视频数据的爆炸式增长为视频编码技术带来了新的挑战。视频编码技术已经经历了三十余年的发展历程，得到了学术界和工业界的广泛研究。MPEG-2、H.264/AVC等视频编码标准广泛应用，无形之中影响和改变着人们的生活方式和娱乐体验。为了进一步提高视频压缩效率，国际标准组织和国际电信联盟联合制定了高效视频编码标准HEVC。HEVC作为最新的视频编码标准，虽然依旧采用了传统的基于块的变换量化混合编码框架，但采用了很多新技术，显著提高了HEVC的压缩性能。　　码率控制是视频编码中的一项重要技术，它对于任何编码标准的实际应用来说都是必不可少的。无论是视频存储还是传输，视频编码所能利用的带宽/存储资源总是有限的。码率控制技术便是保障编码器在充分利用有限的资源下获取最优编码质量的工具。HEVC的编码性能相比于现在工业界广泛应用的H.264/AVC提高了一倍，且在HEVC标准制定过程中，工业界广泛参与，标准制定完成不久市场上便已出现若干HEVC编解码器。可见，HEVC的应用前景是非常广泛的。那么，研究面向HEVC的码率控制技术就有重要的学术意义和实用价值。针对HEVC的编码特性，本文提出了三种码率控制算法。　　首先，本文提出一种面向HEVC的质量平滑码率控制算法。该方法基于图像复杂度统计设计了线性的码率模型和相应的失真模型。根据码率模型和位分配方案进行量化参数决策;根据失真模型推导PSNR估算公式，在编码前估算预期编码质量并反馈调节量化参数，从而达到平滑视频编码质量的目的。实验结果表明该方法能够获得精准的码率控制和较好的率失真性能，且有效减小了编码视频图像的PSNR波动，达到了质量平滑的编码效果。　　其次，针对视频聊天、视频会议等低延时应用，本文提出了面向低延时应用的码率控制算法。该方法首先基于不同的粒度进行位分配，然后在CTU级根据率失真模型进行量化参数决策。特别地，本文设计了一种基于复杂度的CTU级量化参数调整策略。该方法针对低码率时极易出现的图像比特分配不足的情况，能有效提升编码性能。通过实验验证发现，本算法能够有效控制编码码率吻合目标码率，且编码性能比HEVC目前最优的码率控制算法更好。　　再次，基于HEVC变换系数的拉普拉斯分布特性研究，本文建立了变换系数的拉普拉斯分布参数、拉格朗日乘数和最优量化步长之间的关系模型。根据三者的映射关系，设计了CTU级量化参数决策机制。根据每个块的变换系数的拉普拉斯分布来计算其最优量化参数。实验验证表明，本算法基于残差的分布特性能够充分利用码率资源，不但获得了显著的客观编码质量增益，而且能够较好地保护图像细节，从而减小视觉失真，明显改善主观视觉质量。