Hay muchas maneras de representar espacialmente un objeto 3D en la esfera digital, siendo la más común la representación poligonal. La elección del método de representación depende no solo del propósito, sino también de las posibilidades técnicas y, a veces, de la estética visual.
La forma más común de visualizar objetos 3D en ordenadores es definiendo las superficies de los objetos como triángulos o polígonos. Juntos, estos polígonos crean lo que se llama una malla. Los modelos poligonales son los más fáciles de renderizar y visualizar. Se pueden deformar y animar de forma más natural, por eso la mayoría de los juegos y aplicaciones de gráficos por ordenador utilizan alguna variación de este método. El inconveniente es que la malla no es adecuada para representar objetos volumétricos, ya que no hay volumen en el interior.
La palabra "voxel" proviene de la frase "elemento volumétrico", que es básicamente el análogo 3D a los píxeles 2D. Los Voxels dividen el espacio 3D en cubos 3D uniformes: piensa en el aspecto al estilo Minecraft (aunque el juego en realidad no utiliza el renderizado voxel, ya que sigue siendo muy intensivo en recursos). Si los modelos poligonales son como mallas, los voxels son similares a la arcilla porque tienen volumen, lo que es ideal para representar espacios no llenos de homogéneos. Los vocelos se utilizan ampliamente en imágenes volumétricas en medicina y representaciones del terreno en juegos y simulaciones.
Una nube de puntos es un conjunto de puntos de datos en el espacio que representa una forma u objeto 3D, y cada punto tiene su conjunto de coordenadas XYZ. Las nubes de puntos generalmente se producen mediante escáneres 3D o la recopilación de datos Lidar mediante la medición de superficies externas de objetos. Si bien técnicamente podemos renderizarlos e inspeccionarlos directamente, las nubes de puntos a menudo se convierten en mallas poligonales a través de la reconstrucción de superficies. Las nubes de puntos se utilizan para crear mapas geográficos, proporcionar referencias para modelos CAD del mundo real, comparar un modelo informático con la realidad y muchos otros tipos de visualización y animación. En cierto modo, las nubes de puntos son la forma más cercana a cómo funcionan nuestros átomos en la vida real.
La mayoría de los motores 3D modernos utilizan triángulos o polígonos para describir formas. Sin embargo, algunos objetos, como las esferas u otras geometrías curvas, son imposibles de describir con triángulos, ya que la iluminación sale antinatural. El enfoque de campos de distancia firmados (SDF) se basa en la idea de que cada objeto se puede describir con una función matemática. Toma un punto 3D como parámetro y devuelve un valor que indica lo distante que está ese punto de la superficie del objeto. SDF ayuda a superar las limitaciones de los motores 3D y permite crear múltiples transformaciones, incluyendo geometrías de escalado, flexión, torsión y rotación sin perder detalles.