ISO/IEC和ITU-T联合制定的新一代视频压缩标准H.264可以获得很高的编码效率,但却大大增加了编码复杂度,对视频编码的实时性带来了很大的挑战。在高实时应用系统中,必须对该标准进行相应的改进。改进的方法可以从两个方面考虑,一方面通过对编码算法的改进,降低编码时间,提高编码速度,另一方面采用相关协处理设备与CPU协同编码,从而提高系统实时性。运动估计是H.264编码标准的核心技术之一,编码时间占很大比例。本文总结了几种经典的运动估计算法,并在此基础上了提出了一种高效的快速运动估计算法----改进的UMHEX算法。该算法采用了提前终止阈值,改进的搜索模板和基于混合模板的搜索技术。通过实验表明,改进的算法与全搜索算法和UMHEX算法相比,在保持信噪比和码率几乎不变的情况下,编码时间明显降低了。图形处理器GPU具有强大的浮点计算能力和并行处理能力,能够很好地协同CPU完成视频编解码。在解码器中,将去方块滤波放入GPU中进行并行计算,其余部分仍在CPU中计算,从而提出了CPU+GPU的并行解码器结构。本文充分利用了GPU的并行计算能力,使得去方块滤波的计算时间大大缩短。实验表明,这种并行架构与传统的算法相比,能够有效地进行编码加速。不管是对算法本身的改进或是通过协处理器进行并行处理,都能够有效地提高编码速度,改进系统的实时性,从而使得H.264视频编码标准能够很好地应用到实际场合中。