Historia de la animación por computadora

John Whitney Sr. (1917–1995) fue un animador, compositor e inventor estadounidense, ampliamente considerado como uno de los padres de la animación por computadora. ^{[ 1 ]} En las décadas de 1940 y 1950, él y su hermano James crearon una serie de películas experimentales hechas con un dispositivo personalizado basado en antiguas computadoras analógicas antiaéreas ( predictores Kerrison ) conectadas por servomecanismos para controlar el movimiento de luces y objetos iluminados, el primer ejemplo de fotografía de control de movimiento . Una de las obras más conocidas de Whitney de este período inicial fue la secuencia de títulos animados de la película Vértigo de Alfred Hitchcock de 1958 , ^{[ 2 ]} en la que colaboró ​​con el diseñador gráfico Saul Bass . En 1960, Whitney fundó su compañía Motion Graphics Inc., que se centró principalmente en la producción de títulos para cine y televisión, mientras continuaba con más trabajos experimentales. En 1968, su innovadora técnica de fotografía con modelos controlados por movimiento se utilizó en la película de Stanley Kubrick , 2001: Una odisea del espacio , y también para la técnica de fotografía de escaneo de hendidura utilizada en el final de la película, "Star Gate".

Una de las primeras computadoras digitales programables fue SEAC (Standards Eastern Automatic Computer), que entró en servicio en 1950 en la Oficina Nacional de Estándares (NBS) en Maryland, EE. UU. ^{[ 3 ] [ 4 ]} En 1957, el pionero de la informática Russell Kirsch y su equipo presentaron un escáner de tambor para SEAC, para "rastrear variaciones de intensidad sobre las superficies de las fotografías", y así crearon la primera imagen digital escaneando una fotografía. La imagen, que mostraba al hijo de tres meses de Kirsch, constaba de tan solo 176 × 176 píxeles . Utilizaron la computadora para extraer dibujos lineales, contar objetos, reconocer tipos de caracteres y mostrar imágenes digitales en la pantalla de un osciloscopio . Este avance puede considerarse el precursor de todas las imágenes digitales posteriores, y reconociendo la importancia de esta primera fotografía digital, la revista Life la incluyó en 2003 como una de las "100 fotografías que cambiaron el mundo". ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Desde finales de la década de 1950 hasta principios de la de 1960, las computadoras centrales digitales se generalizaron en grandes organizaciones y universidades, y cada vez más se equiparon con dispositivos de trazado gráfico y pantallas gráficas. En consecuencia, se abrió un nuevo campo de experimentación.

En 1960, en el Instituto Real Sueco de Tecnología, se creó una animación vectorial de 49 segundos de un automóvil circulando por una autopista proyectada, utilizando la computadora BESK . La consultora Nordisk ADB, proveedora de software para la Real Agencia Sueca de Construcción de Carreteras y Aguas, se percató de que disponía de todas las coordenadas necesarias para dibujar la perspectiva desde el asiento del conductor de una autopista que conectaría Estocolmo con Nacka. Frente a un osciloscopio digital especialmente diseñado, con una resolución de aproximadamente 1 megapíxel,  se montó una cámara de 35 mm con un cargador extendido sobre un soporte fabricado a medida. La cámara era controlada automáticamente por la computadora, que enviaba una señal a la cámara cuando se introducía una nueva imagen en el osciloscopio. Se tomaba una imagen cada veinte metros (yardas) del recorrido virtual. El resultado fue un viaje ficticio por la autopista virtual a una velocidad de 110  km/h (70  mph). La breve animación se emitió el 9 de noviembre de 1961, en horario estelar, en el noticiero nacional Aktuellt. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Bell Labs, en Murray Hill, Nueva Jersey, fue un centro de investigación líder en gráficos por computadora, animación por computadora y música electrónica desde sus inicios a principios de la década de 1960. Inicialmente, los investigadores estaban interesados ​​en las capacidades de la computadora, pero los resultados del trabajo visual producido por la computadora durante este período consagraron a personas como Edward Zajac, Michael Noll y Ken Knowlton como artistas pioneros de la informática.

Edward Zajac produjo una de las primeras películas generadas por computadora en Bell Labs en 1963, titulada A Two Gyro Gravity Gradient attitude control System , que demostró que un satélite podía estabilizarse para tener siempre un lado orientado hacia la Tierra mientras orbitaba. ^{[ 9 ]}

Ken Knowlton desarrolló el sistema de animación Beflix (Bell Flicks) en 1963, que se utilizó para producir docenas de películas artísticas de los artistas Stan VanDerBeek , Knowlton y Lillian Schwartz . ^{[ 10 ]} En lugar de programación pura, Beflix funcionaba utilizando "primitivas gráficas" simples, como dibujar una línea, copiar una región, rellenar un área, hacer zoom en un área, y cosas por el estilo.

