Οι τεχνικές κωδικοποίησης βίντεο αποδεικνύονται ιδιαιτέρως σημαντικές τα τελευταία χρόνια, λόγω της δραματικής αύξησης της χρήσης βίντεο παγκοσμίως, που απαιτεί διαρκώς υψηλότερη ποιότητα εικόνας, με όσο το δυνατό χαμηλότερη ροή δεδομένων και μεγέθη αποθηκευτικού χώρου. Η έρευνα για μεγαλύτερες αναλύσεις και ρυθμούς προβολής ανά δευτερόλεπτο (frame rate) είναι μια διαρκώς εξελισσόμενη διαδικασία μέσα στην επιστημονική κοινότητα. Η ανάγκη υποστήριξης υψηλών αναλύσεων στο πεδίο της εικόνας, και κατ’ επέκταση των ροών βίντεο, οδηγεί τη βιομηχανία στη δημιουργία νέων προτύπων κωδικοποίησης βίντεο με την αύξηση της υπολογιστικής πολυπλοκότητας κάθε φορά, να αποτελεί έναν από τους πιο κρίσιμους παράγοντες αντιμετώπισης για την ελαχιστοποίησή της. Σε αυτή συμβάλλει, όχι μόνο η αύξηση των αναλύσεων της εικόνας, αλλά και οι νέες τεχνικές κωδικοποίησης, που παρουσιάζονται, για τη μεγιστοποίηση της συμπίεσης. Όλα τα νέα πρότυπα στον χώρο του βίντεο προσφέρουν μεγάλη αποτελεσματικότητα ως προς τη συμπίεση των δεδομένων, αλλά με αντάλλαγμα, όπως προαναφέρθηκε, την αύξηση της υπολογιστικής πολυπλοκότητας, τόσο από την πλευρά του κωδικοποιητή, όσο και από την πλευρά του αποκωδικοποιητή. Οι υπερύψηλες αναλύσεις (UHD) φέρνουν υποχρεωτικά νέες τεχνικές κωδικοποίησης, που περιλαμβάνουν και την παραλληλοποίηση της διαδικασίας. Σε αυτήν τη διατριβή αναπτύξαμε αλγορίθμους, ώστε να αντιμετωπιστεί η υπολογιστική πολυπλοκότητα κατά την κωδικοποίηση, με χρήση πολλών επεξεργαστών (CPUs) και την αξιοποίηση της κάρτας γραφικών (GPU). Στην ουσία, επικεντρωθήκαμε στην ανάπτυξη ενός πολυδιεργασικού (multithreaded) περιβάλλοντος κωδικοποίησης, δημιουργώντας ένα εντελώς νέο σχήμα παράλληλης κωδικοποίησης και αξιολογήσαμε τον αλγόριθμο σε επίπεδο απόδοσης και ποιότητας με τη χρήση διαφόρων σεναρίων λειτουργίας. Ως επέκταση αυτής της προσπάθειας, εξερευνήσαμε και τις δυνατότητες της κάρτας γραφικών, αναθέτοντάς της τους υπολογισμούς της εκτίμησης της κίνησης (motion estimation). Αυτό έγινε με την εφαρμογή ενός νέου καινοτόμου αλγορίθμου γρήγορης αναζήτησης (fast search), που αξιοποιεί την εν γένει χρήση πολλών πυρήνων της κάρτας. Τέλος, προσθέσαμε έναν αλγόριθμο εκτίμησης για την αποφυγή των μη απαραίτητων υπολογισμών, που αφορούν την ακρίβεια της εκτιμώμενης κίνησης (motion estimation), ώστε να αυξήσουμε ακόμη περισσότερο την υπολογιστική αποτελεσματικότητα.