CN101146230A - 动图像编码和/或译码设备、方法以及程序 - Google Patents

动图像编码和/或译码设备、方法以及程序 Download PDF

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Abstract

一种动图像编码和/或译码设备、方法以及程序。在采用了利用H.264标准的CABAC等算术码的可变长度编码工具的编码标准下，为进行倍速再现或反向再现等特殊再现而将动图像流译码时，也可以与对不采用算术码的以往的动图像信号的特殊再现同样地实现平滑的特殊再现。在包含算术码的流形式的编码标准的动图像译码设备中，预先由第一种可变长度译码装置(vld1)对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据。第一记录控制装置(Rec1)，在不需要上述算术译码的第一种流数据中，将在特殊再现中所需的关键帧记录在第一记录区域(Area1)内。译码时，利用所记录的不需要算术译码的关键帧，因此可以缩短译码处理时间。

Description

动图像编码和/或译码设备、方法以及程序
技术领域
本发明涉及对采用了算术码等可变长度编码工具的动图像流平滑地进行动图像的快进再现或反向再现等特殊再现的动图像编码译码设备。
背景技术
近年来，随着综合处理声音、图像和其他像素值的多媒体时代的到来，以往的信息媒体、即报纸、杂志、电视、收音机、电话等向人们传递信息的手段已渐渐成为多媒体的对象。一般地说，所谓多媒体，是指不仅将字符而且同时将图形、声音特别是图像等相关联地表示，但是，为将上述以往的信息媒体作为多媒体的对象，必要条件是以数字形式表示其信息。
可是，从按数字信息量估计上述各信息媒体所持有的信息量来看，在字符的情况下每1个字符的信息量为1～2字节，与此不同，如果是声音则每1秒需要64Kbits(电话质量)、进一步对于动图像每1秒需要100Mbits(现行电视接收质量)以上的信息量，因而由上述信息媒体以数字形式原样处理其庞大的信息是不现实的。例如，可视电话，已通过具有64Kbit/s～1.5Mbit/s的传输速度的综合服务数字网(ISDN：Integrate Services Didital Network)而投入实际使用，但由ISDN原样传送电视机、摄像机的视频图像是不可能的。
因此，日益需要的是信息压缩技术，例如，在可视电话的情况下，采用了由ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)推荐的H.261或H.263标准的动图像压缩技术。另外，利用MPEG-1标准的信息压缩技术，还可以将图像信息与声音信息一起存入通常的音乐用CD(压缩盘)。
此处，所谓MPEG(运动图像专家组)，是由ISO/IEC(国际标准化组织/国际电工技术委员会)制定的动图像信号压缩的国际标准，MPEG-1是将动图像信号压缩到1.5Mbps、就是说将电视信号的信息压缩到大约1/100的标准。而且，在MPEG-1标准中，使作为对象的质量达到了能够以主要约1.5Mbps的传输速度实现的中等程度的质量，之后，在可满足更高画质要求的标准化了的MPEG-2标准中，以2～15Mbps的传输速度使动图像信号实现TV广播质量。进一步，在目前情况下，由一直以来推进MPEG-1、MPEG-2标准化工作的工作组(ISO/IEC JTC/SC29/WG11)，达到了超过MPEG-1、MPEG-2的压缩率，进而能以对象为单位进行编码、译码、操作，并使实现多媒体时代所需的新功能的MPEG-4标准化。MPEG-4最初是以低位速率的编码方法的标准化为目标被推进的，但目前已扩展到既包括交织图像又包括高位速率的更为通用的编码。
进一步，在2003年，ISO/IEC和ITU-T共同将MPEG-4AVC和H.264标准化为压缩率更高的图像编码方式。H.264标准，目前已扩展到适用于HD(High Definition：高清晰度)图像等的与High Profile对应的修改标准。作为H.264标准的应用，与MPEG-2或MPEG-4同样地已推广到数字广播、DVD(Digital Versatile Disk：数字视盘)播放器/录像机、硬盘播放器/录像机、摄像机、可视电话机等。
一般来说，在动图像的编码中，通过削减时间方向和空间方向的冗余进行信息量的压缩。因此，在以削减时间上的冗余为目的的画面间预测编码中，参照前面或后面的图像而以块为单位进行运动检测和预测图像的生成，并对所得到的预测图像与编码对象图像的差值进行编码。此处，所谓图像是表示1个画面的术语，在顺序图像中意味着帧，在交织图像中意味着帧或场。而且，所谓交织图像，是指1个帧由2个时刻不同的场构成的图像。在交织图像的编码或译码处理中，可以将1个帧作为原来的帧处理、或作为2个场处理，或对帧内的每个块作为帧结构或场结构来处理。
将进行没有参照图像的画面内预测编码的称为I图像。而且，将只参照1个参照图像进行画面间预测编码的称为P图像。另外，将可以同时参照2个参照图像进行画面间预测编码的称为B图像。B图像，可以参照作为显示时间从前面或从后面起的任意组合的2个图像。参照图像，可以按作为编码基本单位的每个宏块指定，分别将先记述在进行了编码的位流中的图像作为第一参照图像、将后记述的图像作为第二参照图像。但是，作为对这些图像进行编码时的条件，要参照的图像必须已进行了编码。
在P图像或B图像的编码中，采用了运动补偿画面间预测编码。所谓运动补偿画面间预测编码，是指将运动补偿应用于画面间预测编码的编码方式。所谓运动补偿，不是单纯地从参照帧的像素值进行预测，而是检测图像内的各部分的移动量(以下，将其称为移动矢量)并进行考虑了该移动量的预测从而在提高预测精度的同时减小数据量的方式。例如，通过检测编码对象图像的移动矢量并对与该移动矢量对应的移动后的预测值和编码对象图像的预测残差进行编码，削减数据量。在这种方式下，由于译码时需要移动矢量的信息，对移动矢量也要编码并进行记录或传输。
移动矢量以宏块为单位来检测，具体地说，将编码对象图像侧的宏块固定，使参照图像侧的宏块在搜索范围内移动，并寻找与基准块最相似的参照块的位置，从而检测移动矢量。
图1 5是表示现有的动图像编码设备的结构的框图。该动图像编码设备，具有画面内预测评价器IE、画面内预测器IPD、运动检测器ME、多帧存储器FrmMem、减法器Sub1、减法器Sub2、运动补偿器MC、编码器Enc、加法器Add1、移动矢量存储器MVMem、移动矢量预测器MVPred。
在I图像等的画面内预测中，画面内预测评价器IE，将从多帧存储器FrmMem输出的画面内预测评价像素IEpel与画面信号Vin进行比较，并输出画面内预测方向IDir。画面内预测方向IDir，是确定在画面内进行怎样的参照的识别信号。
另一方面，多帧存储器FrmMem，将由画面内预测方向IDir指示的像素作为画面内预测参照像素IPDPel1输出，画面内预测器IPD，生成沿着画面内预测方向IDir的参照像素并输出画面内预测参照像素IPDpel2。减法器Sub1，从画面信号Vin减去画面内预测参照像素IPDpel2，并输出画面预测误差DifPel。
在P图像或B图像等的画面间预测中，运动检测器ME，将从多帧存储器FrmMem输出的运动检测参照像素MEpel与画面信号Vin进行比较，并输出移动矢量MV和参照帧号码RefNo。参照帧号码RefNo，是用于确定从多个参照图像中选出的由对象图像进行参照的参照图像的识别信号。移动矢量MV，暂时存储在移动矢量存储器MVMem内之后，作为邻近移动矢量PrevMV输出，并用作为了由移动矢量预测器MVPred对预测移动矢量PredMV进行预测而参照的邻近移动矢量PrevMV。减法器Sub2，从移动矢量MV减去预测移动矢量PredMV，并将其差值作为移动矢量预测差DifMV输出。
另一方面，多帧存储器FrmMem，将由参照帧号码RefNo和移动矢量MV指示的像素作为运动补偿参照像素MCPe11输出。运动补偿器MC，生成小数像素精度的参照像素并输出参照画面像素MCPel2。减法器Subl，从画面信号Vin减去参照画面像素MCPel2，并输出画面预测误差DifPel。
另外，编码器Enc，对画面预测误差DifPel、画面内预测方向IDir、移动矢量预测差DifMV和参照帧号码RefNo进行可变长度编码，并输出编码信号Str。此外，编码时还同时输出作为画面预测误差的译码结果的译码画面预测误差RecDifPel。译码画面预测误差RecDifPel是在画面预测误差DifPel上叠加了编码误差后的误差，因而与由画面间预测译码设备将编码信号Str译码后得到的画面间预测误差一致。
加法器Add1，将译码画面预测误差RecDifPel与参照画面像素MCPel2相加，并作为译码画面RecPel存储在多帧存储器FrmMem内。为有效地利用多帧存储器FrmMem的容量，当存储在多帧存储器FrmMem内的画面的区域不需要时将其释放，而且，不需要存储在多帧存储器FrmMem内的画面的译码画面RecPel，不存储在多帧存储器FrmMem内。
图16是表示现有的动图像译码设备的结构的框图。在该图中，标号与图15相同的部分表示同一部分，其说明从略。
图16中示出的现有的动图像译码设备，对由图15中示出的现有的动图像预测编码设备编码后的编码信号Str进行译码并输出译码画面信号Vout，并具有多帧存储器FrmMem、画面内预测器IPD、运动补偿器MC、加法器Add1、加法器Add2、移动矢量存储器MVMem、移动矢量预测器MVPred、译码器Dec。