En 1965, Michael Noll creó películas estereográficas en 3D generadas por computadora, incluyendo un ballet de figuras de palitos moviéndose en un escenario. ^{[ 11 ]} Algunas películas también mostraron hiperobjetos de cuatro dimensiones proyectados a tres dimensiones. ^{[ 12 ]} Alrededor de 1967, Noll utilizó la técnica de animación 4D para producir secuencias de títulos animadas por computadora para el cortometraje comercial Incredible Machine (producido por Bell Labs) y el especial de televisión The Unexplained (producido por Walt DeFaria). ^{[ 13 ]} Muchos proyectos en otros campos también se emprendieron en este tiempo.

En la década de 1960, William Fetter era diseñador gráfico para Boeing en Wichita y se le atribuye haber acuñado la frase "Gráficos por computadora" para describir su trabajo en Boeing en ese momento (aunque Fetter mismo se lo atribuyó a su colega Verne Hudson). ^{[ 14 ] [ 15 ]} El trabajo de Fetter incluyó el desarrollo en 1964 de descripciones ergonómicas del cuerpo humano que son precisas y adaptables a diferentes entornos, lo que dio como resultado las primeras figuras animadas en 3D con estructura alámbrica . ^{[ 16 ] [ 17 ]} Estas figuras humanas se convirtieron en una de las imágenes más icónicas de la historia temprana de los gráficos por computadora y a menudo se las conocía como el "Hombre Boeing". Fetter murió en 2002.

Ivan Sutherland es considerado por muchos como el creador de los gráficos interactivos por computadora y un pionero de internet. Trabajó en el Laboratorio Lincoln del MIT ( Instituto Tecnológico de Massachusetts ) en 1962, donde desarrolló un programa llamado Sketchpad I , que permitía al usuario interactuar directamente con la imagen en la pantalla. Esta fue la primera interfaz gráfica de usuario y se considera uno de los programas informáticos más influyentes jamás escritos por una persona. ^{[ 18 ]}

Utah fue un importante centro de animación por computadora durante este período. La facultad de ciencias de la computación fue fundada por David Evans en 1965, y muchas de las técnicas básicas de gráficos por computadora en 3D se desarrollaron aquí a principios de la década de 1970 con financiación de ARPA ( Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada ). Los resultados de la investigación incluyeron sombreado de Gouraud, Phong y Blinn, mapeo de texturas, algoritmos de superficies ocultas , subdivisión de superficies curvas , hardware para dibujo de líneas en tiempo real y visualización de imágenes rasterizadas, y los primeros trabajos de realidad virtual. ^{[ 19 ]} En palabras de Robert Rivlin en su libro de 1986, The Algorithmic Image: Graphic Visions of the Computer Age , "casi todas las personas influyentes en la comunidad moderna de gráficos por computadora pasaron por la Universidad de Utah o tuvieron contacto con ella de alguna manera". ^{[ 20 ]}

Gráficos 3D sombreados

A mediados de la década de 1960, uno de los problemas más difíciles en gráficos por computadora era el problema de las "líneas ocultas" : cómo renderizar un modelo 3D eliminando correctamente las líneas que no deberían ser visibles para el observador. ^{[ 21 ]} Uno de los primeros enfoques exitosos para esto fue publicado en la Conferencia Conjunta de Computación de Otoño de 1967 por Chris Wylie, David Evans y Gordon Romney, y demostró objetos 3D sombreados como cubos y tetraedros . ^{[ 22 ]} Una versión mejorada de este algoritmo fue demostrada en 1968, incluyendo renderizaciones sombreadas de texto 3D, esferas y edificios. ^{[ 23 ]}

Una animación 3D sombreada por computadora de un cubo Soma de colores explotando en pedazos fue creada en la Universidad de Utah como parte de la disertación doctoral de Gordon Romney de 1969, junto con representaciones sombreadas de texto 3D, gráficos 3D, camiones, barcos y edificios. ^{[ 24 ]} Este trabajo también acuñó el término "renderizado" en referencia a los dibujos por computadora de objetos 3D. Otro algoritmo de sombreado 3D fue implementado por John Warnock para su disertación de 1969. ^{[ 25 ]}

