高效视频编码是ITU/ISO/IEC的最新一代国际视频编码标准。在HEVC标准制定完成后,围绕它的应用和优化的研究成了一个重要的议题,本文的主要贡献如下:1.分析了已有的HEVC的GOP级比特分配方法存在的问题,并且推导了?域码率控制算法的GOP级比特分配的通项公式。为了适应HEVC新的GOP结构,提出了恒定码率控制模式下两个GOP比特分配的限制。基于这两个限制,提出了一种新的CBR模式下的GOP级码率控制比特分配。该比特分配与HEVC的GOP编码结构相匹配,使得编码缓冲区占用量在每个I帧周期中随GOP线性下降,且在每个I帧周期编码完时降回到初始缓冲区状态。该比特分配提高了码率控制精度和率失真性能,降低了缓冲区水平和码率波动。此外,提出了一种适用于HEVC随机接入配置的瞬时码率误差度量。2.根据HEVC随机接入配置的GOP编码结构确定当前GOP在Intra period中的重要性,修正码率控制算法中GOP内部各帧的拉格朗日乘子。该方法提高了随机接入配置下的码率控制算法的率失真性能,同时保持了码率控制精度。此外,探讨了在新版本HM软件在随机接入配置下GOP大小为16时的帧级比特分配,与现有的帧级均匀比特分配相比,提高了码率控制精度,显著地提高了码率控制的率失真性能。3.为了提高了低延迟配置下出现场景切换时的编码增益,分析发生场景切换时图像的特征,提出了一种场景切换检测算法,在本文所提出的测试集中取得了100%的正确率;并在此基础上,提出了一种在低延迟配置下处理场景切换的策略,调整了序列的GOP结构,在打开和不打开码率控制的开关的情况下均提高了出现场景切换时的编码增益。