Este é o método básico empregado em mídia digital e obras artísticas. Foram desenvolvidas técnicas com o objectivo de simular outros efeitos que ocorrem naturalmente, tais como a interacção da luz com várias formas de matéria. Exemplos de tais técnicas incluem sistemas de partículas (que podem simular a chuva, fumaça ou incêndio), amostragem volumétrica (para simular nevoeiro, poeira e outros efeitos atmosféricos espaciais), cáusticos (para simular a luz incidindo por superfícies que refratam a luz irregulares, como a ondulações luz vista sobre o fundo de uma piscina), e espalhamento subsuperfície (para simular a luz refletindo no interior dos volumes de objectos sólidos, tais como a pele humana).
O processo de renderização é computacionalmente caro, dada a complexa variedade de processos físicos que está sendo simulado. Poder de processamento do computador tem aumentado rapidamente ao longo dos anos, permitindo uma progressivamente maior grau de renderização realista. Estúdios de cinema que produzem animações geradas por computador normalmente fazem uso de uma fazenda de renderização para gerar imagens em tempo hábil. No entanto, a queda dos custos de hardware significa que é perfeitamente possível criar pequenas quantidades de animação 3D em um sistema de computador em casa.
A saída do processador é usado frequentemente como apenas um pequeno parte de uma cena de cinema concluída. Muitas camadas de material podem ser processados separadamente e integrados usando a imagem final de composição software.Reflection e modelos de sombreamento Modelos de reflexão /espalhamento e sombreamento são utilizados para descrever a aparência de uma superfície. Embora estas questões podem parecer todos os problemas por conta própria, eles são estudados quase exclusivamente dentro do contexto de renderização.
Moderna computação gráfica 3D dependem fortemente de um modelo simplificado reflexão chamado Phon