现实世界中存着许多半透明材质物体,在影视游戏等行业中也常需要使用计算机图形学来对这类材质的物体进行模拟和展示渲染,因此在计算机图形学中对具有真实感的半透明材质的实时渲染一直是一个重要的课题。随着半透明材质的可视化有着越来越广泛的应用,而现今的半透明材质渲染算法仍存在着种种局限性,因此半透明材质的真实感渲染研究具有重要的意义。本文研究的主要工作内容包括:1.针对半透明材质真实感渲染中表面点采样步骤需要遍历网格,其渲染需要较大时间开销的问题,本文根据次表面散射理论,结合实时渲染所需的数据结构,提出了一种用球谐函数系数在模型顶点中描述顶点内外双向模型面片空间分布的方法,以及使用该方法的预处理流程。该方法可将本在渲染时网格求交的时间开销转移至预处理中,使实时渲染以常数时间即可在着色时计算得到面片距离,有效提高了半透明材质渲染的效率。2.针对现有半透明材质真实感渲染算法仅模拟特定参数下的材质效果,适用性窄的问题,本文根据顶点的模型面片空间分布,提出了一种实时蒙特卡洛积分的半透明材质渲染算法,并通过控制采样和积分计算方式来实现适用性更广泛的材质的渲染效果,该算法综合考虑体渲染的散射、吸收和反射过程,能表现更加多样的交互性质的材质,并通过时间反走样技术优化,有效增强了半透明材质渲染的真实感。3.基于本文提出的半透明材质的真实渲染方法流程,搭建了一个三维半透明材质渲染平台,并根据实际的用户需求,完成了一个交互式的牙齿形态渲染系统。用户可以根据自己的需求,调节材质的各项参数,实时渲染出具有真实感的效果图像。而本文也通过此系统进行了各项渲染测试,以及与已有方法进行了对比。