虚拟现实(Virtual Reality)是由人们利用计算机生成的一个逼真的三维虚拟环境,它不仅能构建高度逼真的复杂虚拟环境,而且用户还可以和虚拟环境进行互动,增强系统的交互性和沉浸感。它是近年来新兴并且发展比较迅速的一项综合性信息技术,它被广泛的应用到社会的各个领域。生成自然场景的真实感图是计算机图形学中的一个非常重要的课题。精确模拟自然现象要求生成真实感图。在所有的自然现象中,水体的真实感渲染是非常重要的部分,水体光学效果的渲染包括对水下光束,光斑和水下物体阴影等的渲染。水面光线经过波浪的折射和反射后在水下汇聚和发散,然后由于悬浮粒子的散射形成光束,从而产生光斑,为了使虚拟的水下场景更加真实,阴影的渲染也很重要。自20世纪80年代出现的光线追踪法至今,已出现诸多方法来表现水下场景的光学效果。由于模拟光在水下的传播很复杂,需要计算大量的数据,很耗时,本文基于Iwasaki[1]的方法并对其进行了优化,在考虑视点的情况下使用少量的照明体来构建光束,使用OpenGL中的颜色混合技术来渲染照明体,使用Gouraud明暗处理、OpenGL中的颜色混合技术和Z-buffer算法通过硬件加以渲染焦散效果,使用模板缓存来渲染阴影,从而大大减少了CPU的计算量,提高了水下场景的渲染速度,使得渲染效果在保证真实感的情况下更加流畅。本文首先介绍了虚拟现实技术、课题涉及到的关键技术、已有的模拟水体光学效果的方法,然后介绍了改进的水体光学效果模拟方法,给出了光束、光斑、阴影改进的绘制方法,并展示了实验结果,最后是对本课题的总结与展望。目前水下场景光学效果的模拟得到了较好的效果,但是还是存在一些需要解决的问题,比如阴影和光斑不能很好的交互,在以后的工作中,将充分利用GPU的功能来改进,使绘制的水下场景光学效果更加真实,自然。