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由上述可知，高效视频编码所追求的目标就是用有限的比特来表示图像，使它的失真达到最小。这实际上就是率失真定理的内容：在给定比特率的情况下寻找编码失真最小的编码器，该方法称为率失真优化（RDO）。因此，将率失真优化的方法应用到视频编码的某些关键部分，可提高编码效率，而且已经取得明显的成绩。例如，对于公共中间格式（CIF）类视频，采用率失真优化的方法可使重建视频质量提高1dB左右。
对于符合标准的视频编码，率失真优化具有更重要的应用价值。因为在标准的视频编码规范中，除了码流格式有严格的规定外，对大部分基本技术也已作了种种限制，如DCT变换、帧间预测、运动估计的模式和精度等。但是对如何实现这些功能，如何选择编码参数等，标准中没有规定，可以给实施者留有选择的余地。率失真优化在这些地方已经发挥了重要的作用，如基于率失真优化的码率控制、量化参数选择、运动估计和宏块模式选择等。