现有的视频编码标准虽然规定了视频解码的过程以及压缩码流的语法结构,但对编码算法的具体实现并没有完全限定,这种开放式的框架使得人们可以根据各自的应用来设计不同的编码方案。其中码率控制作为标准的开放部分之一,因其直接关系着视频图像的重建质量与传输延时,多年来一直为视频编码领域的研究热点。本文在介绍了码率控制相关技术的基础上,指出具体的码率控制算法应该与编码器应用场合相匹配。然后,以采用AVS标准的编码器为平台,就面向广播网等单向通信、视频会议等实时双向通信以及本地存储离线编码三种不同类型的应用情况,分别分析了其约束条件,针对性地设计了相应的码率控制算法,而且给出相应的硬件实现结构。在广播网等单向通信的应用中,由于时延要求较宽松,编码端可采用相对简单的帧级码率控制方法,编码码流只需要满足标准定义的缓冲区限制即可。硬件结构设计上,采用硬件结构复用,查表等方法减少复杂运算带来的资源消耗,以极小的代价实现了码率控制模块。在视频会议等实时通信场合的应用中,由于时延要求非常高,编码码流对应的缓冲区尺寸以及码率控制的颗粒度都受到严格的限制。在算法的设计上,本文提出了宏块级以及Slice级可调整的码率控制算法,分析了各自的性能并给出硬件实现方案。特别就场景切换的情况进行了特殊处理,性能最大提高了1.7dB。在本地存储离线编码的应用中,码率控制属于可变码率的情况,由于其对于时延几乎没有要求,可以采用二次编码的方法来合理分配码率。实验结果证明本文提出的码率控制算法能够在满足存储媒质容量的限制下,很好实现编码码流的高重建质量以及质量的平稳性,整个序列的PSNR值方差最大仅为0.79。