Gary Watkins desarrolló un algoritmo de sombreado en tiempo real para su tesis doctoral de 1970, que sirvió de base para la técnica de sombreado de Gouraud , desarrollada al año siguiente. ^{[ 26 ] [ 27 ]} La tesis doctoral de Robert Mahl de 1970 en la Universidad de Utah describió el sombreado suave de superficies cuádricas . ^{[ 28 ]}

Otras innovaciones en gráficos 3D sombreados en la Universidad de Utah incluyeron una técnica de sombreado más realista por Bui Tuong Phong para su disertación en 1973 y el mapeo de texturas por Edwin Catmull para su disertación de 1974. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

En 1968, Ivan Sutherland se asoció con David Evans para fundar la empresa Evans & Sutherland . Ambos eran profesores del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Utah, y la empresa se creó para producir nuevo hardware diseñado para ejecutar los sistemas que se desarrollaban en la Universidad. Muchos de estos algoritmos dieron lugar posteriormente a la generación de implementaciones de hardware significativas, como el Geometry Engine , el Head-mounted display , el Frame buffer y los simuladores de vuelo . ^{[ 35 ]} La mayoría de los empleados eran estudiantes activos o antiguos, entre ellos Jim Clark, quien fundó Silicon Graphics en 1981, Ed Catmull , cofundador de Pixar en 1979, y John Warnock de Adobe Systems en 1982.

En 1968, un grupo de físicos y matemáticos soviéticos, liderado por N. Konstantinov, creó un modelo matemático para el movimiento de un gato. En una computadora BESM-4, diseñaron un programa para resolver las ecuaciones diferenciales ordinarias de este modelo. La computadora imprimió cientos de fotogramas en papel utilizando símbolos del alfabeto, que posteriormente se filmaron en secuencia, creando así la primera animación por computadora de un personaje: un gato caminando. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

Charles Csuri , artista de la Universidad Estatal de Ohio (OSU), comenzó a experimentar con la aplicación de gráficos por computadora al arte en 1963. Sus esfuerzos dieron como resultado un destacado laboratorio de investigación de CGI que recibió financiación de la Fundación Nacional de Ciencias y otras agencias gubernamentales y privadas. El trabajo en la OSU giraba en torno a lenguajes de animación, entornos de modelado complejos, interfaces centradas en el usuario, descripciones de movimiento humano y de criaturas, y otras áreas de interés para la disciplina. ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}

En julio de 1968, la revista de arte Studio International publicó un número especial titulado Cybernetic Serendipity – The Computer and the Arts , que catalogó una colección exhaustiva de elementos y ejemplos de trabajos realizados en el campo del arte informático en organizaciones de todo el mundo, y mostrados en exposiciones en Londres, Reino Unido, San Francisco, California y Washington, D.C. ^{[ 41 ] [ 42 ]} Esto marcó un hito en el desarrollo del medio y fue considerado por muchos como de amplia influencia e inspiración. Además de todos los ejemplos mencionados anteriormente, otras dos imágenes icónicas particularmente conocidas de este ámbito incluyen Chaos to Order ^{[ 43 ]} de Charles Csuri (a menudo denominado Colibrí ), creado en la Universidad Estatal de Ohio en 1967, ^{[ 44 ]} y Running Cola is Africa ^{[ 45 ]} de Masao Komura y Koji Fujino, creado en el Computer Technique Group, Japón, también en 1967. ^{[ 46 ]}

La primera máquina que logró una amplia repercusión en los medios fue Scanimate , un sistema de animación analógica por computadora diseñado y construido por Lee Harrison de Computer Image Corporation en Denver. Desde aproximadamente 1969, los sistemas Scanimate se utilizaron para producir gran parte de la animación basada en video que se veía en televisión en comerciales, títulos de programas y otros gráficos. Podía crear animaciones en tiempo real , una gran ventaja sobre los sistemas digitales de la época. ^{[ 47 ]} El estudio de animación estadounidense Hanna-Barbera experimentó con el uso de Scanimate para crear una forma temprana de estilo de recorte digital . Un clip de artistas usando la máquina para manipular imágenes escaneadas de personajes de Scooby-Doo , escalando y deformando la obra de arte para simular animación, está disponible en Internet Archive . ^{[ 48 ]}

