在最近数十年的时间里,视频压缩技术和传输技术的长足发展使得视频通信成为了现实。作为ISO/IEC和ITU两大国际化标准组织联手制定的视频压缩标准,H.264以其优异的压缩性能和良好的网络亲和性得到了众多青睐,现在市场上已经出现了采用H.264编码的可视电话,足以说明H.264的重要价值。随着无线传输技术的成熟和进步,实时视频无线传输成为研究热点,这也催促着保持输出码率,使视频流适应信道带宽的视频码率控制技术不断改进和发展。同样是实时视频传输,在不同的应用中有着不同的侧重点。在生活娱乐中,人们对视频系统的要求往往是高清晰度的画面和逼真的视觉效果,而在工业和军事应用中,往往更为重要的却是毫厘不差的实时性和系统连续运转时的稳定性。本设计源于与科研单位的合作项目,研制的正是一个对实时性要求比较苛刻的视频传输系统,并需要为之设计适合的码率控制方案。论文首先研究了H.264视频压缩标准,参考了大量相关资料,设计了基于DSP的实时视频编码系统,具体讨论了DSP软件的设计过程,包括驱动编写,代码移植和优化。然后分析了H.264的码流结构,讨论了码流在无线信道中传输的健壮性问题,为本设计选用了参数集固化的抗误码方法。码率控制算法的研究与实现是论文的重点,论文研究了多种已有的码率控制方案,总结出常见的几种码率模型并分析了它们各自的优缺点。H.264编码由于采用了率失真优化技术,导致了其编码过程中的蛋鸡悖论,所以必须对传统码率控制方法进行重大修改,于是产生了H.264的众多码率控制提案。本文对这些提案进行了详尽的解读和深入的分析,讨论了前期提案对蛋鸡悖论的解决方法,以及后续提案对前期经典提案的改进。在此基础上,结合现阶段的研究成果,对码率控制的改进思想及相应方法进行了讨论。针对本设计的应用实际,本文的码率控制方案采用JVT-G012提案的码率控制框架,设计了低复杂度的宏块层码率控制策略,提出了一种结合运动矢量的时空域MAD预测法,充分考虑了图像的时空相关性,用于改进图像复杂度预测模型,将线性回归的计算复杂度降低为加权平均的复杂度。对率失真模型采用线性拟合代替二次拟合,极大地降低了运算复杂度。充分利用已编码单元信息对当前量化参数进行调整,有效控制码率。帧层缓冲区级别设置按实际缓冲区充盈度刷新,提高了帧层比特分配的合理性。实验证明,本文算法能有效的平滑峰值信噪比波动,并且算法复杂度低。