高效视频编码HEVC（High Efficiency Video Coding）是JCT-VC组织正在研究的新一代视频编码标准，随着标准的日趋完善和逐渐成熟，其优异的编码性能必将使HEVC在越来越多的高清、超清视频的应用场合被广泛采用。而在实际的应用场合，如何在有限的带宽资源下保证编码后视频的质量，即码率控制技术，也就成为了需要研究的一个重要问题。现有的标准测试模型中采用了JCTVC-H0213提案中的码率控制算法，本文对该算法的原理和性能进行了分析和研究，并在此基础上对不同的算法模块提出了改进措施。在对已有的算法进行分析和评价的基础上，本文对算法中采用的基于像素的统一二阶RQ（Rate-Quantization）模型提出了相应的改进措施，并提出了优化的RQ模型，包括修正了模型中采用的量化参数、增加了新的模型参数，以及提出了预测码率中的非纹理比特数的方法，从而使模型中采用分配的纹理比特数。实验结果显示，改进后的模型准确性更高，而算法中采用改进后的模型，码率控制的结果更加精确，而编码后视频的质量也较好。此外，论文提出了基于图像内容特性的比特分配算法，包括考虑帧的位置特性的帧层比特分配算法，以及基于图像复杂度的零纹理比特预测算法。通过对不同位置的帧采用不同的分配算法，以及预测编码后纹理比特为0的LCU（Largest Code Unit），能够使比特分配的误差变小，从而提高码率控制的性能。实验结果证明，采用改进后的比特分配算法，能够有效提高控制的准确性和编码后的视频质量。