在虚拟现实系统中需要用到实时渲染技术,而图形渲染质量与渲染速度是三维实时渲染的主要矛盾。在实时渲染中,光照的模拟计算是一项很耗时的工作,而且仍然是当前图形学的一大难点。好的光照效果能够大大增强虚拟现实系统的用户体验。为了提高真实性及实时性,我们用两个方法来达到该目的。一是采用高动态范围(HDR)图像。相比于普通的低动态范围(LDR)图像,HDR图像记录了场景的亮度信息。我们将利用HDR图像来作为环境背景,以及由它来提供光照。二是利用图形处理器(GPU)。以前的图形运算完全由CPU来执行,而GPU的出现极大的极高了计算机图形处理的速度和质量。而GPU所提供的可编程的图形流水线给我们提供了更好的定制功能。我们将利用GPU的可编程性来实现环境映射以及提升实时渲染速度。本文对HDR技术以及GPU技术做了分析与研究。对于HDR图像的编码方式,目前已有多种格式的编码方式,比如RGBE,OpenEXR等。不过这些方法使用的都是无损压缩,只是进行了初步的编码,压缩率很低。对此我们提出一种压缩编码方法。该方法是基于目前已有的普通图像的压缩编码方式JPEG进行扩展,针对RGBE格式的HDR图像进行压缩。实验结果显示,该方法可在保持质量的基础上实现较大的压缩率。此外,本文还提出了一种简单的利用HDR图像来提供环境映射及光照的实现方法。将HDR图像作为立方体贴图的纹理来提供环境背景。对HDR图像预先进行计算得到漫射反射图和高光反射图,再通过查询反射图得到场景中某一点的光照信息。而最后的环境反射以及光照的计算都将通过GPU来实现,我们需要编写相应的运行于GPU的着色器(Shader)程序。