译码器Dec，对编码信号Str进行译码，并输出译码画面预测误差RecDifPel、画面内预测方向IDir、移动矢量预测差DifMV和参照帧号码RefNo。加法器Add2，将从移动矢量预测器MVPred输出的预测移动矢量PredMV和移动矢量预测差DifMV相加，并对移动矢量MV进行译码。
在画面内预测中，多帧存储器FrmMem，将由画面内预测方向Idir指示的像素作为画面内预测像素IPDpel1输出，画面内预测器IPD，生成沿着画面内预测方向IDir的参照像素并输出画面内预测参照像素IPDpel2。加法器Add1，将译码画面预测误差RecDifPel与画面内预测参照像素IPDpel2相加，并作为译码画面RecPel存储在多帧存储器FrmMem内。
另一方面，在画面间预测中，多帧存储器FrmMem，将由参照帧号码RefNo和移动矢量MV指示的像素作为运动补偿参照像素MCPel1输出。运动补偿器MC，生成小数像素精度的参照像素并输出参照画面像素MCPel2。加法器Add1，将译码画面预测误差RecDifPel与参照画面像素MCPel2相加，并作为译码画面RecPel存储在多帧存储器FrmMem内。
为有效地利用多帧存储器FrmMem的容量，当存储在多帧存储器FrmMem内的画面的区域不需要时将其释放，而且，不需要存储在多帧存储器FrmMem内的画面的译码画面RecPel，不存储在多帧存储器FrmMem内。按照如上的方式，可以从编码信号Str正确地将译码画面信号Vout、即译码画面RecPel译码。
以下，用图17和图18说明动图像的倍速再现或反向再现等特殊再现方法。图17是表示以往的倍速再现的状态的示意图。在图17(a)中，P1701表示1GOP(Group Of Picture：图像组)的通常再现的译码处理时序。在该图中，示出1GOP由15帧构成、I或P图像与下1个P图像的出现间隔为3的例。此外，为简单起见，各图像的译码处理所需的时间，假定为相同时间。P1702表示在画面中显示的时序。B图像，一般构成为参照前面和后面的图像，所以译码时序和显示时序的顺序不同。
当进行倍速再现时，存在实际上以预定的倍速译码后显示也以倍速进行、或在显示时对图像进行间取等各种方法。但是，在上述的方法中，必须将动图像译码设备的处理性能提高到预期的倍速性能，这将使电路成本增加或功耗增加，因此有时采用如图17(b)和(c)所示的实施方法。图17(b)中示出的标号P1703，表示不对B图像进行译码的处理时序，通过进行不将存在于P图像之间的2个B图像译码的IP再现来缩短译码时间，画面显示也同样不显示B图像，从而实现3倍速。
同样地，图17(c)中示出的标号P1704，表示只将I图像译码，因而不能期望图像显示的平滑，但能够实现15倍速的再现速度。
以下，考虑对如图17所示的GOP结构的流进行反向再现的情况。当对多帧存储器FrmMem的容量附加大约为通常的译码处理中使用的缓存区大小的限制时，在反向再现中需要进行花费时间的复杂处理。图18是表示以往的反向再现的状态的示意图。按照画面显示顺序，在图18(a)～(e)中按时间流示出为P14、B13、B12、P11、B10、B9、P8、B7、B6、P5、B4、B3、I2、B1、B0的处理。
图18(a)表示用于显示由标号P1802示出的P14、B13、B12的3个图像的译码处理。如P1801所示，为将B13和B12的图像译码，需要P11和P14的图像，因此必须按I2、P5、P8、P11、P14的顺序进行译码。
同样地，图18(b)表示用于显示由P1804示出的P11、B10、B9的3个图像的译码处理。如标号P1803所示，为将B10和B9的图像译码，需要P8和P11的图像，因此需要按I2、P5、P8、P11的顺序进行译码。图18(c)表示用于显示由标号P1806示出的P8、B7、B6的3个图像的译码处理。如标号P1805所示，为将B7和B6的图像译码，需要P5和P8的图像，因此需要按I2、P5、P8的顺序进行译码。图18(d)表示用于显示由标号P1808示出的P5、B4、B3的3个图像的译码处理。如标号P1807所示，为将B4和B3的图像译码，需要12和P5的图像，因此需要按I2、P5的顺序进行译码。
最后，图18(e)表示用于显示由标号P1810示出的I2、B1、B0的3个图像的译码处理。除由标号P1809示出的I2、B1、B0的译码处理以外，实际上，还需要进行1个在时间上已过去的GOP的IP再现，以生成紧接在I2之前的P图像。
如上所述，通过进行图18(a)～(e)的处理，在多帧存储器FrmMem的容量受到限制时，实现动图像的反向再现。由于需要对同一个关键帧进行多次的译码，当显示所有的帧时需要大约为通常再现的2倍的译码处理性能。如上所述的现有技术，例如记载在专利文献1和非专利文献1中。
专利文献1：日本特开2004-135251号公报
非专利文献1：ITU-T Recomendation H.264，“SERIES H：AUDIOVISUAL AND MULTIMEDIA SYSTEMS Infrastructure ofaudiovisual services-Coding of moving video：Advanced video codingfor generic audiovisual services，”March 2005.
发明内容
可是，在H.264中，作为在图15所示的编码器Enc或图16所示的译码器Dec中使用的可变长度编码工具，规定为算术码(CABAC)。当进行采用了算术码的可变长度译码时，作为其特征，需要对构成语法(在图15或图16中为画面内预测方向IDir、画面预测误差DifPel、移动矢量预测差DifMV或参照帧号码RefNo)的每个位进行逐次的编码或译码处理。
在每个位的逐次处理中，不能对多个位(例如，构成移动矢量预测差DifMV等的多个位(＝语法))成批进行处理，所以很难提高处理性能。为此，需花费与分配给各图像的位的数量成比例的处理时间。
<倍速再现时的课题>
图19是表示包含算术码的流的倍速再现的课题。以往，在MPEG等中，按照图像的种类分配并变更位的数量。就是说，可以考虑在所参照的I图像或P图像等的关键帧中对I图像都分配较多的代码量并与其相应地减少B图像的代码量，从而提高整体的画质。图19(a)是表示例如使与I、P、B的各图像对应的编码位的数量为5∶3∶1时的通常再现的译码时序的图。在图19(a)中，标号P1901表示进行包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理的时序，标号P1902表示进行其后的不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理的时序，标号P1903表示进行译码后的结果的画面显示的时序。第一种可变长度译码处理，是每个位的逐次的译码处理，因此要花费大体上与分配位的数量成比例的时间，第二种可变长度译码处理，可以按将多个位汇总在一起的语法进行处理，因此可以进行不与位的数量成比例的译码处理。为简单起见，假定第二种可变长度译码处理的时序在任何图像中都能以一定的时间进行处理。
在本说明中，为简单起见，示出在1GOP时间内使第一种可变长度译码处理结束，但实际上第一种可变长度译码处理有时需要1GOP以上的处理时间。
接着，图19(b)，与图17(b)同样地，示出通过不进行B图像译码的IP再现来实现3倍速的处理的时序。但是，当进行IP再现时，如P1904所示，只是不执行第一种可变长度译码处理所需时间短的B图像的译码处理，因此估计只能实现约1.6倍(＝(5+3×4+1×10)/(5+3×4))的倍速性能。作为结果，如标号P1905的时序图所示，在第二种可变长度译码处理中，需要等待I、P图像的包括算术码的第一种可变长度译码处理的结束，因而将产生与该等待期间相等的不能进行处理的时间，也将使总体的处理效率降低。
图19(c)，也与图17(c)同样地示出通过不进行B图像的译码而只再现I来实现15倍速的处理的时序。但是，当只进行I的再现时，如标号P1906所示，不执行第一种可变长度译码处理所需时间短的B图像和P图像的译码处理，因此只能实现约5.4倍(＝(5+3×4+1×10)/5的倍速性能。作为结果，如标号P1906的时序图所示，进而在第二种可变长度译码处理中与上述同样地将产生不能进行处理的时间，也使总体的处理效率进一步降低。
因此，在采用了利用H.264标准的CABAC等算术码的可变长度编码工具的编码标准下，当为进行特殊再现而将动图像流译码时，如不显著地提高译码处理设备的性能，即使进行IP图像再现或只进行I图像再现，也不能得到像以往那样的不采用算术码的特殊再现性能。
<反向再现时的课题>
以下，用图20说明反向再现时产生的课题。图20是表示包含算术码的流的反向再现的课题的示意图。图20(a)表示进行以往的反向再现时的时序，图20(b)示出包含算术码的第一种可变长度译码处理的时序。
图20(a)的标号P2001～P2005，是从图18(a)～(e)中将实际上在译码中不使用的图像除去后记载的时序，作为处理时序，按标号P2001～标号P2005的顺序相连接。当多帧存储器FrmMem管理的帧的个数与进行通常的译码处理相比有足够的富余时，不需要对同一个帧进行多次译码，但对帧的个数通常是有限制的，因此需要对同一个关键帧进行多次译码。
如该图(a)所示，当GOP大小为15而且I或P图像与下1个P图像的间隔为3个时，在反向再现时需要进行30个帧的译码处理。就是说，可以看出，只要有2倍(＝30/15)的处理能力就可以进行平滑的画面显示。
