El 3D es una herramienta gráfica, que emula entornos reales de manera vectorial, a través de mallas de alambre virtuales que a la vez son polígonos que crean la superficie de los objetos, con los mapeos de imagen en sus superficies, o sea pegando fotos de texturas en el modelo 3d, dan una apariencia muy cercana a la real.
Estos programas son muy útiles en muchos campos de estudio, ya que nos permite crear prototipos y modelos virtuales para después construirlos en la vida real, hablamos de diseño de todo tipo de cosas desde pequeños tornillos hasta complejos sistemas para aeronaves, maquinarias, edificios y ciudades, animaciones medicas, pruebas físicas, etc., lo que se puede hacer con estas herramientas es tan variado como lo es el mismo universo, además podemos hacer animaciones con personajes, o emulando acciones físicas como gravedad, viento, reflexión, líquidos, pelo, etc.
También tenemos cámaras de cine virtuales, con varios tipos de lentes y calidades de salida a video, desde el mas básico para la web hasta el mas profesional para cine de alta definición, grabando dentro de escenarios virtuales, con paneos, tomas aéreas y travels de cámara totalmente controlables y ajustables, no hay limites.
Uno de los avances más grandes que vemos en estos programas, es el control de la luz, podemos modificar escenas completamente con focos y luces de diversas calidades creando espacios formas, sobras, reflexiones y texturas muy similares a la realidad.
Algunos programas se estudian por secciones o módulos, ya que cada modulo cuenta con su propia ciencia, hablamos casi de manera textual, pues podemos seguir un sistema común de trabajo que seria:
Modelado, Texturizados, Iluminación y fotografía, animación y dirección de cámaras, salidas a render o video final y post producción.
Como vemos son labores bastante complejas por lo que es muy recomendable dedicarse a un modulo a la vez, las grandes producciones en 3d requieren de equipos muy grandes tanto de especialistas como de artistas y grandes inversiones en equipos ya que la imagen puede ser demasiado pesada en su salida final.
Existen actualmente las llamadas granjas de render que hacen el trabajo rudo por ti, son computadoras conectadas unas con otras que solo utilizan sus procesadores para esta función, hablamos de grandes computadoras con grandes procesadores conectadas trabajando en un solo archivo, solo tienes que mandar tu archivo final y ellos te entregan el render en video, listo para trabajarlo en la post producción esto es algo que nos puede ahorrar mucho tiempo y dinero, ya que no tenemos que invertir tanto dinero en procesadores para el render.
Tomando en cuanta que 1 segundo de cine son 24 cuadros o fotos, hay renders que tardan 13 o 14 horas por un cuadro en una computadora digamos normal para diseño imagínate hacer una animación de 10 min. Nos llevaría una eternidad.
Entre los programas mas usados se encuentran:
Maya
Cinema 4d
3D Max
LigthWave
Poser (diseño de personajes y animación)
Zbrush
Vue
SketchUp
Modo
Carrara
Bryce (entornos)
Te recomiendo que investigues que software se adecua mas a tus necesidades, ya que algunos son para cosas especificas como arquitectura, diseño de interiores etc.
Aquí pongo algunas imágenes que he hecho en 3d:
MOSTROS Acuarelas y mixta sobre tela 100 x 90 cm
Lucha - Oleo y Mixta sobre tela 100 x 90 cm. 
Tigre Acrilico sobre tela 100cm. x 90 cm.
