W grafice 3D wierne modelowania rzeczywistego oświetlenia w dużej mierze stanowi o fotorealizmie danej sceny. Rozróżnia się dwa główne podejścia do oświetlenia sceny: oświetlenie lokalne – obliczenia związane z rozkładem oświetlenia są wykonywane w zależności od położenia obserwatora; to podejście jest wykorzystywane w ray tracingu; oświetlenie globalne – oświetlenie jest liczone dla całej sceny; to podejście jest stosowane w mapowaniu fotonowym, path tracingu, radiosity.
Spora część efektów świetlnych (takie jak odblaski, odbicia i załamanie światła) ściśle zależy od położenia obserwatora, natomiast oświetlenie globalne dobrze oddaje subtelne cienie. Dlatego też obecnie stosowane są rozwiązania hybrydowe, które pozwalają w bardzo dużym stopniu oddać rzeczywiste efekty świetlne, widziane ludzkim okiem.
Realizm O realizmie oświetlenia decydują następujące elementy:
źródła światła; charakterystyka powierzchni obiektów trójwymiarowych; interakcja światła z obiektami: rzucanie cienia, odbicie, załamanie, rozszczepianie i skupianie światła; interakcja światła z otoczeniem – światło może być tłumione w ośrodku lub rozpraszane.