高真实感的材质渲染在计算机图形学领域的许多应用中都具有重要意义。要实现材质渲染的高保真度,就要对光照条件、材质表面的几何结构以及材质表面的反射特性进行精确的描述。三维几何建模在近些年来已经取得了很大的进展,然而对于材质表面反射特性的精确建模仍然是一个关键的挑战。材质表面的反射特性通常是由双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)来表征的。对材质表面反射特性的大量研究主要可以被归为三个不同的种类:解析模型、材质反射数据的测量和材质反射特性的模拟。本文主要研究的是如何利用测量的反射数据来进行高真实感的材质反射特性仿真。首先,介绍了双向反射分布函数BRDF的定义,比较和讨论了现有的BRDF模型。然后,介绍了BRDF反射数据的采集方法,主要研究了一种通过对测量数据进行匹配从而推导出解析模型的方法,包括模型表示、优化方法以及匹配流程。接着,分析了基于GPU编程的实时反射计算方法,探讨了反射特性仿真的实现流程。最后,利用由实测数据构建的反射模型,基于GPU的可编程图形渲染管线,在OGRE图形渲染引擎中完成了基于测量数据的高真实感材质反射特性仿真。本文对应用测量数据实现材质反射特性仿真的过程进行了建模,分析了由测量数据匹配解析模型过程中涉及的问题,并对渲染结果进行了分析和讨论。