另一方面，图20(b)表示包含算术码的第一种可变长度译码处理的时序，处理顺序与以往的图20(a)相同，但分配给需要进行多次译码处理的关键帧的位的数量多，所以与以往的反向再现时的处理时间相比，将使关键帧的算术译码处理时间延长。因此，总体的处理时间增大。在将位分配比设定为I∶P∶B＝5∶3∶1时，需要约为3倍(＝(5×6+3×15+1×10)/(5×1+3×4+1×10))的算术译码处理能力，但如上所述需要进行每个位的逐次的译码处理，所以很难简单地提高处理能力。
本发明目的在于，即使是采用了算术码的可变长度码的动图像信号也能缩短其译码处理时间，从而可以与对不包含采用了算术码的可变长度码的以往的动图像信号的特殊再现同样地实现平滑的特殊再现。
为达到上述目的，本发明，在包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号的编码中，对动图像信号进行不包括算术编码处理的可变长度编码，之后进行包括算术编码处理的可变长度编码，因此预先记录该算术编码前的预定的一部分信号，并在其后的译码处理时利用这种算术编码前的信号。另外，在采用了算术码的可变长度码的动图像信号的译码中，首先，进行包括算术译码处理的可变长度译码，之后进行不包括算术译码处理的可变长度译码，因此生成并预先记录算术译码处理后的预定的一部分信号，并在其后的实际译码处理时利用这种算术译码后的信号。由此，无需进行算术译码时的每个位的逐次译码处理，从而缩短译码处理时间。
具体地说，第一部分所述的发明的动图像译码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码，该动图像译码设备的特征在于，包括：第一种可变长度译码装置，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；第二种可变长度译码装置，对由上述第一种可变长度译码装置生成的第一种流数据实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理来生成输出数据；以及第一记录控制装置，从由上述第一种可变长度译码装置生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第一记录区域内。
第二部分所述的发明，其特征在于：在上述第一部分所述的动图像译码设备中，具有选择装置，选择由上述第一种可变长度译码装置生成并记录在上述第一记录区域内的特定数据和除该特定数据以外的第一种流数据的任何一个，上述第二种可变长度译码装置，利用上述选择装置，从上述第一记录区域接收上述第一种流数据中的上述特定数据，并从上述第一种可变长度译码装置接收上述特定数据以外的上述第一种流数据。
第三部分所述的发明，其特征在于：在上述第一部分所述的动图像译码设备中，上述第一记录控制装置，从上述第一种流数据中选择在特殊再现中使用的数据作为特定数据记录在第一记录区域内。
第四部分所述的发明，其特征在于：在上述第三部分所述的动图像译码设备中，上述特殊再现，为倍速再现、反向再现或缩略图动图像再现。
第五部分所述的发明，其特征在于：在上述第一部分所述的动图像译码设备中，上述第一记录控制装置选择记录的上述特定数据，是包含从其他图像参照的作为参照图像的图像的数据。
第六部分所述的发明，其特征在于：在上述第一部分所述的动图像译码设备中，上述第一种可变长度译码装置，利用不进行通常再现中的逐次译码处理的时间，预先读出上述输入流数据，来生成上述第一种流。
第七部分所述的发明的动图像编码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行编码，该动图像编码设备的特征在于，包括：第一种可变长度编码装置，对输入流数据实施不包括算术编码处理的第一种可变长度编码处理来生成第一种流数据；第二种可变长度编码装置，对由上述第一种可变长度编码装置生成的第一种流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；第二记录控制装置，将由上述第二种可变长度编码装置生成的第二种流数据记录在第二记录区域内；以及第三记录控制装置，从由上述第一种可变长度编码装置生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第三记录区域内。
第八部分所述的发明，其特征在于：在上述第7部分所述的动图像编码设备中，上述第三记录控制装置，从上述第一种流数据中选择在特殊再现中使用的数据作为特定数据记录在第三记录区域内。
第九部分所述的发明，其特征在于：在上述第八部分所述的动图像编码设备中，上述特殊再现，为倍速再现、反向再现或缩略图动图像再现。
第十部分所述的发明，其特征在于：在上述第七部分所述的动图像编码设备中，上述第三记录控制装置选择记录的上述特定数据，是包含由其他图像参照的作为参照图像的图像的数据。
第十一部分所述的发明，其特征在于：在上述第七部分所述的动图像编码设备中，由上述第二记录控制装置记录上述第二种流数据的第二记录区域，存在于移动式记录介质内，上述第三记录控制装置，将上述特定数据记录在上述第三记录区域内。
第十二部分所述的发明，其特征在于：在上述第七部分所述的动图像编码设备中，由上述第二记录控制装置记录上述第二种流数据的第二记录区域，存在于非移动式记录介质内，上述第二记录控制装置，对已由上述第三记录控制装置作为第一种流数据记录在上述第三记录区域内的特定数据，不作为上述第二种流数据记录在上述第二记录区域内。
第十三部分所述的发明的动图像编码译码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码、之后进行编码，该动图像编码译码设备的特征在于，包括：第一种可变长度译码装置，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；第四记录控制装置，从由上述第一种可变长度译码装置生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第四记录区域内；以及第五记录控制装置，不对上述输入流数据进行数据变换而是按照原样记录在第五记录区域内；在将移动式记录介质的数据流复制到非移动式记录介质时，利用上述第四记录控制装置和上述第五记录控制装置将上述移动式记录介质的数据流复制到非移动式记录介质的上述第四记录区域和上述第五记录区域内。
第十四部分所述的发明的动图像编码译码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码、之后进行编码，该动图像编码译码设备的特征在于，包括：第二种可变长度编码装置，对输入流数据中没有进行算术编码的特定的流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；以及第六记录控制装置，选择上述输入流数据和由上述第二种可变长度编码装置生成的第二种流数据的任何一个，并作为1个流数据记录在第六记录区域内；在将数据流从非移动式记录介质复制到移动式记录介质时，将上述输入流数据中没有进行算术编码的特定的流数据作为上述第二种流数据记录在上述移动式记录介质的第六记录区域内。
第十五部分所述的发明的动图像译码方法，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码，该动图像译码方法的特征在于，包括：第一种可变长度译码步骤，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；第二种可变长度译码步骤，对在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理来生成输出数据；以及第一记录控制步骤，从在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第一记录区域内。
第十六部分所述的发明，其特征在于：在上述第15部分所述的动图像译码方法中，上述第二种可变长度译码步骤，在输出数据生成时，从上述第一记录区域接收上述第一种流数据中的上述特定数据，关于上述特定数据以外的第一种流数据，接收在上述第一种可变长度译码步骤中生成的数据流，并实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理。
第十七部分所述的发明的动图像编码方法，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行编码，该动图像编码方法的特征在于，包括：第一种可变长度编码步骤，对输入流数据实施不包括算术编码处理的第一种可变长度编码处理来生成第一种流数据；第二种可变长度编码步骤，对在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；第二记录控制步骤，将在上述第二种可变长度编码步骤中生成的第二种流数据记录在第二记录区域内；以及第三记录控制步骤，从在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第三记录区域内。
第十八部分所述的发明，其特征在于：在上述第一部分所述的动图像译码设备中，上述第一种可变长度译码装置、上述第二种可变长度译码装置和上述第一记录控制装置，形成为集成电路。
第十九部分所述的发明，其特征在于：在上述第七部分所述的动图像编码设备中，上述第一种可变长度编码装置、上述第二种可变长度编码装置、上述第二记录控制装置和上述第三记录控制装置，形成为集成电路。
