Documentation/userspace-api/media/v4l/yuv-formats.rst

   1 .. SPDX-License-Identifier: GFDL-1.1-no-invariants-or-later
   2
   3 .. _yuv-formats:
   4
   5 ***********
   6 YUV Formats
   7 ***********
   8
   9 YUV is the format native to TV broadcast and composite video signals. It
  10 separates the brightness information (Y) from the color information (U
  11 and V or Cb and Cr). The color information consists of red and blue
  12 *color difference* signals, this way the green component can be
  13 reconstructed by subtracting from the brightness component. See
  14 :ref:`colorspaces` for conversion examples. YUV was chosen because
  15 early television would only transmit brightness information. To add
  16 color in a way compatible with existing receivers a new signal carrier
  17 was added to transmit the color difference signals.
  18
  19
  20 Subsampling
  21 ===========
  22
  23 YUV formats commonly encode images with a lower resolution for the chroma
  24 components than for the luma component. This compression technique, taking
  25 advantage of the human eye being more sensitive to luminance than color
  26 differences, is called chroma subsampling.
  27
  28 While many combinations of subsampling factors in the horizontal and vertical
  29 direction are possible, common factors are 1 (no subsampling), 2 and 4, with
  30 horizontal subsampling always larger than or equal to vertical subsampling.
  31 Common combinations are named as follows.
  32
  33 - `4:4:4`: No subsampling
  34 - `4:2:2`: Horizontal subsampling by 2, no vertical subsampling
  35 - `4:2:0`: Horizontal subsampling by 2, vertical subsampling by 2
  36 - `4:1:1`: Horizontal subsampling by 4, no vertical subsampling
  37 - `4:1:0`: Horizontal subsampling by 4, vertical subsampling by 4
  38
  39 Subsampling the chroma component effectively creates chroma values that can be
  40 located in different spatial locations:
  41
  42 - .. _yuv-chroma-centered:
  43
  44   The subsampled chroma value may be calculated by simply averaging the chroma
  45   value of two consecutive pixels. It effectively models the chroma of a pixel
  46   sited between the two original pixels. This is referred to as centered or
  47   interstitially sited chroma.
  48
  49 - .. _yuv-chroma-cosited:
  50
  51   The other option is to subsample chroma values in a way that place them in
  52   the same spatial sites as the pixels. This may be performed by skipping every
  53   other chroma sample (creating aliasing artifacts), or with filters using an
  54   odd number of taps. This is referred to as co-sited chroma.
  55
  56 The following examples show different combination of chroma siting in a 4x4
  57 image.
  58
  59 .. flat-table:: 4:2:2 subsampling, interstitially sited
  60     :header-rows: 1
  61     :stub-columns: 1
  62
  63     * -
  64       - 0
  65       -
  66       - 1
  67       -
  68       - 2
  69       -
  70       - 3
  71     * - 0
  72       - Y
  73       - C
  74       - Y
  75       -
  76       - Y
  77       - C
  78       - Y
  79     * - 1
  80       - Y
  81       - C
  82       - Y
  83       -
  84       - Y
  85       - C
  86       - Y
  87     * - 2
  88       - Y
  89       - C
  90       - Y
  91       -
  92       - Y
  93       - C
  94       - Y
  95     * - 3
  96       - Y
  97       - C
  98       - Y
  99       -
 100       - Y
 101       - C
 102       - Y
 103
 104 .. flat-table:: 4:2:2 subsampling, co-sited
 105     :header-rows: 1
 106     :stub-columns: 1
 107
 108     * -
 109       - 0
 110       -
 111       - 1
 112       -
 113       - 2
 114       -
 115       - 3
 116     * - 0
 117       - Y/C
 118       -
 119       - Y
 120       -
 121       - Y/C
 122       -
 123       - Y
 124     * - 1
 125       - Y/C
 126       -
 127       - Y
 128       -
 129       - Y/C
 130       -
 131       - Y
 132     * - 2
 133       - Y/C
 134       -
 135       - Y
 136       -
 137       - Y/C
 138       -
 139       - Y
 140     * - 3
 141       - Y/C
 142       -
 143       - Y
 144       -
 145       - Y/C
 146       -
 147       - Y
 148
 149 .. flat-table:: 4:2:0 subsampling, horizontally interstitially sited, vertically co-sited
 150     :header-rows: 1
 151     :stub-columns: 1
 152
 153     * -
 154       - 0
 155       -
 156       - 1
 157       -
 158       - 2
 159       -
 160       - 3
 161     * - 0
 162       - Y
 163       - C
 164       - Y
 165       -
 166       - Y
 167       - C
 168       - Y
 169     * - 1
 170       - Y
 171       -
 172       - Y
 173       -
 174       - Y
 175       -
 176       - Y
 177     * - 2
 178       - Y
 179       - C
 180       - Y
 181       -
 182       - Y
 183       - C
 184       - Y
 185     * - 3
 186       - Y
 187       -
 188       - Y
 189       -
 190       - Y
 191       -
 192       - Y
 193
 194 .. flat-table:: 4:1:0 subsampling, horizontally and vertically interstitially sited
 195     :header-rows: 1
 196     :stub-columns: 1
 197
 198     * -
 199       - 0
 200       -
 201       - 1
 202       -
 203       - 2
 204       -
 205       - 3
 206     * - 0
 207       - Y
 208       -
 209       - Y
 210       -
 211       - Y
 212       -
 213       - Y
 214     * -
 215       -
 216       -
 217       -
 218       -
 219       -
 220       -
 221       -
 222     * - 1
 223       - Y
 224       -
 225       - Y
 226       -
 227       - Y
 228       -
 229       - Y
 230     * -
 231       -
 232       -
 233       -
 234       - C
 235       -
 236       -
 237       -
 238     * - 2
 239       - Y
 240       -
 241       - Y
 242       -
 243       - Y
 244       -
 245       - Y
 246     * -
 247       -
 248       -
 249       -
 250       -
 251       -
 252       -
 253       -
 254     * - 3
 255       - Y
 256       -
 257       - Y
 258       -
 259       - Y
 260       -
 261       - Y
 262
 263
 264 .. toctree::
 265     :maxdepth: 1
 266
 267     pixfmt-packed-yuv
 268     pixfmt-yuv-planar
 269     pixfmt-yuv-luma
 270     pixfmt-y8i
 271     pixfmt-y12i
 272     pixfmt-uv8
 273     pixfmt-m420