随着计算机技术的发展以及计算机图形学的完善,分布式与并行渲染系统已经越来越多地应用到广告、电影特效、动画、虚拟现实等领域中。为了提高渲染速度,渲染系统通常需要进行性能分析与负载平衡以提高系统性能与平衡度。因此,本文主要研究渲染系统的性能与负载平衡算法及其平衡度,并探讨了基于并行渲染系统的3D模型绘制。具体研究如下:首先,本文分析了时序并行方式与数据并行方式中存在的负载平衡问题,并对负载平衡算法进行了分类。目前,许多分布式渲染系统缺乏有效的负载平衡算法来提高系统的性能,或者负载平衡算法的效果不够理想。针对这些问题,本文提出一种用于分布式渲染系统的动态与静态相结合的负载平衡算法。该方案在初始的任务分配中使用静态负载平衡策略,在渲染过程中使用动态负载平衡策略。实验结果表明,与传统的负载平衡算法相比,动静态结合的负载平衡算法能有效减少系统的执行时间。然后,本文改进了用于衡量系统性能的等速度度量标准。原度量标准基于等速度原理,而改进后的度量标准基于固定负载的原理,能对负载相同的系统进行性能分析与比较。使用该标准对分布式渲染系统进行性能测试与分析,实验结果表明该系统具有较好的性能。同时,本文提出两项基于可变负载的指标:绝对指标与相对指标,用于评价分布式系统的负载平衡度。使用这两项指标对系统的平衡度进行测试,实验结果进一步表明了动静态结合的负载平衡算法能获得较好的平衡性和较高的处理效率。最后,本文介绍了分布式渲染系统的设计,并使用该系统进行负载平衡算法实验,以及系统性能与平衡度的测试。同时,介绍了并行渲染框架Equalizer,并基于该框架进行复杂3D模型的并行渲染。本文采用sort-first与sort-last方式对并行渲染进行优化,从而提高其绘制速度与画面质量。