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并行绘制是一种运用集群运算系统进行图形绘制的技术，该技术旨在构建高性能的分布式绘制系统。与传统的商业图形工作站相比，并行绘制系统具有性价比高、兼容性好、可扩展性强等特点。国外学者对并行绘制相关技术的研究较早，已有一些较为成功的商用软件推出。但由手并行绘制技术在实用性方面存在着很多需要研究和解决的问题，因此，该技术并未得到很广泛的应用。
并行绘制体系结构中比较实用的模式有sort-first和sort-last两种。实际的并行绘制系统往往是基于这两种结构实现。使用sort-first绘制模式能够很方便地构建高性能并行图形绘制系统，但由于该模式下负载平衡难以实现，因此其性能受到了很大的影响。传统的静态负载平衡策略适应性较差，动态负载平衡方法又都不具备实用价值。为此，本文对sort-first绘制模式下的负载平衡问题作了深入的研究，并提出了一种切实可行的负载平衡方案。与sort-first绘制模式相比，sort-last模式不存在负载平衡的问题，但其较多的网络数据传输量使得该模式在可扩展性方面受到了极大的限制，本文研究了三维绘制环境中的图像压缩问题，提出了与sort-last绘制环境相适应的图像压缩传输策略。本文具体的工作如下：
1)提出了一种基于KD树的自顶向下负载评估算法通过对场景空间进行划分，构建场景数据的KD树层次结构。然后基于这样的层次结构进行自顶向下的图元归属判断，评估各个绘制节点下一帧绘制时的负载情况。实验表明，这样的负载评估方法具有速度快、准确度高的特点。
2)提出了一种基于负载矩阵的动态负载平衡算法在研究了传统的动态负载平衡算法基础上，提出了“负载矩形”的概念，即负载均匀分布的屏幕子区域。本文基于这些负载矩形实现了高效的动态负载平衡方法，有效地解决了Sort-first模式下的负载平衡问题。
3)提出了一种基于历史绘制信息与负载评估的综合负载平衡机制本文在负载评估流程的基础上，引入了历史绘制信息。历史绘制信息的使用，有效地避免了频繁的负载评估过程，从而进一步提高了负载平衡的效率和实用性。实验表明，使用这种综合性的策略能够极大程度地提升sort-first系统的绘制效率。
4)提出了适用于三维绘制环境的图像压缩算法针对三维绘制环境中的颜色图像和深度图像的不同特点，分别采用帧间预测编码和帧内预测编码技术解决图像压缩传输问题。实验表明，在sort-last系统中灵活使用这两种编码方法可以有效地降低计算节点之间的数据传输量。
5)实现了一种面向大规模数据多分辨绘制的多线程应用框架针对大规模数据多分辨绘制应用的共性，本文设计并实现了一种多线程应用框架，实现了多线程数据调度等基本功能。该框架可以有效地应用在多分辨显示程序的设计中，增加了多分辨程序设计的方便性。