La simulation d'éclairage basée sur des modèles tridimensionnels représente la méthode d'étude la plus compliquée et la plus révélatrice. Les programmes utilisés pour cela disposent de modules de modélisation complexes, afin de pouvoir entrer la géométrie ou ils la prennent en charge à partir d'autres applications. En particulier pour définir les propriétés des matières et régler l'éclairage de la lumière du jour et la lumière artificielle, des différentiations précises sont possibles et nécessaires. Le degré de réalité de telles simulations peut être comparé avec des photographies. Le nombre de paramètres à définir est très important et cache certaines sources d'erreur possibles. Cependant, ces programmes sont des outils d'étude très performants.