La synthèse d'image peut-être décrite comme l'intégration du champ lumineux traversant le plan image. Celui-ci est défini par les interactions entre la lumière et l'ensemble des objets et de leur apparence. Ces phénomènes sont très complexes et nécéssitent d'utiliser une intégration numérique (Monte Carlo, ...). Le rendu temps réel pose des contraintes importantes sur les échantillons utilisés (généralement un par pixel), et on se contente généralement du résultat sous-échantillonné. De plus, l'approche par rastérisation employée par les GPU donne une complexité globale par nombre d'objets géométriques.
Nous cherchons donc à donner des représentations de parties d'une scènes, permettant de décrire de manière efficace les interactions lumineuses sur des objets à plusieurs niveaux d'échelles, permettant d'obtenir un rendu plausible et avec un coût indépendant du nombre d'objets représentés.