渲染是计算机图形学的一个重要组成部分。基于物理的渲染是用物理理论对物体与光照模型以及物体与光线的相交情况进行建模,来获取具有高质量的强真实感图片。而传统的可交互的渲染用牺牲真实感来换取更高的计算效率,以满足实时性。为了增强Space三维桌面画面效果,同时满足性能要求,高效的基于物理的渲染模型的研究与实现有着重要的应用价值和研究意义。本文首先简要介绍了光照明模型、光线跟踪算法思想和基本流程。光线跟踪算法中有大量的求交运算,运算质量对于整个算法的效率影响非常大。因此本文重点研究并实现了光线与包围盒、三角网格、圆柱面、球面等二次曲面的相交算法以及曲面细分算法,并对其计算过程进行了优化。其次,为了进一步提高算法效率,本文着重对光线跟踪模型的加速策略进行了研究,包括基于空间分割的网格加速算法(grid acceleration)以及基于物体分割的层次包围盒加速算法(bounding volume hierarchies)。在基于空间分割的网格加速算法中,针对初始时构建的网格的分辨率不能满足物体细分后加速要求的缺点,采取了预先处理物体,然后再进行网格划分的方法；对基于物体分割的层次包围盒加速算法,针对传统构建层次包围盒树的无序性,本文采用了基于空间中物体包围盒表面积构建层次包围盒树的方法。最后,用上述算法实现了一个渲染系统中的光线跟踪算法中的光线与物体相交与加速模块,并通过实验验证了算法的加速效率,同时应用阴影算法在Space桌面系统中实现了阴影,增强了Space桌面系统的真实感。