相比以往的视频编码标准,H.264／AVC具有高压缩比、高图像质量、强抗误码性以及很好的网络亲和性,在近几年得到了广泛的研究和应用。码率控制与率失真是视频编码器中重要的组成部分,在以往的视频编码标准中有着深入广泛的研究,H.264／AVC中的码率控制算法以及率失真算法成为近几年视频编码研究的热点之一。X264是以GNU GPL协议发布的开放源代码视频编码器,实现了H.264／AVC标准中的绝大部分特性,与同类编码器相比,X264编码速度快、性能出色,在多个开源视频编解码项目中得到应用。本文以X264为平台对码率控制、比特分配和率失真算法进行了研究。码率控制算法中,平均为每帧分配目标比特数的思想忽略了图像复杂性的变化,导致了压缩后的图像质量波动。　　 本文首先从相关性角度出发,利用图像复杂度对码率控制算法进行优化,实现了图像质量波动的改善,但码率控制精度有所下降且效果有待进一步提高。针对此问题,结合X264中的码率控制算法,进一步提出基于变换域的图像复杂度计算方法,在改善图像质量波动问题的同时,提高了码率控制精度。亮度色度采样率差异导致了图像压缩不均衡,针对人眼对亮度和色度的敏感度差异,本文对亮度色度均衡算法进行了研究,分析比较了在不同码率和不同帧类型下的亮色均衡效果,并提出一种基于复杂区域亮度色度均衡方法,实现了编码比特分配的优化。实验结果表明,在基本保持主观视频质量不下降的情况下,编码器的压缩性能可提高1～8％。传统率失真模型依赖于单一量化参数,在低码率情况下存在相对较大的误差,率失真精度有待提高。以X264为平台,对基于图像复杂度的率失真优化、基于图像方差的ρ域优化等算法进行了研究和分析,实验结果表明基于图像特征分析的率失真优化算法在低码率视频压缩中具有一定的研究价值。