随着计算机软、硬件突飞猛进的发展,计算机图形学近年来得到了众多的关注和快速发展,在各行各业得到了广泛的应用。三维图形技术包含了许多的图形图像处理算法,增加了开发难度。尽管有底层图形开发库的支持,但是在实际的项目开发中,通过直接调用这些底层图形库提供的接口来开发图形应用程序,仍存在着一定的局限性,制约着三维图形应用的开发进度,影响开发效率。所以本文在分析和研究三维图形渲染引擎的结构和工作流程的基础上,自己设计了一个完整的基于OpenGL的三维渲染引擎。本文设计的三维渲染引擎按照功能和任务的不同分为核心功能模块和扩展功能模块。为了充分发挥现代图形处理器的优势,进一步提高渲染的效率和质量,在设计的框架的基础上,集成了目前比较先进的渲染算法。本文的主要研究成果主要包括:1、在对国内外主流的三维渲染引擎的应用特征充分分析的基础上,完成了三维渲染引擎框架的设计,并对架构中各个功能模块进行了相关的介绍。2、在场景管理模块采用了先进的自适应二叉树场景组织算法负责场景中对象的划分。在自适应二叉树场景组织结构的基础上采用基于包围球和包围盒的视锥体裁剪算法,减少了参与可见性计算的节点的数量,提高了裁剪的精确性和后续渲染效率。3、对三维渲染引擎框架中主要子模块进行了类的结构设计与实现。