第二十部分所述的发明的动图像译码程序，由计算机执行以便对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码，该动图像译码程序的特征在于，包括：第一种可变长度译码步骤，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；第二种可变长度译码步骤，对在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理来生成输出数据；以及第一记录控制步骤，从在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第一记录区域内。
第二十一部分所述的发明的动图像编码程序，由计算机执行以便对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行编码，该动图像编码程序的特征在于，包括：第一种可变长度编码步骤，对输入流数据实施不包括算术编码处理的第一种可变长度编码处理来生成第一种流数据；第二种可变长度编码步骤，对在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；第二记录控制步骤，将在上述第二种可变长度编码步骤中生成的第二种流数据记录在第二记录区域内；以及第三记录控制步骤，从在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第三记录区域内。
如上所述，在第一～十二、十五～二十一部分所述的发明中，实施了包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理后的第一种流数据中的特殊数据、例如进行特殊再现时所需的关键帧已记录并存在于记录区域内。因此，当进行倍速再现或反向再现等特殊再现时，无需对这些关键帧进行算术译码处理中必须进行的每个位的逐次译码处理，所以，即使是采用了算术码的可变长度码的动图像信号，也能缩短其译码处理时间，从而可以与对不包含采用了算术码的可变长度码的以往的动图像信号的特殊再现同样地实现平滑的特殊再现。
特别是，在第六部分所述的发明中，对进行特殊再现时所需的关键帧(特殊数据)，在实际需要的再现时刻以前进行算术译码处理，因而已预先作为第一种流数据做好准备。因此，这样的关键帧总是作为第一种流数据存在于记录区域内的可能性提高，所以将与对不包含采用了算术码的可变长度码的以往的动图像信号的特殊再现同样地、更可靠地实现平滑的特殊再现。
另外，在第十一部分所述的发明中，在设备本身的再现以外的用途中，由于只生成符合编码标准的流，当与其他类型的设备或其他公司的产品进行互换再现同时由设备本身进行录像再现时，将与对不包含采用了算术码的可变长度码的以往的动图像信号的特殊再现同样地实现平滑的特殊再现。
进一步，在第十二部分所述的发明中，在HDD等非移动式记录介质具有2个记录区域的情况下，如果进行特殊再现时所需的关键帧(特殊数据)已作为不需要算术译码处理的第一种流数据记录在其中一个记录区域内，则该关键帧就不作为第二种流数据记录在另一个记录区域内。因此，可以有效地使用记录区域，同时可以与对不包含采用了算术码的可变长度码的以往的动图像信号的特殊再现同样地实现平滑的特殊再现。
此外，在第十三部分所述的发明中，在将数据流从DVD等移动式记录介质复制到HDD等非移动式记录介质时，对进行特殊再现时所需的关键帧等特殊数据，由第四记录控制装置以变换到不需要算术译码处理的第一种流数据的状态记录在记录区域内。因此，例如在将数据流从DVD复制到HDD之后，当由该HDD进行动图像再现时，即使是采用了算术码的可变长度码的动图像信号，也能缩短其译码处理时间并实现平滑的特殊再现。
另外，在第十四部分所述的发明中，在记录对进行特殊再现时所需的关键帧等特殊数据实施了算术译码处理后的第一种流数据的HDD等非移动式记录介质存在的情况下，在将数据流从该HDD等复制到DVD等移动式记录介质时，对上述关键帧等特殊数据，由第六记录控制装置以变换到不需要算术译码处理的第二种流数据的状态记录在DVD等移动式记录介质的记录区域内。因此，可以将编码标准以外的流复制为符合编码标准的流。所以，可以保证进行流复制后的移动式记录介质能够与其他类型的设备或其他公司的产品实现互换再现，同时，在使用设备本身的HDD等进行录像再现时，即使是采用了算术码的可变长度码的动图像信号，也能缩短其译码处理时间并实现平滑的特殊再现。
如上所述，按照第一～十二、十五～二十一部分所述的发明，无需对例如进行特殊再现时所需的关键帧实施在算术译码处理中必须进行的每个位的逐次译码处理，因此，即使是采用了算术码的可变长度码的动图像信号，也能缩短其译码处理时间并实现平滑的特殊再现。
特别是，按照第六部分所述的发明，对进行特殊再现时所需的关键帧，在实际需要的再现时刻以前进行算术译码处理，因而已预先作为第一种流数据做好准备。因此，可以更可靠地实现平滑的特殊再现。
另外，按照第十一部分所述的发明，在设备本身的再现以外的用途中，只生成符合编码标准的流，因此，可以与其他类型的设备或其他公司的产品实现互换再现，同时，当由设备本身进行录像再现时，可以实现平滑的特殊再现。
另外，按照第十二部分所述的发明，对于例如进行特殊再现时所需的关键帧，只作为不需要算术译码处理的流数据存储在记录区域内，因此，可以有效地使用非移动式记录介质的记录区域，同时可以实现平滑的特殊再现。
此外，按照第十三部分所述的发明，在将数据流从DVD等移动式记录介质复制到HDD等非移动式记录介质的情况下，当由该HDD进行动图像再现时，即使是采用了算术码的可变长度码的动图像信号，也能缩短其译码处理时间并实现平滑的特殊再现。
另外，按照第十四部分所述的发明，即使是从记录了编码标准以外的流的HDD等非移动式记录介质中，将该流复制到DVD等移动式记录介质时，也可以保证进行了该流的复制后的移动式记录介质能够与其他类型的设备或其他公司的产品实现互换再现，同时，当用设备本身的HDD等进行录像再现时，可以实现采用了算术码的可变长度码的动图像信号的平滑的特殊再现。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的动图像译码设备的框图。
图2是表示该动图像译码设备的可变长度译码块的详细结构图。
图3是表示该动图像译码设备中的图像再现时的中间流存储选择流程图的图。
图4是表示该动图像译码设备中的再现流选择流程图的图。
图5(a)是表示该动图像译码设备中的通常再现的处理时序的示意图，图5(b)是表示3倍速再现的状态的示意图，该5图(c)是表示15倍速再现的状态的示意图。
图6(a)是表示该动图像译码设备中的反向再现的第一种可变长度译码处理的时序的图，图6(b)是表示该反向再现的第二种可变长度译码处理的时序的图。
图7是表示本发明的第二实施方式的动图像编码译码设备的框图。
图8是表示该动图像编码译码设备的可变长度编码译码块的详细结构图。
图9是表示该动图像译码设备中的图像记录时的中间流存储选择流程图的图。
图10是表示该动图像译码设备中的图像记录时的中间流记录存储选择流程图的变形例的图。
图11是表示从DVD到HDD的代码转换机的结构的图。
图12是表示从HDD到DVD的代码转换机的结构的图。
图13是实现H.264录像机的AV处理部的框图。
图14(a)示出作为记录介质主体的软盘的物理格式的例，图14(b)示出从软盘的正面看去时的外观、断面结构和软盘，图14(c)示出用于对软盘FD进行上述程序的记录再现的结构。
图15是表示现有的动图像编码设备的结构的框图。
图16是表示现有的动图像译码设备的结构的框图。
图17(a)是表示现有的动图像译码设备中的通常再现的译码处理时序的示意图，图17(b)是表示该设备的3倍速再现的译码处理时序的示意图，图17(c)是表示该设备的15倍速再现的译码处理时序的示意图。
图18(a)是表示现有的动图像译码设备中的动图像信号的反向再现的第一译码处理的示意图，图18(b)是表示接在其后的第二译码处理的示意图，图18(c)是表示第三译码处理的示意图，图18(d)是表示第四译码处理的示意图，图18(e)是表示第五译码处理的示意图。
图19(a)是表示现有的动图像译码设备中的通常再现的译码时序的示意图，图19(b)是表示以该设备的3倍速再现为目标的处理时序的示意图，图19(c)是表示以该设备的15倍速再现为目标的处理时序的示意图。
图20(a)是表示现有的动图像译码设备中进行包含算术码的流的反向再现时的处理时序的图，图20(b)是表示包含该算术码的第一种可变长度译码处理的时序的图。
具体实施方式
以下，用图1～图14说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
以下，用图1～图6说明实施方式1。
图1是表示实现本实施方式的动图像译码设备1的框图。在该图中，标号与图16相同的部分表示同一部分，其说明从略。图1和图16的不同点在于，除图16外还增加和记述了大容量存储装置Disc和流缓冲器StrBuf。图1中示出的动图像译码设备1在半导体芯片上形成为集成电路。
对本实施方式的译码器Dec，不仅有以往的编码信号Str的输入，而且还有由译码器Dec生成的译码时的中间流IntStr的输入输出，并且与大容量存储装置Disc连接。而且，暂时存储编码信号Str和中间流IntStr的流缓冲器StrBuf还通过中间流TmpStr与译码器Dec连接。
此处，为说明本实施方式中的包含算术码的编码信号Str的译码处理的详细流程，用图2说明包括译码器Dec、大容量存储装置Disc和流缓冲器StrBuf的可变长度编码译码块1DecSys。
