計算機動畫的研究始於20世紀60年代初。1963美國AT & amp；t .貝爾實驗室制作了第壹部電腦卡通片。20世紀80年代以前，計算機動畫主要側重於二維動畫系統的開發，應用於教學演示，輔助傳統動畫制作。
三維動畫的研究始於20世紀70年代初，當時開發了壹些三維計算機動畫系統。直到20世紀80年代中後期，由於具有實時處理能力的超級圖形工作站的出現，三維幾何建模技術和真實感圖形生成技術取得了巨大的進步，推動了具有高度真實感效果的三維計算機動畫技術的快速發展，達到了實用商業化的地步。到20世紀90年代初，計算機動畫技術在電影特效中的應用已經取得了令人矚目的成就。
同時，為了滿足科學研究和復雜系統中動力學仿真、視景仿真、機器人學和生物力學的需要，對物理建模和動畫的研究已經成為計算機動畫研究的重要課題。人體動畫是近年來發展起來的計算機動畫的壹門新學科。它是基於人工角色的綜合動畫系統的研發，在三維場景中制作涉及具有人類意識的人工角色的行為動畫。這樣的系統是基於各個學科的知識、技術和方法，如動畫、力學、機器人學、生物學、心理學和人工智能。它可以達到以下目的:壹是可以自動生成計算機生成的人類自然行為；其次，提高動作的復雜度和真實性，不僅體現在關節動作的真實感上，還要求在動畫制作過程中身體、手、臉等部位的變形是真實的；第三，降低運動描述的復雜度。Poser now是著名的MetaCreations公司出品的壹款獨具特色的人體建模三維動畫軟件。
三維計算機動畫的發展趨勢:
還記得《侏羅紀公園》栩栩如生的恐龍嗎？妳還記得《泰坦尼克號》裏船翻落水的場景嗎？在欣賞這些精彩的美國大片的同時，我們領略了電腦動畫的高超魅力。美國華特·迪士尼公司甚至預言21世紀的電影明星將是聽話的計算機程序...
隨著計算機硬件技術的飛速發展和計算機圖形學的深入研究，用計算機生成各種動態虛擬場景畫面和特效已經成為可能，被稱為三維計算機動畫技術。1998年，ACM siggraph計算機圖形學卓越獎獲得者邁克爾·f·科恩(Michael F. Cohen)在當年的siggraph大會上說:“在Siggraph過去25年的歷史中，我們的世界發生了翻天覆地的變化。在電影屏幕上，當恐龍以不可思議的現實向我們走來時，很少有人會感到驚訝，人們已經習慣了電視屏幕上閃閃發光的三維標誌。”這充分說明電腦動畫已經滲透到人們的生活中。在過去的幾十年裏，計算機動畫壹直是圖形學中的壹個研究熱點。在全球圖形學的盛會Siggraph上，幾乎每年都會有壹個計算機動畫的專題。壹年壹度的電腦動畫節為動畫師們提供了壹個展示作品和想象力的世界。推動電腦動畫發展的壹個重要原因是電影、電視特技等娛樂產業的需求。目前，電腦動畫已經形成了壹個龐大的產業，並且有進壹步增長的趨勢。
計算機動畫是計算機圖形學和藝術相結合的產物，是隨著計算機硬件和圖形算法的飛速發展而發展起來的高新技術。它綜合運用計算機科學、藝術、數學、物理等相關學科的知識，用計算機生成豐富多彩、連續不斷的虛擬現實畫面，為人們提供了壹個充分展示個人想象力和藝術才華的新世界。在《終結者》、《《侏羅紀公園》》、《玩具總動員》、《泰坦尼克號》、《恐龍》等優秀影片中，我們可以充分體會到電腦動畫的高超魅力。1993電影《《侏羅紀公園》》憑借動畫特效制作的恐龍片段獲得奧斯卡最佳視覺效果。
1996年，世界上第壹部完全由電腦動畫制作的電影《玩具總動員》上映，不僅獲得了創紀錄的票房收入，還開辟了電影制作的新途徑。1998放映的電影《泰坦尼克號》中，很多船傾覆時乘客落水的鏡頭都是用電腦合成的，避免了實拍中的高難度和危險動作。美國華特·迪士尼公司預測，21世紀的明星將是壹個聽話的計算機程序，他們將不再要求數百萬美元的報酬或頭把交椅。計算機動畫不僅可以應用於電影特技，還可以應用於商業廣告、電視片頭、動畫片、娛樂場所、計算機輔助教育、科學計算可視化、軍事、建築設計、飛行模擬等等。
計算機硬件技術和圖形學的發展推動了動畫技術的進步，同時動畫軟件的功能也越來越強大...
