高分辨率、高比特精度、高保真色彩的视频需求带来了视频图象的数据量急剧增大,进一步提高压缩效率是视频编码的迫切需要。提高视频压缩效率的同时,编解码器的硬件复杂度,访存等因素也须重点关注。在此目标下,国际视频编码标准组织正在开展下一代编码标准的预研工作,并建立了预研平台。基于此预研平台,本论文在亚象素运动补偿技术方面进行了深入的研究。本论文对运动补偿过程建立了相应的数学模型,指出视频图象的混叠、运动矢量误差及噪声是帧间预测残差的主要来源,采用维纳滤波器对参考图象进行亚象素插值可以减少预测残差。极限情况下,当混叠十分严重时,相对于理想低通滤波器,用维纳滤波器进行亚象素插值能将预测残差均方和减少一半。具体实现维纳插值滤波技术时,针对亮度分量,本论文分别在帧级自适应插值技术和宏块级自适应插值技术两方面进行了研究。针对亮度分量的帧级自适应插值技术,本论文提出了混合自适应插值(CAFI)结构,实验表明CAFI结构相对于H.264/AVC的固定系数插值滤波器,对所测4:2:0序列,在同图象质量下,码率最大下降27%;CAFI结构相对于下一代视频编码标准预研平台中的其它自适应插值结构在编码性能增益和硬件复杂度方面有更好的折衷。针对亮度分量的宏块级自适应亚象素插值技术,考虑到访存是实现实时高端解码的瓶颈,本论文提出了低访存的宏块级自适应亚象素插值(LMMAIF)技术。实验表明,LMMAIF技术在编码增益与帧级CAFI技术相当的情况下,亮度分量的访存最大下降40%。针对4:4:4视频序列3个分量的亚象素运动补偿技术,本论文提出了多分量自适应插值(MCAIF)技术。在MCAIF技术中,对亮度分量,可采用帧级CAFI技术或LMMAIF技术。对色度分量,本论文设计了空域二维2x2阶自适应技术对其进行插值。实验表明,对所测4:4:4序列,相对于H.264/AVC High4:4:4 profile,MCAIF技术在同图象质量下码率最大下降了29.46%,访存减少了60%,色度分量DSP应用场合的计算复杂度减少了69%。