图2是表示可变长度编码译码块1的详细结构图。在该图中，标号与图1相同的部分表示同一部分，其说明从略。
译码器Dec，由进行包括算术译码处理的可变长度译码处理(以下，称为第一种可变长度译码处理)的第一种可变长度译码装置vld1、进行不合算术码的其他可变长度译码处理(以下，称为第二种可变长度译码处理)的第二种可变长度译码装置vld2、用于选择和存储由上述第一种可变长度译码装置vld1生成的中间流的第一记录控制装置Rec1构成。而且，在与译码器Dec连接的大容量存储装置Disc中，包含输入流区域InStrArea和第一记录区域Area1，在流缓冲器StrBuf中，作为各种状态的流的暂时缓冲区，包含缓冲区1Buf1、缓冲区2Buf2、缓冲区3Buf3。以下，用图2说明信号的详细流程。这些处理，也可以作为由计算机执行的动图像译码程序。
首先，从DVD或HDD等大容量存储装置Disc的输入流区域InStrArea读出算术编码信号1 aStr1，并存储在缓冲区1 Buf1内。将已存储在缓冲区1 Buf1内的编码信号作为算术编码信号2 aStr2输入到第一种可变长度译码装置vld1，由第一种可变长度译码装置vld1变换为不含算术码的流(以下，称为第一种流数据)，并将不含算术码的非算术编码信号1 naStrl存储在缓冲区2 Buf2内。
接着，在第一记录控制装置Rec1中，选择特殊再现所需的I图像或P图像等的关键帧，并从缓冲区2 Buf2读出不含算术码的状态的非算术编码信号2 naStr2，作为非算术信号3 naStr3存储在第一记录区域Areal内。进一步，在这之后，从第一记录区域Area1读出非算术编码信号4 naStr4，并存储在缓冲区3 Buf3内。
最后，将来自缓冲区2Buf2的非算术编码信号5 naStr5和来自缓冲区3 Buf3的非算术编码信号6 naStr6输入到译码流选择器(选择装置)naStrSel，并根据条件选择来自其中一个缓冲区的编码信号，作为非算术编码信号7 naStr7输入到第二种可变长度译码装置vld2。进一步，由第二种可变长度译码装置vld2输出最终的画面内预测方向IDir、画面预测误差DifPel、移动矢量预测差DifMV或参照帧号码RefNo等输出数据Syno。
<中间流存储流程>
以下，用图3说明在第一记录控制装置Rec1中用于选择记录在第一记录区域Area1内的非算术编码信号3 naStr3的处理步骤。图3是实现本实施方式的再现时的中间流存储选择流程图。
首先，判断存储在缓冲区2 Buf2内的编码信号中的作为对象的非算术编码信号naStr2是否是I图像或P图像等关键帧(步骤S301)。当非算术编码信号naStr2是可以在特殊再现等中有效使用的关键帧时，输出非算术编码信号naStr3，并存储在大容量存储装置Disc的第一记录区域Area1内(步骤S302)。另一方面，当不是关键帧时，非算术编码信号naStr2，不存储在第一记录区域Area1内(步骤S303)。在进行了以上的处理后，对下一个非算术编码信号naStr2也反复进行顺序相同的处理。
以上的存储选择流程，例如在用户用编码译码设备进行主再现之前进行流(节目)的选择的期间、生成用于该选择的缩略图图像的期间、用户不使用的非动作时间、或进行主再现期间的处理设备的空闲时间内进行，并生成中间流。
<中间流选择流程>
接着，用图4说明译码流选择器naStrSel中的数据流的选择流程。该图示出实现本实施方式的再现流选择流程。
首先，判断在大容量存储装置Disc或缓冲区3 Buf3内是否存在进行可变长度译码的中间流(步骤S401)。如存在时，从缓冲区3 Buf3读出非算术编码信号6naStr6，作为非算术编码信号7naStr7输出，并接着由第二种可变长度译码装置vld2进行译码处理(步骤S402)。而当不存在时，从缓冲区2Buf2读出非算术编码信号5naStr5，作为非算术编码信号7naStr7输出，并接着由第二种可变长度译码装置vld2进行译码处理(步骤S403)。这时，如进行关键帧的再现，还同时用第一记录控制装置Rec1对大容量存储装置Disc进行存储，因此在接着的处理中再次需要同一个关键帧时也就不需要进行第一种可变长度译码处理了。
<倍速再现的性能改进>
用图5说明通过进行以上的信号的流程和控制改进再现包含算术码的流时的倍速性能的情况。图5是表示由本实施方式实现的倍速再现的状态的示意图。图5(a)表示采用了本实施的说明中所述的功能结构时的通常再现的处理时序。与图19中的说明同样地，示出1GOP中的处理时序。
标号P501，是本实施方式中的第一种可变长度译码处理的处理时序。由于I图像或P图像等的关键帧作为中间流存在于第一记录区域Area1内，不需要进行第一种可变长度译码处理。因此，只是B图像的译码的处理时序。此处，B1和B3之间、B4和B5之间等，为没有进行第一种可变长度译码处理的区间，因此也可以利用该期间进行其他时间位置或流的关键帧的第一种可变长度译码处理。当然，当第一记录区域Area1内不存在中间流时，就成为与以往的译码处理相同的处理时序。
标号P502，是本实施方式中的第二种可变长度译码处理的处理时序。第二种可变长度译码处理，中间流的供给源有可能不同，但都是与图19(b)的标号P1092相同的处理时序。另外，P503表示进行画面显示的处理时序，但该时序也与图19(c)的标号P1093的处理时序相同。
以下，说明倍速再现。图5(b)表示基于IP再现的倍速再现时的处理时序。此处，当进行IP再现时，由于不需要I图像或P图像的第一种可变长度译码处理，如标号P504所示无需进行第一种可变长度译码处理。因此，如标号P505所示，无论是I图像还是P图像都可以进行第二种可变长度译码处理，而不受第一种可变长度译码处理的时序的限制，因而可以实现所需的3倍速的再现。
另外，图5(c)表示仅基于I图像的再现的高速倍速再现时的处理时序。此处，当只进行I图像的再现时，由于不需要I图像的第一种可变长度译码处理，如标号P506所示无需进行第一种可变长度译码处理。因此，如标号P507所示，I图像可以进行第二种可变长度译码处理，而不受第一种可变长度译码处理的时序的限制，因而可以实现所需的15倍速的再现。
<反向再现的性能改进>
用图6说明通过进行以上的信号的流程和控制改进再现包含算术码的流时的反向再现性能的情况。图6是表示用本实施方式实现的反向再现的状态的示意图。图6(a)和图6(b)示出由本实施方式实现的反向再现中的第一种可变长度译码处理的时序和第二种可变长度译码处理的时序。
标号P601、P602、P603、P604和P605，表示第一种可变长度译码处理的时序，但分别只对B13和B12、B10和B9、B7和B6、B4和B3、B1和B0进行译码，在时间上按标号P601～标号P605的顺序相连接。如该图的标号P601～P604所示，不需要对I图像、P图像等关键帧进行第一种可变长度译码处理，因此只进行B图像的译码处理。另外，标号P605，是需要进行前1个GOP的关键帧再现的处理时序图，但当中间流已存在于第一记录区域Area1内时关于该部分的再现也就不需要了。
另一方面，标号P611、P612、P613、P614和P615，表示第二种可变长度译码处理的时序，在时间上按标号P611～P615的顺序相连接。分别对P14和B13和B12、P11和B10和B9、P8和B7和B6、P5和B4和B3、13和B1和B0进行译码，作为结果，示出进行反向再现的情况。此处，在标号P611～P615的各译码处理中，如没有其他的关键帧则不能进行再现，所以，例如在标号P611中示出，只要能进行P14、B13和B12的处理即可，但也要同时进行I2、P5、P8和P11的译码处理。标号P611、P612、P613、P614和P615中都按同样的方式进行，标号P615，示出需要进行存在于在时间上紧接在前面的GOP中的关键帧的译码处理。
如上所述，当进行反向再现时，也可以执行第二种可变长度译码处理的时序，而不受包含算术码的第一种可变长度译码处理的限制，因此，对第一种可变长度译码处理，不用提高处理能力就能适应，对第二种可变长度译码处理，只要有以往的必要的能力(2倍左右)就能进行平滑的反向再现。
此外，作为第一种流数据保留并存储和保持的关键帧，没有必要是全部的I图像和P图像，可以只是I图像或IP图像的一部分，也可以包括B图像等。而且，还可以是构成图像的编码块的一部分。
此外，在本实施方式中，说明了作为流缓冲器StrBuf都包含着缓冲区1 Buf1、缓冲区2 Buf2、缓冲区3 Buf3，但也可以是其一部分不存在的结构、或分割为一部分存在于外部连接的SDRAM、其余部分作为译码器Dec中的存储器的结构。
此外，缩略图动图像再现，用于缩小录像图像并进行一览显示，但当作为预先缩小的动图像的流不存在时，由于要一边进行缩小多个动图像的再现一边进行显示，需要以高于通常再现的速度进行再现。即使当进行这种缩略图动图像等的多个流的同时再现时，由于使用第一记录区域Areal内所包含的中间流，不需要进行第一种可变长度译码处理，因此仍然可以比较简单地实现同时再现。
另外，大容量存储装置Disc，没有必要由1个装置或媒体构成，例如，也可以使输入流区域InStrArea由DVD构成，使第一记录区域Area1由HDD构成。
(实施方式2)
以下，用图7～图10说明实施方式2。
图7是表示实现本实施方式的动图像编码设备2的框图。在该图中，标号与图15相同的部分表示同一部分，其说明从略。图7和图15的不同点在于，除图15外还增加和记述了大容量存储装置Disc和流缓冲器StrBuf，进一步，作为译码的路径还增加和记述了译码器Dec。图7中示出的动图像译码设备2在半导体芯片上形成为集成电路。
