Quan un artista vol representar una escena sobre una superfície plana, l'aspecte més important del procés, que donarà profunditat i realisme a l'obra, és la representació de la llum. Ja que la llum és allò que ens permetria veure l'escena si la tinguéssim al davant, la comprensió del funcionament d'aquest fenòmen tan complex és del tot imprescindible si l'artista vol capturar o bé recrear del no res aquesta escena, de tal manera que la persona que vegi el resultat final pugui captar en aquella imatge el mateix que veuria (o que l'artista voldria que veiés) si es trobés davant de l'escena original, fos aquesta real o fictícia.

Des de l'antiguitat, els artistes han estudiat la llum de la mateixa manera que la perspectiva: cal entendre les seves pautes de comportament per saber on realçar els colors i on enfosquir les ombres. Dels frescos de Pompeia, primers exemples de pintura amb "profunditat lluminosa", passant pels grans mestres del renaixement, capaços de dominar la tècnica fins a donar tota una nova dimensió expressiva a les seves pintures amb l'ús de llums i ombres; dels inicis de la fotografia i el cinema, on trobar la manera correcta d'il·luminar una escena esdevé clau en l'obtenció del resultat final, arribem a l'era digital, en que el problema trascendeix a haver de trobar com calcular l'efecte que ha de produïr una llum que no existeix sobre una escena feta íntegrament de zeros i uns.

Com que tot allò sobre el que es pretén aplicar la llum en infografia és virtual (no existeix com a entitat tangible) el que s'intenta és trobar un model de llum més o menys general que permeti prou flexibilitat com per generar qualsevol imatge. Amb això en ment, es plantegen uns quants tipus fonamentals de fonts de llum.

La llum global o ambient il·lumina totes les superfícies de la mateixa manera, sense tenir en compte distància ni orientació: aquest tipus de llum no té un origen concret en l'espai i, per tant, no produeix ombres, la qual cosa resulta poc realista, però es fa servir en complementació amb altres tipus de llum per donar una base de visibilitat a la imatge. Sense una component de llum ambiental, les imatges quedarien massa fosques, perquè la "verdadera" il·luminació ambiental, la que, en el món físic, resulta de la llum reflexada en totes direccions per tots els objectes, i que és el que ens permet veure-hi, resulta computacionalment inviable. Per tant, la llum ambient és un mètode ràpid i senzill que permet simular entorns amb il·luminació diürna, en que totes les superfícies han de ser il·luminades per igual, i que pot ser millorat aleshores combinant-ho amb altres tipus d'il·luminació.

L'altre tipus bàsic de llum és la puntual, una font que té origen en un punt de l'espai, l'efecte de la qual depèn de l'angle amb que incideix sobre les superfícies que il·lumina: com més perpendicularment, més intensitat de color adquireix aquell punt de la superfície. Aquest tipus produeix ombrejats, i per tant, a diferència de la llum ambiental, dóna molta més profunditat als objectes. A més se li pot afegir un "fade-off" de manera que els objectes més llunyans a la font quedin menys il·luminats; i el fet que tingui un origen determinat permet que els objectes que s'interposen entre aquest origen i altres objectes puguin projectar ombres sobre els segons, tècnica coneguda amb el nom de "stencil shadowing", que consisteix en trobar les interseccions entre els objectes sobre els quals cauen les ombres i les rectes que uneixen la font de llum amb els objectes que produeixen aquestes ombres.

Existeixen també altres tipus de llum, que no són més que variacions dels dos tipus bàsics, com els focus o "spotlights" que dirigeixen la llum seguint un vector determinat en comptes de en totes direccions, o les "area lights" que intenten aconseguir ombres més suaus calculant les ombres produides per varies fonts de llum molt properes entre sí, i fent un promig del resultat.