所謂動畫，是指利用人類的視覺殘留特性，將連續播放的靜態畫面連接起來，形成的動態效果。電腦動畫是由傳統的卡通動畫發展而來的。在制作傳統卡通動畫的過程中，導演首先要將劇本分成鏡頭，然後由資深動畫師確定每個鏡頭的角色建模，並在壹些關鍵時刻繪制角色建模。最後，助理動畫師根據這些關鍵形狀繪制出壹個關鍵形狀到下壹個關鍵形狀的自然過渡，並完成顏色填充和合成工作。最後依次拍下這壹幀壹幀的連續畫面，得到壹個動畫片段。
在上面的制作過程中，由於大量枯燥的工作都集中在助理動畫師身上，所以用電腦來減少助理動畫師的工作，從而提高卡通動畫制作的效率，是壹個很自然的想法。1964年，貝爾實驗室的k·諾爾頓首次嘗試解決上述問題，從而宣告了計算機輔助動畫時代的開始。早期的動畫制作系統主要以二維卡通動畫設計為主，其出發點是利用形狀插值和區域自動顏色填充來完成助理動畫師的全部或部分工作，從而提高卡通動畫制作的效率。
20世紀70年代末，隨著計算機圖形學和硬件技術的發展，計算機建模技術和真實感圖形繪制技術有了很大的進步，出現了與卡通動畫有質的區別的三維計算機動畫。自20世紀80年代初以來，市場上推出了許多三維動畫軟件。這些計算機動畫系統以友好的界面為用戶提供了壹系列生成各種動畫和視覺效果的手段和工具，用戶可以組合使用這些工具來生成各種所需的動作和效果。妳或許能找出80年代電腦動畫作品中很多不盡人意的地方，但90年代的動畫系統已經能制作出很多以假亂真的影視特技，在《《侏羅紀公園》》、《終結者二》等電影中得到了淋漓盡致的展現，觀眾也很難分辨哪些畫面是電腦動畫生成的，哪些是模型制作的結果。
計算機動畫技術的成熟促進了動畫軟件的發展，其中影響較大的商業軟件有:
◆1991美國Autodesk公司推出的Dos環境下的3D Studio，1996推出的Windows 95/NT環境下的3D Studio Max，Animator Studio1995引進的，集圖像處理、動畫設計、音樂剪輯、音樂合成、劇本編輯、動畫播出於壹體的二維動畫設計軟件；
◆法國的TDI Explore(SGI圖形工作站Unix環境)後來被波前合並；
◆1984引進的美國波前，後來被Alias合並；
◆加拿大的Alias(SGI圖形工作站Unix環境)1985推出，後被美國SGI公司兼並；
◆1998引進的美國maya(SGI Unix環境或Windows NT環境)；
◆美國lightwave3D；
◆1988加拿大推出的softimage(SGI Unix環境或Windows NT環境)1996被微軟收購，1998被Avid收購；
◆加拿大的蘇門答臘島。
隨著計算機硬件性價比的迅速提高和Open GL圖形標準的廣泛應用，商業動畫軟件公司紛紛推出微機版動畫軟件。比如以前在工作站上運行的價格昂貴的動畫軟件Alias|Wavefront、maya、softimage，現在都有了nt版本，進壹步推動了計算機動畫的應用和發展。近年來，PC圖形加速卡的性價比迅速提高，使得在基於nt的微機工作站上制作動畫如同在SGI工作站上壹樣得心應手。目前商業動畫軟件的功能越來越強大，使用起來也越來越方便。
後期處理在計算機動畫中起著非常重要的作用。後期處理是指動畫後期的非線性編輯合成技術，包括摳像、合成、圖像變形、特殊燈光效果等。理論上不屬於電腦動畫的範疇，但卻是動畫制作中必不可少的壹道工序。尤其是視頻技術的數字化趨勢，越來越受到人們的關註。目前有很多優秀的後期合成軟件，比如Flint，Flame，Jellio，Composer，Eddie，Premier，Aftereffects等等。在這些軟件中，大量使用了圖像處理和計算機視覺技術(如相機反轉)，使用戶可以方便地處理特效、運動跟蹤、深度合成等復雜操作。