在本实施方式中，对译码器Dec，不仅输出以往的编码信号Str，而且还输出由编码器Enc生成的译码时的中间流IntStr，并且译码器Dec与大容量存储装置Disc连接。而且，暂时存储编码信号Str和中间流IntStr的流缓冲器StrBuf还通过中间流TmpStr与编码器Enc连接。
此处，为说明本实施方式中的包含算术码的编码信号Str的译码处理的详细流程，用图8说明包括译码器Dec、大容量存储装置Disc和流缓冲器StrBuf的可变长度编码译码块2EncSys。
图8是表示可变长度编码译码块2的详细结构图。在该图中，标号与图7或图2相同的部分表示同一部分，其说明从略。
编码器Enc包括：进行不包括算术编码处理的可变长度编码处理(以下，称为第一种可变长度编码处理)的第一种可变长度编码装置vlc1、进行含括算术编码处理的其他可变长度编码处理(以下，称为第二种可变长度编码处理)的第二种可变长度编码装置vlc2、用于存储由上述第二种可变长度编码装置vic2生成的编码信号的第二记录控制装置Rec2、用于存储由第一种可变长度编码装置vlc1生成的中间流(第一种流数据)的第三记录控制装置Rec3。而且，在与编码器Enc连接的大容量存储装置Disc中，包含第二记录区域Area2和第三记录区域Area3，在流缓冲器StrBuf中，作为各种状态的流的暂时缓冲区，除缓冲区1Buf1、缓冲区2Buf2、缓冲区3Buf3以外，还包含缓冲区4Buf4、缓冲区5Buf5。另外，第一种可变长度译码装置vld1和第二种可变长度译码装置vld2，与图2中说明过的同一标号的部件相同。
以下，用图8说明信号的详细流程。这些处理，也可以作为使计算机执行的动图像译码程序。
首先，由不采用算术码的第一种可变长度编码装置对作为画面内预测方向IDir、画面预测误差DifPel、移动矢量预测差DifMV或参照帧号码RefNo等的语法的输入数据Syni进行编码，生成非算术编码信号8naStr8，并存储在缓冲区4Buf4内。
接着，从存储在缓冲区4Buf4内的中间流中读出包含I图像或P图像等关键帧的中间流，作为非算术编码信号9naStr9输入到第三记录控制装置Rec3，进一步从第三记录控制装置Rec3输出非算术编码信号10naStrl0，并存储在第三记录区域Area3内。
另外，在缓冲区4Buf4内，读出存储在第三记录区域Area3内的关键帧以外的中间流，作为非算术编码信号11naStrl1输入到第二种可变长度编码装置vlc2，进一步作为进行了算术编码处理的结果输出算术编码信号(第二种流数据)aStr3，并存储在缓冲区5Buf5内。
最后，用第二记录控制装置Rec2从缓冲区5Buf5读出算术编码信号4aStr4，并作为算术编码信号5aStr5存储在第二记录区域Area2内。
以下，说明本实施方式中的译码的信号流程。
首先，从第二记录区域Area2读出编码到算术码的状态的流作为算术编码信号1aStr1，并存储在缓冲区1Buf1内。进一步由第一种可变长度译码装置v1d1从缓冲区1Buf1读出算术编码信号2aStr2，将其变换成不含算术码的编码信号形态，并将作为非算术编码信号1naStr1输出的数据存储在缓冲区2Buf2内。
另一方面，从第三记录区域Area3读出不合算术码的状态的编码流作为非算术编码信号naStrl1，并存储在缓冲区3Buf3内。
接着，将来自缓冲区2Buf2的非算术编码信号5naStr5和来自缓冲区3Buf3的非算术编码信号6naStr6输入到译码流选择器naStrSel，并根据条件选择来自其中一个缓冲区的编码信号，作为非算术编码信号7naStr7输入到第二种可变长度译码装置vld2。进一步，由第二种可变长度译码装置vld2输出最终的画面内预测方向IDir、画面预测误差DifPel、移动矢量预测差DifMV或参照帧号码RefNo等输出数据Syno。
此外，作为第一种流数据保留并存储和保持的关键帧，不需要是全部的I图像和P图像，可以只是I图像或IP图像的一部分，也可以包括B图像等。而且，还可以是构成图像的编码块的一部分。
另外，在本实施方式中，说明了作为流缓冲器StrBuf包含缓冲区1Buf1、缓冲区2Buf2、缓冲区3Buf3、缓冲区4Buf4、缓冲区5Buf5的结构，但也可以是其一部分不存在的结构、或一部分存在于外部连接的SDRAM、其余部分由译码器中的存储器构成。
进一步，即使当进行缩略图动图像等的多个流的同时再现时，由于使用第二记录区域Area2内所包含的中间流，不需要进行第一种可变长度译码处理，因此仍然可以比较简单地实现同时再现。
此外，大容量存储装置Disc，不需要以1个装置或介质构成，例如，也可以使第二记录区域Area2在DVD内构成，使第三记录区域Area3在HDD内构成。
<中间流存储流程>
以下，用图9说明第三记录控制装置Rec3中用于选择记录在第三记录区域Area3内的非算术编码信号3naStr3的控制方法。图9是实现本实施方式的记录时的中间流存储选择流程图1。
首先，判断存储在缓冲区4Buf4内的编码信号中的作为对象的非算术编码信号naStr9是否是I图像或P图像等的关键帧(步骤S901)。当非算术编码信号naStr9是可以在特殊再现等中有效使用的关键帧时，由第三记录控制装置Rec3输出非算术编码信号naStr10，并存储在大容量存储装置Disc的第三记录区域Area3内(步骤S902)。另一方面，当在步骤S901中判断为不包含关键帧时，进行第二种可变长度编码，并记录在第二记录区域Area2内(步骤S903)。因此，关键帧，作为非算术编码信号naStrl0存储在第三记录区域Area3内，但不作为算术编码信号aStr5存储在第二记录区域Area2内。所以，例如当第二和第三记录区域Area2、Area3为HDD等非移动式记录介质Disc内的区域时，能够有效地利用该HDD的记录区域。
在进行了以上的处理后，对下一个非算术编码信号naStr9也反复进行顺序相同的处理。
通过按以上的存储选择流程进行处理，在编码时刻以非算术编码状态存储用于简化特殊再现的关键帧的编码信号。
如上所述，通过将非算术编码信号的编码流和算术编码信号的编码流混合，可以实现平滑的特殊再现。
但是，如本实施方式所示，当使用将算术编码信号作为非算术编码信号进行存储的方法时，按照原来的H.264标准，将生成不符合标准的流。因此，在将移动式介质用作大容量存储装置Disc时，例如需要与其他公司的产品等进行互换再现，所以必须生成符合标准的流。
鉴于上述原因，在图10中示出对图9追加判断处理并实现本实施方式的记录时的中间流存储选择流程的变形例。
首先，判断存储在缓冲区4Buf4内的编码信号中的作为对象的非算术编码信号naStr9是否是I图像或P图像等的关键帧(步骤S1001)。当非算术编码信号naStr9是可以在特殊再现等中有效使用的关键帧时，判断大容量存储装置Disc是否是HDD等非移动式介质(步骤S1002)。当在步骤S1002中判断为是非移动式介质时，由第三记录控制装置Rec3输出非算术编码信号naStr10，并存储在大容量存储装置Disc的第三记录区域Area3内(步骤S1003)。另一方面，当步骤S1001的判断结果不是判断为关键帧时，进行第二种可变长度编码，并记录在第二记录区域Area2内(步骤S1004)。而当步骤S1002的判断结果判断为是移动式介质时，不进行上述步骤S1003中的关键帧对移动式介质的存储，而进入上述步骤S1004。
(实施方式3)
在本实施方式中，说明从DVD等移动式介质到HDD等非移动式介质的复制(COPY)动作或传送(转移)动作和从HDD等非移动式介质到DVD等移动式介质的复制动作或传送动作。
<移动式介质→非移动式介质>
图11是表示从DVD到HDD的代码转换机(动图像编码译码设备)的结构的图。
在该图中，标号与图2或图7相同的部分表示同一部分，其说明从略。在图11的结构中，只从图2或图7抽出必要的块进行连接(tran1)，对于流缓冲器StrBuf，将其连接省略。而且，在图11中，作为大容量存储装置Disc，将包含输入流区域InStrArea的传送源的DVDdvd与包含第四记录区域Area4和第五记录区域Area5的传送目的端的HDDhdd这二者连接。
以下，说明图11的信号流。首先，从DVDdvd所包含的输入流区域InStrArea读出算术编码信号20 aStr20。当算术编码信号20 aStr20是关键帧时，输入到第一种可变长度译码装置vld1，变换为非算术编码信号20naStr20并输出。进一步，将非算术编码信号20naStr20输入到第四记录控制装置Rec4，从第四记录控制装置Rec4作为非算术编码信号21naStr21输出，并存储在HDDhdd所包含的第四记录区域Area4内。另一方面，当算术编码信号20astr20不是关键帧时，由第五记录控制装置Rec5以原有的流的形式输出算术编码信号21astr21，并同样地存储在HDDhdd所包含的第五记录区域Area5内。
通过按如上所述的流程进行信号处理，可以实现从包含虽然能与其他公司进行互换但不能实现平滑的特殊再现的通常的流的DVDdvd等移动式介质中，将可以实现平滑的特殊再现的加工流复制或传送到HDDhdd等非移动式介质。
此外，算术编码信号20aStr20，作为从DVDdvd等记录介质读出的信号进行了说明，但也可以是接收数字广播的数字流数据。
<非移动式介质→移动式介质>
图12示出从HDD到DVD的代码转换机结构图。
在该图中，标号与图2或图7相同的部分表示同一部分，其说明从略。在图12的结构中，只从图2或图7抽出必要的块进行连接(tran2)，对于流缓冲器StrBuf，将其连接省略。而且，在图12中，作为大容量存储装置Disc，将包含输入流区域InStrArea和第一记录区域Areal的传送源的HDDhdd与包含第六记录区域Area6的传送目的端的DVDdvd这二者连接。
