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近年来,虚拟仿真的三维场景渲染日益成为计算机图形学中的一个热点方向。具有实时交互功能的3D场景渲染在虚拟现实,动画电影,身临其境的游戏等方面具有广阔的应用前景。本文首先对于当今主流的PC集群云渲染平台中所用到的技术进行了系统的概述,同时也分析了云渲染平台的一些发展中的优劣点,并通过国内外的一些具体例子来进行了阐述,具体介绍了以往主打的CPU渲染技术向GPU技术的过渡,同时也介绍了云渲染中负责渲染绘制的主体GPU集群所使用的并行渲染技术架构体系。然后对本文所使用的编程工具和针对光线追踪算法而使用的CUDA以及Optix光线跟踪引擎进行了介绍。本文重点对GPU集群负载均衡技术展开了具体的分析和讨论,类比分析了关于负载均衡技术所产生的意义,从负载不均衡现象反面推出了解决服务器上负载分配调度的重要性,由于集群作业任务调度策略有多种不同的划分方式,本文详细从典型的调度策略入手以此深入的讲解了负载均衡调度的主流算法。最后,本文为了论证所研究的云端GPU集群渲染能力和提出的负载均衡算法的可行性和适用性,设计实现了能够运行的并行绘制服务器端GPU集群绘制系统,针对集群的负载均衡问题,展开了对任务调度策略的研究,并通过对以往出现的负载均衡策略分析进行总结,然后利用计算机图形学中连续性来预测时间和光线追踪中的递归深度相结合的策略,提出了动态预测递归深度的负载均衡算法。该算法首先通过统计前帧绘制时间来对三维场景进行初始化剖分,然后依据统计数值和渲染中的二次光线递归情况对后续渲染任务进行自趋动态划分,从而避免了因为负载不均衡现象而造成的集群系统渲染性能震荡的问题。根据实验结果表明:基于该负载均衡策略的GPU集群绘制系统能够对三维实时渲染的性能和效率产生很大的提升,因此本文对GPU集群云渲染平台负载均衡的研究将对三维渲染行业在今后的发展起到一定的推动作用。