Els efectes d'ombrejat, que no les ombres, que aquestes fonts de llum produeixen sobre els objectes (és a dir, el canvi de color respecte al color base de les seves superfícies) es calcula, com ja hem comentat, tenint en compte l'angle format per la llum incident i el vector normal a la superfície. En els models 3D més habituals, les superfícies estàn formades per polígons plans, però es poden fer servir tècniques, com l'ombrejat de Phong, per interpolar el vector normal al llarg de la superfície, amb l'objectiu d'aconseguir l'aspecte d'una superfície corbada i de suavitzar les arestes que uneixen els polígons, obtenint així un degradat continu en la il·luminació.

Altres tècniques, com el "bumpmapping", que consisteix també en modificar el valor del vector normal en els diferents punts de la superfície il·luminada, permeten obtenir un aspecte de relleu basat només en el comportament de la llum, sense haver de recórrer a una modificació geomètrica de la superfície, que comportaria un cost massa gran tant a nivell de treball de modelatge com de tamany en disc i memòria ocupat pel model final i de temps requerit per renderitzar la imatge resultant.

Per a fer aquest renderitzat de la imatge resultant existeixen dos algorismes fonamentals: el de projecció i rasteritzat de polígons, usat en aplicacions en temps real, i el "raytracing" o traçat de rajos, que té uns requeriments de potència de càlcul massa grans com per aplicar-lo en temps real, però que és el més acurat a l'hora de simular el comportament físic de la llum, i per tant a l'hora d'aconseguir els resultats més realistes. El traçat de rajos consisteix en el següent: primer es construeix l'escena en memòria mitjançant equacions matemàtiques en comptes de només vèrtexs i arestes. Aleshores, per cada punt de la pantalla, es simula el recorregut d'un raig de llum que surt de la càmera en la direcció corresponent. Quan aquest raig intersecta amb una superfície en un punt, es calcula la normal a la superfície en aquest punt i s'assigna un color basat en el material de l'objecte i en la posició de les fonts de llum que afecten al punt. Això comporta un nombre molt gran de càlculs per cada punt de la pantalla, cosa que ralentitza bastant el procés en quant l'escena adquireix una certa complexitat geomètrica. No obstant, aquesta forma de simular la llum basat en interseccions entre equacions permet aplicar altres tècniques més avançades d'il·luminació que produeixen imatges d'un realisme sense precedents. Dues d'aquestes tècniques són la "radiosity light" i el "photon mapping".

Tant l'una com l'altra pretenen simular de la manera més acurada possible l'efecte produït per la llum ambiental en el món físic; la llum que s'origina en una font i va a parar a un punt d'una superfície no es limita a il·luminar aquest punt, sinó que una part és reflexada en totes direccions i actúa, per tant, com una nova font de llum. La llum reflexada d'aquesta manera és, a la vegada, reflexada per les superfícies que il·lumina, i així indefinidament. Evidentment no es poden dur a terme els infinits càlculs necessaris per a modelar aquest comportament. Per això, aquestes dues tècniques opten pel que es coneix com a "mètode Monte-Carlo". Aquest té moltes variants, però la idea bàsica consisteix en emetre un nombre finit de rajos de llum en direccions aleatòries i calcular-ne tots els rebots fins que arriben al destí (el recorregut pot ser tant del focus de llum fins a la càmera com a l'inrevés: el que compta són els punts de rebot). Un cop calculats, s'integra el resultat i s'obté una aproximació, la fidelitat de la qual depèn de la quantitat de rajos emesos. Com que, per obtenir resultats bons, el nombre de rajos emesos ha de ser de l'ordre de milers a milions, i cada un d'ells pot rebotar moltes vegades abans d'acabar el recorregut, aquestes tècniques es fan extremadament costoses a nivell computacional, però són ampliament usades en la indústria del cinema 3D i en el camp dels videojocs i altres, per obtenir presentacions d'una qualitat visual sorprenent.

En resum podem dir que la infografia ha trobat fins ara nombroses tècniques per simular aquest fenòmen tan important que és la llum, aptes per a tots els àmbits d'aplicacions diferents. Però també cal dir que és encara una ciència jove, i que el maquinari avança a passes gegants, o sigui que no ens hem d'extranyar si ben aviat tot això aconsegueix superar els seus propis límits i sorprendre'ns encara més.