以下，说明图12的信号流。首先，从HDDhdd所包含的输入流区域InStrArea读出包含关键帧以外的流的算术编码信号30 aStr30，并且从对关键帧被算术译码处理后的第一种流数据进行记录的第一记录区域Area1读出非算术编码信号30 naStr30。将非算术编码信号30 naStr30输入到第二种可变长度译码装置vld2，并从第二种可变长度译码装置vld2输出算术编码信号31 aStr31。
接着，对算术流选择器aStrSel，输入算术编码信号30aStr30和算术编码信号31aStr31，在算术流选择器aStrSel中，如果是关键帧则选择算术编码信号30aStr30，如果不是关键帧则选择算术编码信号31aStr31，并作为算术编码信号aStr32输出。
最后，第六记录控制装置Rec6，输出算术编码信号33aStr33，并以符合正式标准的流的形式存储在第六记录区域Area6内。
通过按如上所述的流程进行信号处理，可以实现将包含能够实现特殊再现的流的HDDhdd的加工流，作为虽然不能实现平滑的特殊再现但可以与其他公司互换的通常的流进行复制或传送。
(实施方式4)
接着，说明上述动图像编码译码设备的应用例。
图13是实现H.264录像机的AV处理部的框图。在该图中，exAVLSI，表示再现被数字压缩的声音和图像的DVD录像机或硬盘录像机等的AV处理部。
exStr表示声音或图像的流数据，exVSig表示图像数据，exASig表示声音数据。exBus表示传送流数据或声音、图像的译码数据等数据的总线。exStrIF表示输入上述流数据exStr的流输入输出部，其一端与总线exBus连接，另一端与大容量存储装置exRec连接。exVCodec是进行图像的编码和译码的图像编码译码部，与总线exBus连接。exMem是存储流数据、编码数据或译码数据等数据的存储器，与总线exBus连接。
此处，图像编码译码部exVCodec，包含图1或图7中示出的编码译码设备等。流数据exStr，包含图1或图7中示出的编码信号Str、InStr，存储器exMem，同样地包含图1或图7中示出的多帧存储器FrmMem或流缓冲器StrBuf。而且，大容量存储装置Disc，包含在图13的大容量存储装置exRec内。
另外，在该图中，exVProc表示对图像信号进行预处理和后处理的图像处理部，与总线exBus连接。exVideoIF表示用于将由图像处理部exVProc处理或未经图像处理部exVProc处理而只是通过的图像数据信号作为图像信号exVSig输出、或取入来自外部的图像信号exVSig的图像输入输出部。
进一步，exAProc表示对声音信号进行预处理和后处理的声音处理部，与总线exBus连接。exAudioIF表示用于将由声音处理部exAProc处理或未经声音处理部exAProc处理而只是通过的声音数据信号作为声音信号exASig输出、或取入来自外部的声音信号exASig的声音输入输出部。
在编码处理中，开始时，将图像信号exVSig输入到图像输入输出部exVideoIF，将声音信号exASig输入到声音输入输出部exAudioIF。
首先，在记录处理中，由图像处理部exVProc利用输入到图像输入输出部exVideoIF的图像信号exVSig进行用于滤波处理或编码的特征量抽取等，并经由存储器输入输出部exMemIF作为原图像存储在存储器Mem内。接着，再通过存储器输入输出部exMemIF将原图像数据和参照图像数据从存储器Mem传送到图像编码译码部exVCodec，反过来，从图像编码译码部exVCodec，将由图像编码译码部exVCodec进行了编码的图像流数据和局部复原数据传送到存储器exMem。
另一方面，由声音处理部exAProc利用输入到声音输入输出部exAudioIF的声音信号exASig进行用于滤波处理或编码的特征量抽取等，并经由存储器输入输出部exMemIF作为原声音数据存储在存储器exMem内。接着，再通过存储器输入输出部exMemIF从存储器exMem取出原声音数据进行编码，并再次作为声音流数据存储在存储器exMem内。
在编码处理的最后，将图像流、声音流及其他流信息作为1个流数据处理，通过流输入输出部exStrIF输出流数据exStr，并对光盘(DVD)或硬盘(HDD)等大容量存储装置exRec进行写入处理。
然后，在译码处理中，进行如下的动作。首先，通过从光盘、硬盘或半导体存储器等大容量存储装置exRec读出在记录处理中存储的数据，经由流输入输出部exStrIF输入声音和图像的流信号exStr。在该流信号exStr中，将图像流输入到图像编码译码部exVCodec，将声音流输入到声音编码译码部exACodec。
由图像编码译码部exVCodec译码后的图像数据，通过存储器输入输出部exMemIF暂时存储在存储器Mem内。存储在存储器Mem内的数据，由图像处理部exVProc进行除去噪声等的加工处理。另外，存储在存储器Mem内的图像数据，有时也再次在图像编码译码部exVCodec中被用作画面间运动补偿预测的参照图像。
另外，由声音编码译码部exACodec译码后的声音数据，通过存储器输入输出部exMemIF暂时存储在存储器Mem内。存储在存储器Mem内的数据，由声音处理部exAProc进行声音等的加工处理。
最后，一边使声音和图像在时间上同步，一边将由图像处理部exVProc加工处理过的数据作为图像信号exVSig通过图像输入输出部exVideoIF输出，显示为电视画面等，并将由声音处理部exAProc加工处理过的数据作为声音信号exASig通过声音输入输出部exAudioIF输出，从扬声器等放出。
(实施方式5)
进一步，将用于由软件实现在上述各实施方式中示出的动图像译码设备、动图像编码设备和动图像编码译码设备的程序记录在软盘等记录介质内，从而可以由独立的计算机系统简单地实施上述各实施方式中示出的处理。
图14是由计算机系统利用存储了实现上述实施方式1～实施方式4的动图像译码设备、动图像编码设备和动图像编码译码设备的程序的软盘实施时的图。
图14(b)示出从软盘的正面看去时的外观、断面结构和软盘，图14(a)示出作为记录介质主体的软盘的物理格式的例。软盘FD装在壳体F内部，在该盘的表面上，按同心圆状从外周到内周形成多个磁道Tr，各磁道沿角度方向划分为16个扇区Se。因此，在存储有上述程序的软盘内，在上述软盘FD上所分配的区域中，记录有作为上述程序的运动补偿设备、采用了该运动补偿设备的画面间预测编码设备、或画面间预测译码设备。
另外，图14(c)示出用于对软盘FD进行上述程序的记录再现的结构。当在软盘FD上记录上述程序时，由计算机系统Cs通过软盘驱动器将运动补偿设备、采用了该运动补偿设备的画面间预测编码设备、或画面间预测译码设备作为上述程序写入。而且，当在计算机系统中按照软盘内的程序构筑上述运动补偿设备、采用了该运动补偿设备的画面间预测编码设备、或画面间预测译码设备时，通过软盘驱动器从软盘读出程序，并传送到计算机系统。
此外，在上述说明中，举例示出了将软盘用作记录介质的情况，但用光盘也可以同样地进行记录。而且，记录介质不限于此，IC卡、盒式ROM卡等只要是能够记录程序的都可以同样地实施。
另外，在以上的实施方式中，示出保留在可变长度编码处理或可变长度译码处理中生成的关键帧的中间流并且还用取自该中间流的数据进行可变长度译码的处理，但是，作为中间流保留的流数据，也可以是采用不同的可变长度编码工具的流数据。例如，在H.264标准中，除CABAC以外还规定了不合算术码的CAVLC的可变长度编码工具。因此，在实施方式1中，虽然示出用第一种可变长度译码装置vld1和第二种可变长度译码装置vid2进行可变长度译码处理，但由第一种可变长度译码装置vld1生成的非算术编码信号1naStr1也可以是采用了CAVLC的流形式，由第二种可变长度译码装置vld2对CAVLC进行译码。而且，同样地，中间流，也可以采用由MPEG-2等其他标准规定的流或不需要进行逐次处理的唯一的流。
进一步，图1或图2、图7或图8、图11或图12等框图的各功能块，典型地作为集成电路即LSI实现。这些块可以单独形成1个芯片，也可以将一部分或全部形成1个芯片(例如这些图中的大容量存储装置Disc的一部分或全部可以形成1个芯片)，但大容量存储装置Disc的各记录区域需要存储以千兆字节为单位的庞大的数据，因此一般由硬盘、DVD或存储卡等构成，同样地，对于图中的流缓冲器StrBuf，由于也需要保持大量的数据，一般由外装于LSI的大容量的SDRAM等构成，但随着技术的提高也有可能由1个封装或1个芯片构成。
另外，作为这里提到的LSI，根据集成度的不同，有时也称为IC、系统LSI、超LSI(SLSI)、特LSI(ultra LSI)。而且，形成集成电路的方法不限于LSI，也可以由专用电路或通用处理器实现。在LSI制造后，也可以利用可编制程序的FPGA(Field Programmable GateArray：现场可编程门阵列)或可以重新构成LSI内部的电路单元的连接或设定的可重构处理器。进而，如果由于半导体技术的进步或派生的另一技术而出现取代LSI的新的集成电路技术，则当然可以采用该技术形成功能块的集成电路。也有可能应用生物技术等。
如上所述，按照本发明，即使是包含算术码的流形式，通过生成和保持不需要算术码的变换流，也可以与对不包含采用了算术码的可变长度码的以往的动图像信号的特殊再现同样地实现平滑的特殊再现，因此，作为实现采用了H.264标准的DVD录像机或硬盘录像机中的特殊再现的设备是有效的。

