Shadeレンダラーは自由曲面もポリゴンに変換してレンダリングしてるんだろうとは思いますが

ただのポリゴンではないですね。自由曲面のベジェに対応した法線情報のようなものを持ってるんじゃないかと思います。

左は自由曲面(レンダラーによってポリゴンに分割されている)
右は手動で同じ分割にしたポリゴンです。
ワイヤーフレーム画像では同じですが下のシェーディング画像では自由曲面のほうが曲面と平面の差がはっきり出てますね。
工業製品などで数値入力で正確にエッジの曲面をとる必要があるという人もいるかと思いますが
Shadeにかぎらず一般的なレンダラーはポリゴンをレンダリングする場合、
曲面を構成するポリゴンの一つ隣のポリゴンまでを曲面としてシェーディングするので
細かい事いうと数値入力で正確にエッジをとってもあんまり意味がないのです。
一般的なレンダラーではポリゴンの輪郭とシェーディングは正確には一致しないのです。
その点、Shadeレンダラーは自由曲面で面取りしたエッジであれば意図したとおりにレンダリングされるということです。
法線でコントロールしてるのか、単にポリゴンを切り離してるだけかもしれませんが
少なくとも平面と曲面をモデルどおりにレンダリングしてくれるようです。
ある意味CAD向けというか、そのあたりにこだわりを持った人が作ってるんでしょう。
とはいっても、これは曲面と平面をちゃんと区別してくれるというだけであって、
もともとどのレンダラーもポリゴン1枚1枚で見ればそんな正確にシェーディングしてるわけじゃないと思いますけどね。
フォンシェーディングとかグローシェーディングとか言いますけどね。どう使い分けられてるのか知らないです。