Oi Daves, tudo bem?
Veja que a sequencia de imagens está mostrando a sequencia do desenvolvimento da cena, por isso a primeira ainda não tem o fundo, mas ele é 3D.
Agora a sua pergunta procede, pois você pode renderizar o fundo separado, e colocar junto na cena em depois num soft de composição, isso é muito usado na TV e no cinema, é raro não ter que compor nada, saindo pronto do 3D.
Mas numa cena simples como essa, é muito melhor já fazer tudo junto.
Em teoria teria como você transferir a radiosidade do fundo renderizado separado, se renderizar também cada parede de frente em HDRI, e usar como textura em Planes envolvendo a cena, mas não vale a pena fazer isso numa ceninha dessa, ainda mais para a Pixar, isso ai renderiza em tempo real lá, tem que render separado quando não tem poder de renderização, ou então em casos realmente complexos que depende da imagem separada em Layers.
Abraços