虚拟现实系统能够逼真地模拟真实场景，与其他信息载体相比具有直观、具体、生动、信息量大、具有实时性和交互性等许多显著优点，它能提供给参与者真实的体验和逼真的感受，这些优点使得一些在现实中不能实现、不易实现或受外界影响很大的行为成为可能，如昂贵易损设备的操作培训、深海漫游和太空探索等。因此，各种虚拟现实系统的研究和应用一直吸引着国内外广大的科技人员的关注。 近年来，随着计算机软硬件技术的蓬勃发展和个人电脑的迅速普及，运行于PC上的桌面式虚拟现实(非沉浸式虚拟现实)技术获得了越来越多的生命力和更加广泛的渗透力。作为虚拟现实技术的一个重要分支，桌面式虚拟现实将虚拟现实技术由最初的航空航天、军事等高端专业化应用领域拓展到了电子商务、娱乐、影视、教育等非专业化的日常应用领域，为人们的日常生活带来了迅捷和便利。 桌面式虚拟现实系统具有很多优越性，例如：成本低廉，易于操作，便于维护，普及度高。但是，由于PC仍然相对有限的性能，画面的逼真美观、交互的实时以及运行流畅性之间的矛盾一直是有待研究和解决的问题。 针对目前桌面式虚拟现实普遍存在的问题和难点，本文借助“虚拟海洋漫游系统”项目，对比较大型的桌面式虚拟现实系统的设计和实现中画面质量与性能的矛盾作了研究和探讨。系统设计上，将碰撞检测和鼠标拾取交由CPU处理，将三维角色以及自然景观的实时绘制交由GPU进行加速处理；技术实现上，对自然特效的数学模型进行了适当优化，利用Vertex Shader和Pixel Shader(基于GPU的编程)强大高效的图形处理功能完成了三维虚拟场景的逼真绘制，提出并应用了一种改进的视点碰撞检测策略，改善了用户在虚拟场景中的漫游体验。