在计算机图形学领域，体绘制是一门独立的渲染技术。因具备对三维数据场的完全描述能力，体绘制技术在医学成像、地质勘探、数字雕刻等众多领域中得到了广泛的应用。体数据通常是数据源在三维空间中的逐体素表示，因此实时体绘制是一种对带宽与计算能力都有较高要求的应用。　　 随着图形芯片技术的不断进步，早期仅适用于工作站平台的实时体绘制技术在PC平台也得到了快速发展。得益于图形处理核心(GPU)能力的不断增强，近年来体绘制技术在渲染方式、成像效果及数据处理规模等方面都有了很大的进步。但目前众多面向海量数据的体绘制应用依然严重受制于巨大的数据体积与有限计算资源之间的矛盾。因此，对此方向的研究工作仍具有重要的意义。随着GPGPU概念的提出，基于CPU-GPU的异构并行计算平台成为PC系统新的性能突破点，GPU不断提高的编程灵活性使开发者可以更加精确地控制整个系统。本文工作结合地质领域的应用需求，提出了一套基于CPU-GPU异构并行计算平台的海量数据实时体绘制解决方案。　　 本文工作主要涉及到海量体绘制系统核心模块的性能优化技术及体绘制引擎的功能拓展技术，取得的主要成果可概括为以下几个部分：　　 (1)提出了一种基于扩展层次化模型的数据调度技术。该技术可有效减少CPU端的模块间阻塞影响，使逻辑调度模块与其它模块的耦合最小化；在数据组织形式上，本文实现了一种基于分块的层次化多分辨数据组织技术，并支持Morton编码等外存排序方式以达到较好的外存载入效率。　　 (2)针对硬件图形绘制管线高并行能力、高数据传输延迟的特点，提出了一种低总线带宽需求、高硬件渲染性能的体绘制技术。该技术通过对场景结构的多遍遍历达到优化绘制性能的目的，允许分辨率的自动调节及无用绘制批次的合并剔除，可有效减少绘制引擎的CPU端负担；另外，提出了一种基于预计算的动态判断切片体绘制算法，此算法在节省切片计算开销的同时可有效降低渲染时的总线带宽需求。　　 (3)利用GPU的可编程能力对体绘制应用中的高级交互功能进行了探索。提出了任意轴向不规则曲面快速裁剪技术，该技术拥有裁剪效率高、绘制代价低、支持硬件线性插值等优点。　　 (4)本文实现了一个完整的基于CPU-GPU异构并行计算平台的海量体绘制引擎框架，给出了相关实验效果及性能数据，验证了本文工作的有效性和实用性。