随着游戏产业的飞速发展，3D游戏引擎的研究受到了前所未有的关注。一个好的3D引擎是构成一款高性能游戏的基石，它包含了物理学，计算机图形学，人工智能等多个学科的研究成果。它所包含的通用且高效的图形处理能力也逐渐被诸如计算机辅助设计和虚拟现实等应用领域重视和使用。 3D游戏引擎又是一个庞大的有机整体，包含了图形子系统，物理子系统，输入子系统，声音子系统等等。其中图形渲染子系统是整个引擎系统的核心部分。图形渲染子系统把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来并展示在屏幕上。可以说图形渲染子系统在游戏引擎的所有部件当中是最复杂的，它的强大与否直接决定着图像的最终输出质量。 本文围绕3D图形引擎中的若干关键技术展开讨论和研究，首先分析了国内外图形引擎技术的现状及发展。在此基础上，提出了本课题的研究目的和研究意义。 然后本文介绍了3D图形引擎的基本框架，以及各个子部件在渲染流程中起到的作用，同时结合图形学知识对渲染管线中的重要步骤进行了详细说明。 接着针对大规模地形可视化的问题进行了研究，分析了地形数据的分块和调度策略；介绍了当前主流的地形生成和简化技术，在此基础之上讨论了基于四叉树的地形逻辑表达和存储方法；提出了一种动态的视点相关的LOD地形简化方法，同时结合平截头体技术较好地解决了地形网格裂缝问题。 最后本文论述了真实感场景的生成原理，详细讨论了各种光照模型，纹理映射模型在仿真渲染中的应用，在这基础之上具体分析了三个真实感特例的生成方法。同时结合DirectX技术，面向对象程序设计的设计思想，对上述的相关技术和方法进行了测试和验证。