在虚拟场景中还原真实的光照信息是虚拟现实中最重要的问题之一,同时也是虚拟现实中真实感和沉浸感的重要来源。当前很多学者利用全局光照算法对虚拟场景进行光影渲染。但由于全局光照不仅模拟场景中的直接光照,同时也模拟包括反射、折射和焦散等间接光照,这就导致该算法的计算成本较高,尤其是在大规模场景中,模型数据量较大,光照计算复杂度高、成本昂贵。因此,提出一个高质量高性能的全局光照算法是研究者们的首要目标。本文将针对全局光照算法进行深入的研究,通过分析比较不同算法的优劣,以体素圆锥追踪(Voxel Cone Tracing,VCT)技术为基础,研究并实现一种在大规模场景中仍能保证高效运作的全局光照算法。首先,在体素化阶段,本文提出一种新型的场景光照信息表示结构“级联体素纹理”结构并根据该结构改进体素化算法。该结构通过将场景按层次表示,极大程度上减少了场景的存储空间。同时存储体素每个面的信息,使得该结构具有各向异性。改进的体素化算法在处理大规模场景时具有速度快、各向异性的优势。其次,在光照计算阶段,本文基于级联体素纹理结构提出一种改进的圆锥追踪滤波器,改进的滤波器在滤波效率上有较出色的表现。基于改进的滤波器优化体素圆锥追踪算法,使得光照注入和反射光计算的效率更高。并改进场景的体素化更新策略,进一步提高算法的运行时帧率。本算法可以在交互性能下处理动态、大规模和复杂的场景中两次反射产生的间接光照。最后,研究分析现有三维图形引擎,基于VCT全局光照改进算法设计并实现一款渲染引擎,然后研究多种全局光照的绘制方法,在该引擎上实现漫反射、镜面反射和环境光遮蔽等全局光照效果的绘制。