三维图形技术是虚拟现实、实时仿真以及交互三维设计等许多重要应用的关键技术。本论文结合实际工程项目经验，研究了三维图形引擎的关键技术和现代仿真方法，并在此基础上，研究设计了一个基于游戏引擎DirectX9.0的三维视景合成实验系统，具有应用于实时场景态势仿真、模拟演练、人员训练以及游戏等领域的参考价值。论文的主要工作和创新点包括： 1、提出采用可编程图形管线的方法实现虚拟场景的渲染。该技术与固定管线相比，可以实现更加复杂的场景渲染，且能充分利用图形处理器性能，与传统渲染方法相比，可减轻CPU(中央处理器)负担，有利于系统的进一步升级。 2、本文对当前主流的阴影算法进行了研究比较，在此基础上提出了光线跟踪的软阴影算法和基于阴影映射的实时软阴影算法，实验结果证明两者与传统的硬阴影算法相比，对复杂软阴影计算的效果和实时性都有明显提高。 3、研究设计了一个图形引擎系统—三维视景合成实验系统。通过对三维图形仿真中的各项关键技术——可编程着色器、光照技术、环境贴图等的研究，封装了具有通用性、重用性和高效性的地形模块、炮弹模块、粒子特效模块、射手模块、声效模块。系统不仅具有良好的架构，而且各模块之间具有高内聚、低耦合等优点。 4、所研究设计的实验系统具有帧速率高、画面好、运行稳定、开发成本低等优点。系统将游戏技术与仿真技术相结合，采用先进的游戏引擎作为开发工具，从而在许多方面超过了常规仿真软件所能达到的性能。