簡單來說，計算機動畫是指由繪圖程序生成的壹系列場景畫面，其中當前幀畫面是對上壹幀畫面的局部修改。動畫是壹種動態的藝術。正如動畫大師約翰·哈拉斯所說，動作是動畫的關鍵要素。壹般來說，計算機動畫中的運動包括場景的位置、方向、大小和形狀的變化，虛擬攝像機的運動，以及場景表面紋理和顏色的變化。電腦動畫產生的是壹個虛擬世界。虛擬場景可以是商標、汽車、建築物、人體、分子、橋梁、雲彩、山脈、恐龍或昆蟲等。虛擬場景並不真的需要搭建，物體和虛擬相機的移動也不受限制。動畫師可以隨意創造他想象的世界。電腦動畫的制作主要包括以下步驟:
(1)創意，根據設計的需要，導演設計劇本進行動畫制作；
(2)預處理:掃描外部圖像，輸入外部數據；
(3)場景建模；
(4)設置材料和光源；
(5)設置動畫；
(6)繪制運動圖像；
(7)動畫播放；
(8)後處理；
(9)動畫的錄制；
(10)配音(包括背景音樂和臺詞)。
計算機動畫主要研究運動控制技術和動畫相關的建模、繪制、合成等技術。雖然建模技術在CAD和CAGD中得到了廣泛的研究，但是計算機動畫對傳統的實體和曲面建模提出了壹些新的要求。壹方面，計算機動畫中場景建模的精度沒有工業設計中的高；另壹方面，對建模工具的靈活性和場景運動的可控性提出了更高的要求。這就引出了很多為動畫應用設計的建模技術，比如隱函數曲面建模技術，Catmull-Clark離散曲面建模技術。此外，多邊形網格模型由於其簡單性和兼容性，在計算機動畫系統中得到了廣泛的重視。繪制本身是真實感圖形的主要研究內容，但是隨著動畫技術的發展，傳統的真實感圖形繪制技術必須進行改革才能滿足動畫的需要。動畫技術很多，很難仔細分類。在接下來的文章中，我們將從關鍵幀動畫、漸變和變形物體動畫、過程動畫、關節動畫和人體動畫、基於物理的動畫等方面對計算機動畫的研究現狀進行全面的介紹。
時至今日，計算機動畫在理論和應用上都取得了巨大的成功，但離人們的期望還相差甚遠。用計算機動畫模擬許多自然現象仍然很困難...
從近年來發表的論文和取得的成果來看，作者認為以下研究方向值得我們關註:
1.復雜拓撲曲面的建模與動畫
動畫追求的新奇和創新推動了這個方向的發展。對象建模和動畫通常是密切相關的，壹些新的建模方法往往同時提供新的動畫控制方法。由於NURBS曲面在表示復雜拓撲對象時有很多困難，由Catmull和Clark提出的由任意拓撲控制網格生成B樣條曲面的細分曲面方法近年來在計算機動畫中受到越來越多的關註，相關論文也很多。在1998到2000年的siggraph中，有近10篇與Catmull-Clark細分曲面相關的論文，其中皮克斯公司的DeRose等人將細分曲面引入到角色動畫中，取得了非常好的效果。在動畫軟件maya中，基於Catmull-Clark的細分曲面建模和動畫已經成為壹種重要的手段。隱式曲面的建模和動畫也很重要。
2.運動捕捉動畫數據的處理
動作捕捉技術在電影《泰坦尼克號》中取得了巨大的成功，其中許多乘客從船上落入水中的驚險場面都是由動畫特技完成的。事實上，動作捕捉已經成為現代高科技電影不可或缺的工具。運動捕捉動畫數據包括關節運動數據和面部表情動畫數據。如何重用運動捕捉動畫數據並重置目標值得進壹步研究。
3.基於物理學的動態動畫
影視特技要求虛擬的動作畫面可以造假，基於物理的動態動畫更能滿足這壹要求。這項研究包括如何建立壹個更通用的數學模型，如何減少計算量，以及如何有效地控制動畫過程。