H.264视频编码标准是当前最先进的视频编码标准,它有码率低、压缩比高和适应网络传输等优点。视频编码芯片中的码率控制算法对编码视频序列的质量有很大的影响。不同的应用环境对码率控制的要求不同,码率控制算法也不同。本文首先介绍了码率控制的分类和方法,然后研究了两种传统的码率控制算法,这些算法被成功的应用于H.263+和MPEG-2编码芯片的码率控制设计中。相对于以往的视频编码标准,H.264视频编码芯片的码率控制问题更加复杂,这样传统的码率控制方法就很难直接应用到H.264视频编码器中来。本文在研究两种传统的码率控制算法,以及文献中介绍的H.264码率控制算法的基础之上,设计了一个改进的码率控制算法,该算法在两个层次完成码率控制,性能较H.264参考代码中使用的算法有较大提高。本文设计的H.264码率控制算法分为两个层次,一个是帧层次,一个是宏块的层次。帧层次主要计算为这一帧分配的目标字节数,宏块层次主要计算每一个宏块的量化参数。在本文算法中采用最小二乘法计算平均标准差(MAD,mean absolute difference)的系数。本文最后完成了这种算法的ASIC设计和对这个电路设计的仿真、综合。