视频压缩技术目前已经得到大范围的应用。2003年制定的H.264标准,编码效率远远高于以往的任何编码标准。码率控制技术作为编码器中重要技术,在各种视频编码标准,如MPEG2, MPEG4, H.263中都对此进行了广泛的研究。在H.264标准中,码率控制技术的研究和实现难度要高于以往的标准,因此需要进一步地研究。本文首先阐述H.264标准的主要编码技术。相对于先期的视频压缩标准,H.264引入了很多先进的技术,同时复杂度也大大增加。本文研究了码率控制的实现方法,码率控制可以看成是信源和信道之间的接口,它实现图像数据在信道上的有效传输。本文研究了率失真理论,它反映了传输速率和图像的失真之间的关系,根据这一理论,为在给定编码比特率下使编码图像的失真最小,有必要进行率失真优化,本文对率失真优化技术进行了阐述。另外为了正确地预测编码比特数,本章研究了常见的信源模型。目前影响最大的H.264码率控制算法是Li Zhengguo提出的G012提案。本文对经典的码率控制算法G012提案进行了分析,并且引入它改进后提出的H017提案所采用的漏斗模型。针对现有的码率控制算法复杂度预测模型误差大的弱点,本文提出了MARD修正模型以更好地预测图像的复杂度,并给出了基于宏块级的码率控制改进方案,这种算法只需一次编码就能达到码率控制的目的,而且码率控制精度更高,输出码流更加平稳,图像的平均质量也有所提高。MPEG-2的TM5模型的码率控制算法是较早出现的一种经典的码率控制算法,它能够有效控制码率且复杂度低,但这种算法不能直接应用在H.264编码器中。本文将分析TM5模型中的码率控制算法,借鉴它的“虚拟缓冲区”的思想,提出一种低复杂度的码率控制方案,这种算法能够有效地控制码率,而且无需更新MAD预测模型和二次R-D模型,运算复杂度大大降低,适用于对计算复杂度敏感的场合。