在虚拟场景中模拟真实世界的水体的运动是目前图形学中最有挑战的课题之一。水体拥有不断变化的运动特性和内在复杂的物理特性,这些特性吸引了大量的图形算法开发人员的注意。但是大部分研究者的精力主要集中在大规模水体的模拟,例如海洋,波浪等,大量的工作花费在水体整体运动和水体表面起伏规律的渲染,而相反对小规模水体,例如水滴,的内部特性和运动规律的探索不足。真实的水滴动画模拟是图形模拟研究课题中一个重要的领域,它对渲染真实自然环境有重要的意义。本文在分析了现有的水滴模拟算法的基础上,结合Metaball元球造型模型,针对水滴本身的物理特性、多水滴融合时重叠部分的不完善等问题,改进了原来的Metaball的数学模型,提出了一种更适用于边界模糊物体的造型模型。此模型对多个渲染对象的重叠处的势函数进行了加权处理,解决了多个对象在叠加处的失真现象;在运动模拟方面,由于每个水滴的物理运动的独立性,所以采用粒子技术作为每个水滴的属性载体,并借助粒子系统来管理场景中所有的水滴运动,同时为了保证渲染的实时性和适用性,加入了凹凸纹理技术来优化模拟接触面的物理复杂性;在图形渲染方面,本文选择了Fresnel光照模型并通过经验模型优化处理,达到了不错的光照效果。在实现上,由于GPU并行处理的优势和先天的图形加速计算,主要采用可编程硬件高级着色语言HLSL编写Vertex Shader和Pixel Shader来实现。通过GPU三层渲染算法,实现了基于改进的Metaball模型的图像混合渲染,并利用水滴元球本身对称性的特征将三维势函数转换到二维纹理中,不仅能够很好的渲染出水滴真实运动的场景,而且能够达到实时效果。