La Junta Nacional de Cine de Canadá , que ya era un centro mundial para el arte de la animación, también comenzó a experimentar con técnicas informáticas en 1969. ^{[ 49 ]} El más conocido de los primeros pioneros en esto fue el artista Peter Foldes , quien completó Metadata en 1971. Esta película consistía en dibujos animados que cambiaban gradualmente de una imagen a la siguiente, una técnica conocida como "interpolación" (también conocida como "intermediación" o "morfosis"), que también apareció en varios ejemplos de arte anteriores durante la década de 1960. ^{[ 50 ]} En 1974, Foldes completó Hunger / La Faim , que fue una de las primeras películas en mostrar renderizado de relleno sólido (escaneo rasterizado) y fue galardonada con el Premio del Jurado en la categoría de cortometraje en el Festival de Cine de Cannes de 1974 , así como una nominación al Premio de la Academia. Foldes y la Junta Nacional de Cine de Canadá emplearon tecnología informática pionera de fotogramas clave desarrollada en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) por el científico Nestor Burtnyk en 1969. Burtnyk y su colaboradora Marceli Wein recibieron el Premio de la Academia en 1997 en reconocimiento a su papel en este campo. ^{[ 51 ]} El equipo del NRC también contribuyó con secuencias de animación de gran relevancia a la célebre serie documental de la BBC, El ascenso del hombre (1973). ^{[ 52 ]}

El Atlas Computer Laboratory, cerca de Oxford, fue durante muchos años una importante instalación para la animación por computadora en Gran Bretaña. ^{[ 53 ]} El primer dibujo animado de entretenimiento fue The Flexipede , de Tony Pritchett, que se mostró por primera vez al público en la exposición Cybernetic Serendipity en 1968. ^{[ 54 ]} El artista Colin Emmett y el animador Alan Kitching desarrollaron por primera vez la representación de color sólido relleno en 1972, en particular para la animación del título del programa de televisión The Burke Special de la BBC .

En 1973, Kitching desarrolló un software llamado "Antics", que permitía a los usuarios crear animaciones sin necesidad de programación. ^{[ 55 ] [ 56 ]} El paquete se basaba en gran medida en las técnicas convencionales de "cel" (celuloide), pero con una amplia gama de herramientas que incluían efectos de cámara y gráficos, interpolación ("intermediación"/"transformación"), uso de figuras esqueléticas y superposiciones de cuadrícula. Cualquier número de dibujos o celdas podía animarse a la vez "coreografiándolos" de formas ilimitadas mediante diversos tipos de "movimientos". En ese momento, solo se disponía de salida de plotter en blanco y negro, pero Antics podía producir salida a todo color utilizando el proceso de tres tiras Technicolor . De ahí que el nombre Antics se acuñara como acrónimo de ANimated Technicolor - Image Computer System (Sistema de Computadora de Imagen Technicolor Animada ). ^{[ 57 ]} Antics se utilizó para muchos trabajos de animación, incluyendo el primer documental completo Finite Elements , realizado para el propio Atlas Lab en 1975. ^{[ 58 ]}

Desde principios de la década de 1970, gran parte del énfasis en el desarrollo de la animación por computadora se centró en un realismo cada vez mayor en las imágenes 3D y en los efectos visuales diseñados para su uso en largometrajes.

La primera película en utilizar el procesamiento digital de imágenes fue Westworld , de 1973 , una película de ciencia ficción escrita y dirigida por el novelista Michael Crichton , en la que robots humanoides viven entre los humanos. ^{[ 59 ]} John Whitney, Jr. y Gary Demos, de Information International, Inc., procesaron digitalmente la fotografía cinematográfica para que pareciera pixelada y representara el punto de vista del androide Pistolero . El retrato cinematográfico en bloques se logró utilizando el proceso de tres tiras Technicolor para separar el color de cada fotograma de las imágenes originales, luego escaneándolas para convertirlas en bloques rectangulares según sus valores tonales y, finalmente, transfiriendo el resultado a la película. El proceso se describió en el artículo de American Cinematographer «Detrás de escenas de Westworld». ^{[ 60 ]}

Sam Matsa, cuya trayectoria en gráficos comenzó con el proyecto APT en el MIT junto a Doug Ross y Andy Van Dam, solicitó a la Association for Computing Machinery (ACM) la creación de SIGGRAPH (Special Interest Group on Computer Graphics), precursora de ACM SIGGRAPH en 1967. ^{[ 61 ]} En 1974, se inauguró la primera conferencia SIGGRAPH sobre gráficos por computadora. Esta conferencia anual pronto se convirtió en el foro dominante para la presentación de innovaciones en el campo. ^{[ 62 ] [ 63 ]}

