近年来,随着数字媒体技术的迅猛发展和信息量的急速膨胀,在大规模科学计算可视化、军事仿真、虚拟现实、工程设计、展览展示和数字影院等诸多应用领域,人们对显示技术的要求越来越高,主要表现为大尺寸的显示设备、高分辨率的显示质量以及强沉浸感的画面视角,构建的高质量显示系统正变得越来越重要。当前,作为娱乐艺术产业的重要组成部分,沉浸式显示有望在未来成为该行业新的利润增长点。沉浸式显示系统包括CAVE、柱面、球面等多种显示表面类型。它们通常采用一台或多台投影仪作为显示设备,能够在非平面的投影屏幕上投射出均匀无缝的大尺寸、高分辨率、广视角的沉浸式画面。目前,由于成本、软硬件复杂度、缺乏行业标准、场地尺寸限制等因素,沉浸式显示尚未得到非常广泛的应用。现有的沉浸式显示系统大多应用于科学计算、军事仿真、展览展示等领域,它们并非完全面向游戏引擎设计,生成用于沉浸式显示的实时高分辨率画面。另外,现有系统的软件设计对单一显示表面的依赖度高,系统的灵活性不强,并且未对同一显示表面下不同的沉浸式立体画面的生成方法予以支持和比较。本文针对现有的沉浸式显示应用中所存在的主要问题,给出了具体的解决方法,包括对不同显示表面的画面生成方法进行探究、分离画面生成过程、合理设计软件接口层次等,旨在提高沉浸式画面生成的品质和效率。本文系统基于现有的游戏引擎平台,提出了一套基于光线投射方法、面向多种显示表面、能够生成均匀无缝的大尺寸、广视角的高分辨率沉浸式画面的系统方案。与现有的沉浸式显示系统相比,本文系统具有如下主要优势：●支持包括CAVE、柱面、球面在内的多种显示表面类型；●支持面向柱面及球面显示表面的多视点立体画面生成；●提供面向多投影显示的显示表面参数化配置；●面向可变视点的画面生成,对于相对显示表面的任意观察位置和视线方向提供支持。应用实例和实验数据表明,本文系统能够在主流硬件环境下使用多种画面生成方法在互动三维虚拟场景中实现高分辨率沉浸式画面的生成,系统在生成高品质画面的同时能够在大部分应用场合下达到实时水平的绘制显示性能。