Существующее программное обеспечение может использовать несколько алгоритмов для получения конечного изображения. Разработано четыре группы методов, более эффективных, чем моделирование всех лучей света, освещающих сцену:

• Растеризация (англ. rasterization) и метод сканирования строк (англ. scanline rendering). Визуализация производится проецированием объектов сцены на экран без рассмотрения эффекта перспективы относительно наблюдателя.

• Рейкастинг (англ. ray casting). Сцена рассматривается как наблюдаемая из определённой точки. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пикселя на двумерном экране. При этом лучи прекращают распространяться (в отличие от метода обратного трассирования), когда достигают любого объекта сцены либо её фона. Возможно применение очень простых техник добавления оптических эффектов или внесения эффекта перспективы.

• Глобальное освещение (англ. global illumination, radiosity). Использует математику конечных элементов, чтобы симулировать диффузное распространение света от поверхностей и при этом достигать эффекта "мягкости" освещения.

• Трассировка лучей (англ. ray tracing) похожа на метод бросания лучей. Из точки наблюдения на объекты сцены направляются лучи, с помощью которых определяется цвет пикселя на двумерном экране. Но при этом луч не прекращает распространяться, а разделяется на три компоненты луча, каждый из которых вносит свой вклад в цвет пикселя на двумерном экране: отражённый, теневой и преломленный. Количество таких разделений на компоненты определяет глубину трассирования и влияет на качество и фотореалистичность изображения. Благодаря своим концептуальным особенностям, метод позволяет получать очень фотореалистичные изображения, но при этом он очень ресурсоёмкий, и процесс визуализации занимает значительное время.

Чтобы получить достаточно качественное и фотореалистичное изображение за приемлемые затраты вычислительных ресурсов, передовое программное обеспечение обычно совмещает в себе несколько техник.