Claims (21)

1.一种动图像译码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码，
该动图像译码设备的特征在于，包括：
第一种可变长度译码装置，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；
第二种可变长度译码装置，对由上述第一种可变长度译码装置生成的第一种流数据实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理来生成输出数据；以及
第一记录控制装置，从由上述第一种可变长度译码装置生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第一记录区域内。
2.根据权利要求1所述的动图像译码设备，其特征在于：
具有选择装置，选择由上述第一种可变长度译码装置生成并记录在上述第一记录区域内的特定数据和除该特定数据以外的第一种流数据的任何一个，
上述第二种可变长度译码装置，利用上述选择装置，从上述第一记录区域接收上述第一种流数据中的上述特定数据，并从上述第一种可变长度译码装置接收上述特定数据以外的上述第一种流数据。
3.根据权利要求1所述的动图像译码设备，其特征在于：
上述第一记录控制装置，从上述第一种流数据中选择在特殊再现中使用的数据作为特定数据记录在第一记录区域内。
4.根据权利要求3所述的动图像译码设备，其特征在于：
上述特殊再现，为倍速再现、反向再现或缩略图动图像再现。
5.根据权利要求1所述的动图像译码设备，其特征在于：
上述第一记录控制装置选择记录的上述特定数据，是包含由其他图像参照的作为参照图像的图像的数据。
6.根据权利要求1所述的动图像译码设备，其特征在于：
上述第一种可变长度译码装置，
利用不进行通常再现中的逐次译码处理的时间，预先读出上述输入流数据，来生成上述第一种流。
7.一种动图像编码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行编码，
该动图像编码设备的特征在于，包括：
第一种可变长度编码装置，对输入流数据实施不包括算术编码处理的第一种可变长度编码处理来生成第一种流数据；
第二种可变长度编码装置，对由上述第一种可变长度编码装置生成的第一种流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；
第二记录控制装置，将由上述第二种可变长度编码装置生成的第二种流数据记录在第二记录区域内；以及
第三记录控制装置，从由上述第一种可变长度编码装置生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第三记录区域内。
8.根据权利要求7所述的动图像编码设备，其特征在于：
上述第三记录控制装置，
从上述第一种流数据中选择在特殊再现中使用的数据作为特定数据记录在第三记录区域内。
9.根据权利要求8所述的动图像编码设备，其特征在于：
上述特殊再现，为倍速再现、反向再现或缩略图动图像再现。
10.根据权利要求7所述的动图像编码设备，其特征在于：
上述第三记录控制装置选择记录的上述特定数据，是包含由其他图像参照的作为参照图像的图像的数据。
11.根据权利要求7所述的动图像编码设备，其特征在于：
由上述第二记录控制装置记录上述第二种流数据的第二记录区域，存在于移动式记录介质内，
上述第三记录控制装置，将上述特定数据记录在上述第三记录区域内。
12.根据权利要求7所述的动图像编码设备，其特征在于：
由上述第二记录控制装置记录上述第二种流数据的第二记录区域，存在于非移动式记录介质内，
上述第二记录控制装置，对已由上述第三记录控制装置作为第一种流数据记录在上述第三记录区域内的特定数据，不作为上述第二种流数据记录在上述第二记录区域内。
13.一种动图像编码译码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码、之后进行编码，
该动图像编码译码设备的特征在于，包括：
第一种可变长度译码装置，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；
第四记录控制装置，从由上述第一种可变长度译码装置生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第四记录区域内；以及
第五记录控制装置，不对上述输入流数据进行数据变换而是按照原样记录在第五记录区域内；
在将移动式记录介质的数据流复制到非移动式记录介质时，利用上述第四记录控制装置和上述第五记录控制装置将上述移动式记录介质的数据流复制到非移动式记录介质的上述第四记录区域和上述第五记录区域内。
14.一种动图像编码译码设备，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码、之后进行编码，
该动图像编码译码设备的特征在于，包括：
第二种可变长度编码装置，对输入流数据中没有进行算术编码的特定的流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；以及
第六记录控制装置，选择上述输入流数据和由上述第二种可变长度编码装置生成的第二种流数据的任何一个，作为1个流数据记录在第六记录区域内；
在将数据流从非移动式记录介质复制到移动式记录介质时，将上述输入流数据中没有进行算术编码的特定的流数据作为上述第二种流数据记录在上述移动式记录介质的第六记录区域内。
15.一种动图像译码方法，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码，
该动图像译码方法的特征在于，包括：
第一种可变长度译码步骤，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；
第二种可变长度译码步骤，对在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理来生成输出数据；以及
第一记录控制步骤，从在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第一记录区域内。
16.根据权利要求15所述的动图像译码方法，其特征在于：
在上述第二种可变长度译码步骤中，
当生成输出数据时，从上述第一记录区域接收上述第一种流数据中的上述特定数据，对于上述特定数据以外的第一种流数据，接收在上述第一种可变长度译码步骤中生成的数据流，并实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理。
17.一种动图像编码方法，对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行编码，
该动图像编码方法的特征在于，包括：
第一种可变长度编码步骤，对输入流数据实施不包括算术编码处理的第一种可变长度编码处理来生成第一种流数据；
第二种可变长度编码步骤，对在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；
第二记录控制步骤，将在上述第二种可变长度编码步骤中生成的第二种流数据记录在第二记录区域内；以及
第三记录控制步骤，从在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第三记录区域内。
18.根据权利要求1所述的动图像译码设备，其特征在于：
上述第一种可变长度译码装置、上述第二种可变长度译码装置和上述第一记录控制装置，形成为集成电路。
19.根据权利要求7所述的动图像译码设备，其特征在于：
上述第一种可变长度编码装置、上述第二种可变长度编码装置、上述第二记录控制装置和上述第三记录控制装置，形成为集成电路。
20.一种动图像译码程序，由计算机执行以便对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行译码，
该动图像译码程序的特征在于，包括：
第一种可变长度译码步骤，对输入流数据实施包括算术译码处理的第一种可变长度译码处理来生成第一种流数据；
第二种可变长度译码步骤，对在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据实施不包括算术译码处理的第二种可变长度译码处理来生成输出数据；以及
第一记录控制步骤，从在上述第一种可变长度译码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第一记录区域内。
21.一种动图像编码程序，由计算机执行以便对包含采用了算术码的可变长度码的动图像信号进行编码，
该动图像编码程序的特征在于，包括：
第一种可变长度编码步骤，对输入流数据实施不包括算术编码处理的第一种可变长度编码处理来生成第一种流数据；
第二种可变长度编码步骤，对在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据实施包括算术编码处理的第二种可变长度编码处理来生成第二种流数据；
第二记录控制步骤，将在上述第二种可变长度编码步骤中生成的第二种流数据记录在第二记录区域内；以及
第三记录控制步骤，从在上述第一种可变长度编码步骤中生成的第一种流数据中只选择特定数据记录在第三记录区域内。
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