作为科学可视化的一个主要领域,体绘制是一种直接由三维数据场产生屏幕上二维图像的技术。本文以典型体绘制算法为基础,结合图形处理器可编程性的特性,通过图形处理器通用计算完成体绘制中数据密集型的计算,加速其成像过程。主要工作和创新点包括以下三个方面:提出一种基于硬件加速的光线投射算法;在频率域体绘制中引入windowed-sinc函数作为滤波器实现高次插值;设计并开发出大规模地震数据显示和解释系统。首先,在对体绘制积分研究的基础上,分析基于图像顺序的体绘制算法的特点,针对光线投射算法中光线遍历体数据较为耗时的情况,引入基于“厚板”的光线与包围盒求交计算,通过在图形处理器上的并行执行,得到每条光线的进入点和离开点,最后采用从前往后的颜色累积运算,极大提高绘制速度。同时,为了避免软件实现三线性插值的问题,引入三维纹理,实现硬件对体数据的重采样。实验表明,在不影响成像质量的前提下,此算法能获得令人满意的交互性。其次,在基于域的体绘制方面,通过对傅立叶投影定理在高维依然成立的证明,提出基于图形处理器通用计算的频率域体绘制算法。算法结合中央处理器和图形处理器的多核异构体系,在中央处理器完成简单的文件读取和条件判断的基础上,利用图形处理器实现傅立叶体绘制的全部流程。并使用Blackman-Window函数作为滤波器在频率域实现高次插值,最终得到具有实时交互性的图像。此算法在将算法复杂度从O(N3)降为O(N2logN)的基础上,获得近7倍的加速比。最后,在以上研究的基础上,设计并实现一个通用的、易于扩展的地震数据可视化系统。该系统以插件的方式实现对各类地震数据的显示和解释,并在此基础上解决大规模数据管理、传递函数、数据裁剪、凹凸贴图等实际问题。经多组数据验证,系统无论在绘制速度或是图像质量上均取得令人满意的效果。