RGB Y Cb Cr 4:2:0 4:1:1 의미가 도저히 이해가 안됩니다.

YUV데이터는 픽셀로 이해하면 조금 곤란합니다.
적어도 제 경험에서는요...

예전 브라운관 TV의 비월주사 순차주사 라는 용어를 떠올려보세요.
브라운관 방식의 TV가 화면을 표시하는 방법과 LCD(픽셀)가 화면을
표시하는 방식을 생각해 보면 의외로 이해하기가 쉽습니다.

제가 이해하기로는 사람의 눈의 착시(착시라고 하는게 맞나 ? )를
이용한 화면표시방식인데
순차주사방식의 경우 화면 맨 위줄에 먼저 Y데이터의 영상을 뿌립니다.
그리고 CB,CR데이터를 같은 자리에 뿌리고 다음 라인에서 Y데이터를
뿌립니다. 그렇게 하면 Y데이터는 2줄에 걸쳐 제 각각의 데이터가
표현되지만 CB,CR은 4:1:1의 경우 4개의 픽셀에 하나의 데이터로
표현이 됩니다. 즉 휘도 데이터는 가만히 두고 색의 데이터는 4개의 픽셀을
하나로 뭉뚱그리는거죠. 그래도 사람의 눈은 별 차이를 못느낀다고 합니다.

즉 요점은 맨 위에서부터 한줄 한줄 화면에 주사한다고 생각하면 납득이
갈껍니다.

Y1 Cr1 Cb1 Y2 ///R1G1B1(<=Y1Cr1Cb1) R2G2B2(<=Y2Cr1Cb1)
Y3 Cr2 Cb2 Y4 ///R3B3G3(<=Y3Cr2Cb2) R4G4B4(<=Y4Cr2Cb2)
위가 4:2:2 format 실제 data stream의 표현은
Cr1Y1Cb1Y2CraYaCbaYb ~~(X/4해상도만큼반복한후에 줄바꿔서(Sync후에)
Cr2Y3Cb2Y4CrlYmCbnYm~~~~(X/4해상도만큼반복)
~~~~(Y해상도만큼 반복)
4:2:2Format은 앞축되지 않은 동영상에서 실제 사용되는 포멧임

Y1 Cr1 Y2 ///R1G1B1(<=Y1Cr1Cb2) R2G2B2(<=Y2Cr1Cb2)
Y3 Cb2 Y4 ///R3B3G3(<=Y3Cr1Cb2) R4G4B4(<=Y3Cr1Cb2)
위가 4:1:1 format

Y1 Cr1 Y2 ///R1G1B1(<=Y1Cr1) R2G2B2(<=Y2Cr1)
Y3 Cr2 Y4 ///R3G3B3(<=Y3Cr2) R4G4B4(<=Y4Cr2)
위가 4:2:0 Format (Cr대신 Cb일 경우도 가능함)

Y1 Cr1 Y2 Y5 Cb1 Y6 ///R1G1B1(<=Y1Cr1) R2G2B2(<=Y2Cr1)
Y3 Cr2 Y4 Y7 Cb2 Y8 ///R3G3B3(<=Y3Cr2) R4G4B4(<=Y4Cr2)
위가 변형된 4:2:0 Format (5,6,7,8번 Pixel변환은 생략)

이상은 상하좌우 4점의 Y componet 4pixel(흑백4점)과 red/blue의 계수에 대응하는 4개의 RGB pixel의 구성인데,
각각의 component(Y/Cr/Cb/R/G/B)의 bit depth는 전혀상관없습니다.
보통의 경우에 bit depth가 8bit로 사용됩니다.
Bit depth가 8비트일경우에 4:2:2형태는 4pixel이 8bitX8개(YCrCb요소 8개)가 8bitX12개(RGB요소12개)로 변환되므로
YCrCb 4pixel(8byte)가 RGB 4pixel(12byte, 실제로는 알파4byte를 더한 16byte)가 됩니다.
이를 잘 계산하면 YCrCb 1pixel은 2byte이고 RGB1 pixel은 3byte(알파8bit를 더하면 32bit)입니다.
일반적인 디지탈 연산에서는 3byte단위로 데이터를 처리하는 속도와 4byte단위로 데이터를 처리하는 속도가 동일하기 때문에,
알파1byte를 더해서 4byte단위로 처리하는 것이 훨씬 유리합니다.

4:1:1이나 4:2:0의 경우에는 data의 양은 동일합니다.
8bit pixel depth일경우에 YCrCb 1pixel은 12bit입니다.
데이터는 동일 하지만 같은 해상도에서 사람이 느끼는 4:1:1과 4:2:0사이의 컬러의 차이는 얼마나 될까요?
4:2:0이 Blue tone이 약간 부족하다는것을 YCrBb에 대해서 올바르게 알고, 이해하는 비디오엔지니어나 구분하지,
보통사람의 경우에는 거의 구별못합니다.
데이터양이 동일하고, 색상도 거의 동일하기 때문에 대부분의 경우에 4:1:1과 4:2:0은 구별하지 않고 혼용해서 사용됩니다.
하지만 4:1:1포멧은 서로 다른 다른 라인에 Cr과 Cb가 있기 때문에 실시간 처리가 안되고 1라인의 지연이 발생합니다.
변형된 4:2:0포멧을 사용하면 실시간 처리가 가능합니다.

같은 해상도에서 4:2:2포멧과 4:2:0(or 4:1:1)의 색상차이는 보통사람이 구별하기 쉽습니다.

4:2:0(혹은 4:1:1)포멧의 필요성은 4:2:2포멧 영상의 가로세로 해상도를 반으로 줄이거나 2배늘릴때,
데이터를 계산할필요 없이 그냥 버리거나 같은 데이터를 추가해서 사용하면 되기 때문에 편리하여 필요합니다.
예를들면 720x480 SD영상을 360x240으로 상호변환할때는 별도의 연산이 필요없이 중간의 data를 버리거나(downscale할때),
이전라인의 data를 다시 사용하면(upscale할때) 됩니다.

YCrCb(YUV)가 사용되는 이유는 사람의 눈이 빛의 밝기(흑백)에 먼저 반응한 후에 색상에 반응하기 때문에,
먼저 반응하는 흑백을 비중있는 데이터(8bit)로 처리하고 색상성분(빨간색/파란색쪽으로 치우친 정도)의 데이터를
비중을 축소해서(각각4bit) 처리하는 방식이 이유입니다.(사실 이건 digital세계에서의 이야기이고)

실제로는 컬러TV가 처음 등장했을때 흑백TV의 신호위에 컬러신호를 삽입한뒤에 이 합성신호(흑백+컬러)신호를 기존에 존재한 흑백TV에서도
볼수 있고, 새로운 컬러TV에서도 볼수 있도록 하기 위해서 UV신호를 기존 흑백진폭 Y신호에 추가하면서 사용되었습니다.
이 때부터 엔지니어들이 사람의 눈이 빛의 밝기에 먼저 반응하고, 색상은 흑백보다는 덜 중요하다는것을 알았습니다.

끝으로 실제 YCrCb 4:4:4포멧의 데이터는 이론상으로 존재하고, 실제로는 존재하지 않습니다.