H.264是联合视频组(JVT)开发的一个新的数字视频编码标准,是未来几年视频编码技术研究的主要方向。在视频编码标准中,对标准码流的语法语义,解码器规范做了详细的规定,而对编码策略和算法没有作出要求。正是由于编码策略和算法的差异性,使得编码器的性能千差万别。而码率控制就是这些编码策略中最为重要的部分之一,是视频编码技术的关键部分。码率控制对编码的图像质量和输出码率产生直接影响。它通过改变量化参数大小、跳帧、编码方式选择等方法,保证编码比特的合理分配,控制编码器的输出码率,同时尽可能获得更高的重建图像质量。首先,论文介绍了H.264编码标准的发展及其技术优势,在此基础上,分析了其框架结构和核心技术。论述了码率控制技术的背景和基本原理,并对经典的码率控制方法进行了论述,介绍了各个码率控制算法的原理。然后,重点研究了H.264码率控制提案中的JVT-G012码率控制算法,并在此基础上,提出了一种改进的H.264码率控制算法。主要创新点体现在如下两方面:(1)在帧层比特分配时,JVT-G012码率算法是将图像组剩余比特数平均分配给其余的待编码帧,没有考虑到视频序列中帧与帧之间的差异性。本文采用运动复杂度度量各帧的运动活动性,并据此实现帧层比特分配,在此基础上,提出了一种依据运动复杂度的码率控制跳帧算法,并在JM8.6平台上加以实现。(2)JVT-G012在基本单元层采用线性预测MAD的方法,且使用相同的QP量化,带来运算量大且不够精确的问题。为此,本文提出一种基于基本单元层码率控制的改进算法。首先,用时空加权模型来预测MAD;然后,采用宏块层码率控制策略来分配目标比特;最后,依然采用JVT-G012中的二次R-Q模型计算QP。实验结果表明,本文的算法能够更有效地控制比特输出,使缓冲区占有量更加平稳,能够获取更稳定的输出码流,视频质量也得到了相应的提高。