在计算机图形学领域,大规模自然景观的建模和渲染是一个重要的研究课题。大规模草丛场景作为自然场景的重要组成部分,其建模和实时渲染技术也一直是众多学者的研究热点。但是由于草丛庞大的数量、形态的多样性、结构的高度复杂性和自然场景中纷繁复杂的光照现象,大规模草丛场景的实时渲染一直是一个具有挑战性的课题。本文通过对国内外大量研究成果的借鉴、总结和创新,对大规模草丛场景的实时渲染进行了深入地分析和研究,提出了一种有着较高渲染效率和视觉效果的草丛场景渲染方法。本文通过基于四叉树的LOD建模,实现了大规模地形的实时渲染,较好的解决了地形的细分和裂缝问题,为后期草丛渲染中草丛片的放置提供了条件。草丛的建模是以粒子系统过程化建模作为渲染系统的基础,设计并实现了一个具有三个层次细节的草丛渲染系统,近距离采用基于几何的建模方法,中距离采用基于水平和竖直切片的体渲染,远距离采用基于水平切片的体渲染。本文的草丛渲染算法通过草丛片的实例化技术实现草丛在地形的自然生长,采用随机翻转方法消除周期性重复图案效果,并通过草丛密度控制方法合理实现了各个层次细节间的平滑过渡,体渲染草丛实现了基于BTF的动态光照,几何渲染草丛通过平面投影实现了动态阴影效果。文章最后使用Visual C++、OpenGL和GLSL设计并实现了一个大规模草丛的实时渲染系统,具体实现通过充分利用GPU的可编程性和运算能力,将CPU从大量计算中解放出来以满足实时渲染的需求,达到了较高的渲染效率和逼真的渲染效果。