MPEG-4标准是最有影响的多媒体数据编码国际标准之一，其具有高压缩比、可扩展性、可交互性等诸多的优点，已经逐渐成为现代视频编码领域的主流标准。多媒体应用的迅速扩充使基于MPEG-4标准的视频编解码技术受到前所未有的重视。由于视频的原始数据量很大，在存储和传输时都是以压缩方式进行的，在提供给最终用户前必须进行解码。而解码所需的计算量也非常大，因此如何高效地对压缩视频流解码，已成为当前迫切需要解决的问题之一。 在分析MPEG-4视频编解码标准的基础上，对解码算法中运算大的部分：逆离散余弦变换、反量化及运动补偿进行了深入研究。通过研究当代计算机中图形处理单元(GPU)的发展趋势和软硬件结构，发现可将视频解码中计算量最大的色度空间转换和运动补偿模块移到GPU上实现的特点，据此设计了一种利用GPU加速视频解码的并行架构方案，并通过比较三个适用于此架构的运动补偿算法(PSC,VSC,ZBC)性能，对此架构下最优运动补偿算法进行了选择。最后，以优化解码算法为中心，并结合GPU加速视频解码的技术，实现了一个经过优化的视频解码器软件原型。通过XVID软件测试，发现优化后的MPEG-4视频解码器解码速度平均提高了大约20％。所设计的MPEG-4视频解码器可以满足不同用户的应用需求，具有实用价值。