随着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的临近，围绕着盛会的各种诸如庆典、开幕式、电视类综合晚会等大型展示活动将会有很多。而大型开幕式的排练一般要数千人参加，实际操作过程需要花费大量的物力和财力。如果主创人员在正式制作、合成之前，能在一个虚拟的舞台中预先观看到场景的模拟仿真效果，将能极大地提高效率，节约成本开支。另一方面，随着性价比越来越高的高性能图形显示芯片的出现，三维图形图像技术的应用范围被大大地扩展了。但将虚拟现实，特别是三维设计、交互、展现的相关技术，应用在戏剧舞台表演和大型活动布局设计领域，目前在国内还不多见。针对这一现状，本文以自主研发的VirStage虚拟舞台原型系统为基础，对舞台灯光效果的实时展现进行了研究与实现。 本文设计实现了一个实时虚拟舞台灯光系统，它能实时响应多用户硬件设备下的人机交互，并能依据舞台场景的特殊要求对场景进行实时绘制。 由于在舞台排练系统中，经常有数百个不同种类型的光源同时照亮一个场景的情况发生，而目前图形硬件内置的光源模型单调，不能满足舞台灯光多样性的需要。对此，本文设计了一个扩展的D-椭圆灯光模型。这个模型具有多个可控参数，能够灵活地调节产生出不同种类型的灯光效果。同时，针对目前硬件系统承载能力不足以应付舞台场景中如此庞大的光源数量的问题，本文提出了实时动态优先级排序更新算法，它能减少不必要的计算，动态地为每个物体选取场景中对它产生影响最大的最优光源组，从而使得虚拟舞台场景中的光源都能实时地发挥作用。通过应用该算法，本系统最多可支持300个光源同时点亮虚拟舞台空间。 为了使场景的真实感程度得到提高，本文对场景中不同的物体使用了多个光照模型方程进行绘制，并介绍了一些光影效果在虚拟场景中实时模拟的方法。依据图形硬件的发展趋势，本文所有的绘制工作都是通过着色器语言由GPU直接完成的。 最后，本文创建了不同的场景对虚拟舞台灯光系统进行仿真测试，并对数据结果进行分析。总体来说，场景绘制达到了满意的实时帧数和效果。