의광전변환규격과동일하다. 5.3. 화면특성 활성라인당샘플수 : 7680 샘플격자 : 직교 화면당활성라인수 : 4320 종횡비 : 16:9 화소종횡비 : 1:1 ( 정방화소 ) 샘플링구조 : 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 샘플순서 : 좌에서우, 위에서아래 9
화면율 (Hz) : 29.97, 30, 59.94, 60, 120 영상구조 : 프로그레시브 (Progressive) 화소당비트수 : 8, 10, 12 5.4. 신호포맷 8K-UHDTV 순차주사신호의신호포맷은 4.4 절에서정의하는 4K-UHDTV 순차주사 신호의신호포맷규격과동일하게규정한다. 5.5. 디지털표현 8K-UHDTV 디지털표현은휘도와 GB 신호및색차신호에따라디지털활성라인 당샘플수를 < 표 5-1> 과같이규정한다. 그이외파라미터는 4.5 절에서정의하는 < 표 4-4> 의디지털표현규격과동일하게규정한다. < 표 5-1> 8K-UHDTV 디지털표현을위한파라미터및시스템값 파라미터 시스템값 디지털활성라인당샘플수 -, G, B, Y 7680 - C B, C 3840 10
표준작성공헌자 표준번호 : /1 이표준의제정 개정및발간을위해아래와같이여러분들이공헌하였습니다. 구분성명위원회및직위연락처소속사 표준 ( 과제 ) 제안 조숙희 지상파방송프로젝트그룹위원 shee@etri.re.kr TI 표준초안 조숙희 지상파방송프로젝트그룹위원 shee@etri.re.kr TI 작성자 황승오 지상파방송프로젝트그룹위원 sungoh@samsung.com 삼성전자 표준초안에디터 조숙희 지상파방송프로젝트그룹위원 shee@etri.re.kr TI 표준초안검토 강대갑 지상파방송프로젝트그룹위원 dkkang@kbs.co.kr KBS 외프로젝트그룹위원 표준안심의 목하균 방송기술위원회의장 mok@kbs.co.kr KBS 외기술위원회위원 사무국담당 김대중 - 오경석 - 031-724-0090 kdj@tta.or.kr 070-7780-0000 ksoh@tta.or.kr TTA TTA
초고선명디지털 TV 영상신호 (Video Signal Formats for Ultra High Definition (UHD) Digital TV) 발행인 : 한국정보통신기술협회회장발행처 : 한국정보통신기술협회 463-824, 경기도성남시분당구서현동 267-2 Tel : 031-724-0114, Fax : 031-724-0109 발행일 : 2013.12.