真实感渲染是计算机图形学的重点研究问题,自然界最常见的植物是真实感渲染重点关注的对象。随着GPU计算能力的提高以及游戏产业的发展,对场景尤其是室外自然场景的渲染要求越来越高,越来越多的真实感渲染开始关注植物的器官和组织的细节描述。花是自然界中色彩丰富,微表面细节突出,次表面散射较强的半透明材质植物。花瓣作为其关键组成,是花和光线交互的重要组成部分。实现花瓣的真实感渲染算法,渲染花瓣在光照作用下的真实效果,表现其半透明材质的特征,是真实感渲染的一个难题,对真实感渲染的研究以及半透明材质物体的渲染具有非常重要的意义。本文根据花瓣的组织结构、材质特征和光照过程,提出了花瓣的真实感渲染算法,包括光照计算、阴影绘制、透明度渲染。花瓣表面和内部分别发生光线的反射过程和次表面散射过程,已有的研究中完整描述花瓣这两个复杂过程的光照模型比较欠缺,本文提出了一个完整的花瓣向光面和背光面光照的计算模型。现有的研究中,人们常用传统的光照计算模型渲染表面反射作用,为了表现花瓣表面的微表面细节和材质特征,本文提出基于Cook-Torrance微表面反射的光照模型计算表面光照,同时创新提出使用泛光处理方法渲染花瓣的高光效果。对于次表面散射过程,现有的研究常用偶极子近似模拟和预计算的方法实现,本文根据已有的研究成果,提出扩展的多偶极子近似计算方法和两层表面次表面散射计算模型,不需要预计算过程。最后,为了提高花瓣渲染的真实感,本文提出了基于高斯模糊和邻域滤波的改进阴影绘制算法,以及基于双层深度分离的花瓣透明度渲染算法。本文使用OpenGL和基于GPU的着色器编程语言GLSL实现了花瓣真实感渲染算法,分析渲染效果和渲染效率,并将算法推广应用到树叶等其他同样材质特征物体的真实感渲染,验证算法的正确性和通用性。