El primer uso de imágenes de estructura alámbrica 3D en el cine comercial fue en la secuela de Westworld , Futureworld (1976), dirigida por Richard T. Heffron . Esta presentaba una mano y un rostro generados por computadora creados por los estudiantes de posgrado de la Universidad de Utah Edwin Catmull y Fred Parke que habían aparecido inicialmente en su corto experimental de 1972 A Computer Animated Hand . ^{[ 64 ]} La misma película también presentaba fragmentos del corto experimental de 1974 Faces and Body Parts . El cortometraje animado Great , ganador del Premio de la Academia en 1975 , sobre la vida del ingeniero victoriano Isambard Kingdom Brunel , contiene una breve secuencia de un modelo de estructura alámbrica giratorio del proyecto final de Brunel, el barco de vapor de hierro SS Great Eastern . La tercera película en utilizar esta tecnología fue Star Wars (1977), escrita y dirigida por George Lucas , con imágenes de estructura alámbrica en las escenas con los planos de la Estrella de la Muerte, las computadoras de puntería en los cazas X-wing y en la nave espacial Halcón Milenario .

La película de Walt Disney , El agujero negro (1979, dirigida por Gary Nelson ), utilizó la técnica de renderizado alámbrico para representar el agujero negro que da título a la película, empleando equipos de los ingenieros de Disney. Ese mismo año, la película de ciencia ficción y terror Alien , dirigida por Ridley Scott , también utilizó gráficos de modelos alámbricos, en este caso para representar los monitores de navegación de la nave espacial. El metraje fue producido por Colin Emmett y Brian Wyvill en el Laboratorio de Computación Atlas. ^{[ 65 ]}

Aunque los Laboratorios Lawrence Livermore en California son conocidos principalmente como un centro de investigación científica de alto nivel, continuaron produciendo avances significativos en animación por computadora durante este período. En particular, Nelson Max, quien se unió al Laboratorio en 1971, y cuya película de 1976, Turning a sphere inside out, es considerada una de las primeras películas clásicas del medio (International Film Bureau, Chicago, 1976). ^{[ 66 ]} También produjo una serie de animaciones de modelos moleculares de "aspecto realista" que sirvieron para demostrar el futuro papel de las CGI ( imágenes generadas por computadora ) en la visualización científica. Sus intereses de investigación se centraron en el realismo en imágenes de la naturaleza, gráficos moleculares, animación por computadora y visualización científica en 3D. Posteriormente, se desempeñó como director de gráficos por computadora para los pabellones de Fujitsu en la Expo 85 y 90 en Japón. ^{[ 67 ] [ 68 ]}

En 1974, Alex Schure, un acaudalado empresario neoyorquino, fundó el Laboratorio de Gráficos por Computadora (CGL) en el Instituto Tecnológico de Nueva York (NYIT). Creó el estudio más sofisticado de la época, con computadoras, equipos de cine y gráficos de última generación, y contrató a los mejores expertos en tecnología y artistas para dirigirlo: Ed Catmull , Malcolm Blanchard, Fred Parke y otros, todos de Utah, además de otros de todo el país, como Ralph Guggenheim , Alvy Ray Smith y Ed Emshwiller . A finales de la década de 1970, el personal realizó numerosas contribuciones innovadoras a las técnicas de renderizado de imágenes y produjo muchos programas influyentes, como el programa de animación Tween , el programa de pintura Paint y el programa de animación SoftCel . Varios videos del NYIT se hicieron muy famosos: Sunstone , de Ed Emshwiller , Inside a Quark , de Ned Greene, y The Works . Esta última, escrita por Lance Williams , se comenzó en 1978 y pretendía ser el primer largometraje de animación por computadora , pero nunca se completó, aunque se mostró un tráiler en SIGGRAPH 1982. En esos años, muchos consideraban al NYIT CGI Lab como el principal grupo de investigación y desarrollo de animación por computadora del mundo. ^{[ 69 ] [ 70 ]}

La calidad del trabajo de NYIT atrajo la atención de George Lucas, quien estaba interesado en desarrollar un centro de efectos visuales CGI en su compañía Lucasfilm . En 1979, reclutó a los mejores talentos de NYIT, incluidos Catmull, Smith y Guggenheim, para iniciar su división, que más tarde se independizó como Pixar , fundada en 1986 con financiación del cofundador de Apple Inc., Steve Jobs .

