随着空间科学任务仿真技术的不断发展,可视化的需求大量增加。同时,显示硬件也在不断发展,这样对可视化的效果和方式也提出了更高的要求。为了满足多种与地球、大气相关的空间可视化效果的需求,提出绘制速度更快,效果更好,而且可移植性强的实时大气渲染算法势在必行。本文系统研究了大气的物理性质,数学模型,以及经典的大气绘制方法。从绘制速度,绘制效果,资源消耗等多方面比较了经典方法的优缺点,总结分析了大气绘制过程中的重点和难点。以及容易产生失真的现象和原因。通过细致的研究和不断的探索,本文在前人的基础上提出了在CPU和GPU上两套实时绘制大气效果的算法。详细解释了其中的关键技术和关键步骤。并通过实验验证了本文提出方法在绘制速度和绘制效果上的优越性。结合本文在实验过程中的心得体会,讨论了在编写着色器程序过程中实用的技巧和实现本文提出的着色器算法所遇到的难题的解决方法。通过本课题的研究和系统的实现,为今后空间科学任务仿真的可视化效果开辟了新的实现途径。为仿真可视化中类似大气效果的绘制技术发展奠定了良好的基础。