三维图形系统中的阴影具有反映物体间的遮挡关系、增强图形真实感、表现角度差别等作用。在三维图形系统中,阴影效果是不可缺少的。如今,阴影已经被广泛地应用于三维游戏、仿真系统、虚拟现实系统中。然而,对于与现实接近的软阴影,虽然在近年来提出众多算法,但是仍然存在很多问题,如软阴影的绘制速度慢,真实感差。本文基于现代图形处理器的可编程特性,对阴影算法进行了深入的研究,探讨了目前流行的硬阴影算法和软阴影算法的实现原理,分析了各个算法的局限性和优越性。透过对已有阴影算法的分析和比较,选择了基于高斯模糊的软阴影算法进行改进和实现。由于基于高斯模糊的阴影算法存在阴影走样、量化误差和高斯模糊影响非阴影部分图像等问题,因此本文从以下几个方面对算法进行了改进:第一,在算法中添加了woo的平均深度值原理和PCF算法,改善了量化误差和阴影走样问题;第二,设计并实现了一种方法,有效地控制了高斯模糊的范围,提高了三维图形的真实感;第三,使用任意大小的纹理进行存储,提高了阴影的真实感;第四,通过可编程图形硬件技术的应用,提高了算法的运行速度。改进算法实现后,本文从渲染速度、渲染效果、复杂场景适应性等方面对其进行了评价。改进后的算法在渲染速度上完全达到实时性,对复杂场景具有良好的适应性,阴影的渲染效果比阴影图算法和基于高斯模糊的软阴影算法都有一定改善。将改进后的算法应用于钻井模拟器图形系统中,为系统添加了实时、动态的软阴影效果,这不仅增强了系统的三维真实感,还为系统的后续发展奠定了基础。