虚拟现实技术在最近几年发展迅速,其应用领域涉及到医疗、军事、制造等行业。三维动画渲染技术是虚拟现实技术的核心之一。渲染是三维计算机图形学中的最重要的研究课题之一,并且在实践领域与其它技术密切相关。在图形流水线中渲染是最后一项重要步骤,通过它得到模型与动画最终显示效果。自从二十世纪七十年代以来随着计算机图形的不断复杂化,渲染也越来越成为一项重要的技术。本文以华中科技大学电信系与广东科学中心合作的重点项目中的子项目——“捕捉文字虫”为课题背景,对于如何提高实时三维动画渲染效率进行了深入的研究,在实践的基础上总结出一些有效的大规模场景渲染技术并结合OpenGL编程实现。本文首先介绍了相关的理论基础,包括3D计算机图形学、OpenGL图形编程和基于GPU的图形编程技术,然后给出了整个系统的构架设计和场景动画渲染模块的详细设计。接着讨论了场景动画渲染模块的关键技术。本文实现了基于显示列表的静态物体显示,并设计了静态物体模型中非模型顶点处的法向矢量和海拔高度的计算算法;还设计了基于GPU顶点运算能力的大规模波动草叶动画渲染程序,分担了CPU运算负担,有效提高了渲染效率;提出了基于GPU片元运算能力的静态阴影蒙图技术,在保证渲染效率的基础上,实现了较好的静态物体阴影效果;利用LOD的思想,设计了大规模波动草叶动画的LOD算法,在对动画效果影响较小的基础上,大大提高了渲染效率。这些渲染技术都已用OpenGL编程实现,实验测试结果证明达到了较好的动画视觉效果和较高的实时渲染效率。