随着三维图形技术在各行业迅速发展与普及,实时性已成为三维图形应用的一个重要指标,而光照的模拟是实时图形系统的核心。真实的光照效果能够增强虚拟现实、实时仿真等实时图形系统的用户体验,所以研究实时光照具有重要的理论和实践意义。实时光照的主要难点是光照模拟的真实性和实时性。为了提高真实性和实时性,本文采用两种方法来达到该目的。一是采用高动态范围(High Dynamic Range, HDR)技术,把虚拟场景中的RGB值转化为高动态范围的光强值,色调映射高动态范围的光强值到低动态范围的设备上进行显示。二是建立实时的光照模型来模拟光照效果和采用图形处理器(Graphic Processing Unit, GPU)来提高了计算机图形处理的速度。首先分析与研究了色调映射中的全局色调映射算法和局部色调映射算法。对高动态范围图像进行先全局色调映射后局部色调映射,得到了一种多分辨率与全局相结合的算法。该算法的复杂度较低,映射效果能够较好的满足要求。其次研究了全局光照模型、局部光照模型和多光源光照模型。在实时多光源场景真实感渲染下,传统光照模型的光照计算复杂度高,而延迟光照把几何计算和光照计算分开,降低了光照计算复杂度和计算量,因此Phong光强计算的延迟光照模型是最适合多光源实时光照计算的模型。最后,由于HDR技术能够增强场景的光照效果,使场景表现的更加真实和细节表现更加丰富,所以结合HDR技术和延迟光照模型,编写相应的运行于GPU的着色器程序,实现了基于HDR的延迟光照算法。实验表明该算法能够满足实时性,具有更逼真的光照效果,达到预期目的。