La imagen 3D es un proceso para renderizar una imagen tridimensional en una superficie bidimensional creando la ilusión óptica de profundidad. Por lo general, las imágenes en 3D utilizan dos lentes de cámara fija o en movimiento a una pequeña distancia para fotografiar un objeto tridimensional. El proceso duplica efectivamente la visión estereoscópica de los ojos humanos. La imagen se reproduce como dos imágenes planas que los ojos de los espectadores ven por separado, creando una ilusión visual de profundidad cuando sus cerebros combinan las imágenes en una sola.

Las imágenes en 3D permiten que las superficies planas, como las pantallas de cine, aparezcan en tres dimensiones.

El lugar donde se superponen las imágenes izquierda y derecha es el punto de convergencia. Este punto suele ser el tema de la imagen, ya que es la parte más clara de la imagen. Los objetos en el punto de convergencia parecen existir en la pantalla de superficie. A medida que los objetos de las imágenes en 3D se alejan del punto de convergencia, aparecen más cerca o más lejos del espectador, creando la ilusión de profundidad.

Las imágenes en 3D se producen como dos imágenes separadas vistas una al lado de la otra o como una sola imagen con dos elementos superpuestos. En la estereoscopía, se colocan dos fotografías estáticas una al lado de la otra y el espectador mira las imágenes izquierda y derecha con cada ojo por separado. La fotografía estéreo se remonta al desarrollo temprano de la fotografía. Este es un proceso más simple de imágenes 3D que solo requiere dos cámaras fijas para producir dos imágenes estáticas. Estas imágenes también pueden ser vistas por cada ojo de forma independiente sin la ayuda de un equipo óptico.

Un estereoscopio es un dispositivo que mantiene las imágenes estereoscópicas en una sola tarjeta o las proyecta a la distancia adecuada para que el espectador vea las imágenes en tres dimensiones. Para ver la imagen en tres dimensiones sin un estereoscopio, el espectador puede mirar ambas imágenes una al lado de la otra y cruzar los ojos hasta que las imágenes se fusionen. En la superposición combinada, aparecen tres imágenes, la mitad de las cuales aparece en tres dimensiones.

Las imágenes en 3D individuales, como las que se utilizan en las películas en 3D, se proyectan en una pantalla y generalmente se ven con equipos ópticos especializados como gafas 3D o lentes polarizados que dividen las dos imágenes para cada ojo. A simple vista, estas imágenes parecen una doble exposición. Las primeras películas en 3D usaban filtros rojos y cian. Las gafas 3D contenían lentes de color rojo y cian, eliminando la imagen producida por el otro filtro creando una imagen separada para cada ojo.

En cambio, las imágenes en 3D modernas dividen la imagen con la ayuda de lentes polarizados. El proceso es esencialmente el mismo, pero no distorsiona los colores de la imagen como lo hacen los filtros rojo y cian. Los programas de software crean imágenes en 3D con diversas técnicas para crear la ilusión de movimiento, moviendo los objetos más cerca de la vista que los más alejados.