El framebuffer o framestore es una pantalla gráfica configurada con un búfer de memoria que contiene datos para una imagen completa de la pantalla. Normalmente, es una matriz rectangular ( raster ) de píxeles , y el número de píxeles en el ancho y el alto es su "resolución". Los valores de color almacenados en los píxeles pueden ser de 1 bit (monocromo), a 24 bits (color verdadero, 8 bits para cada uno de los colores RGB : rojo, verde y azul), o también de 32 bits, con 8 bits adicionales utilizados como máscara de transparencia ( canal alfa ). Antes del framebuffer, las pantallas gráficas se basaban en vectores , trazando líneas rectas de una coordenada a otra. En 1948, el ordenador Manchester Baby utilizó un tubo Williams , donde la pantalla de 1 bit también era la memoria. Un ejemplo temprano (quizás el primero conocido) de un framebuffer fue diseñado en 1969 por A. Michael Noll en Bell Labs , ^{[ 71 ]} Este sistema inicial tenía solo 2 bits, lo que le daba 4 niveles de escala de grises. Un diseño posterior tenía color, usando más bits. ^{[ 72 ] [ 73 ]} Laurie Spiegel implementó un programa de pintura simple en Bell Labs para permitir a los usuarios "pintar" directamente en el framebuffer.

El desarrollo de los chips de circuitos integrados de memoria MOS ( memoria de óxido metálico-semiconductor ) , en particular los chips DRAM ( memoria de acceso aleatorio dinámico) de alta densidad con al menos 1 kb de memoria, hizo factible la creación de un sistema de memoria digital con búferes de fotogramas capaces de almacenar una imagen de vídeo de definición estándar (SD). ^{[ 74 ] [ 75 ]} Esto condujo al desarrollo del sistema SuperPaint por Richard Shoup en Xerox PARC durante 1972-1973. ^{[ 74 ]} Utilizaba un búfer de fotogramas que mostraba 640×480 píxeles ( resolución de vídeo NTSC estándar ) con una profundidad de ocho bits (256 colores). El software SuperPaint contenía todos los elementos esenciales de los paquetes de pintura posteriores, lo que permitía al usuario pintar y modificar píxeles, utilizando una paleta de herramientas y efectos, convirtiéndose así en la primera solución completa de hardware y software informático para pintar y editar imágenes. Shoup también experimentó con la modificación de la señal de salida mediante tablas de color, para permitir que el sistema produjera una mayor variedad de colores que el rango limitado de 8 bits que contenía. Este esquema se convertiría más tarde en algo común en los búferes de fotogramas de las computadoras. El búfer de fotogramas SuperPaint también podía utilizarse para capturar imágenes de entrada de vídeo. ^{[ 76 ] [ 77 ]} 

El primer framebuffer comercial fue producido en 1974 por Evans & Sutherland . Costó alrededor de $15,000, con una resolución de 512 por 512 píxeles en color de escala de grises de 8 bits, y se vendió bien a investigadores de gráficos que no contaban con los recursos para construir su propio framebuffer. ^{[ 78 ]} Poco después, NYIT creó el primer framebuffer RGB de 24 bits a todo color utilizando tres framebuffers de Evans & Sutherland conectados como un solo dispositivo mediante una minicomputadora. Muchos de los "primeros" que ocurrieron en NYIT se basaron en el desarrollo de este primer sistema de gráficos rasterizados. ^{[ 69 ]}

En 1975, la empresa británica Quantel , fundada en 1973 por Peter Michael, ^{[ 79 ]} produjo el primer búfer de imagen comercial a todo color para transmisiones, el Quantel DFS 3000. Se utilizó por primera vez en la cobertura televisiva de los Juegos Olímpicos de Montreal de 1976 para generar una imagen dentro de otra imagen de la antorcha olímpica encendida, mientras que el resto de la imagen mostraba al corredor entrando al estadio. La tecnología de búfer de imagen sentó las bases para el futuro desarrollo de los productos de televisión digital. ^{[ 80 ]}

A finales de la década de 1970, los ordenadores personales (como el Apple II ) ya podían incorporar búferes de imagen de baja resolución. Sin embargo, no fue hasta la década de 1980 cuando se produjo una verdadera revolución en este campo, y los búferes de imagen capaces de almacenar una imagen de vídeo estándar se incorporaron a las estaciones de trabajo independientes. En la década de 1990, los búferes de imagen se convirtieron finalmente en el estándar para todos los ordenadores personales.

En ese momento, un gran avance hacia el objetivo de un mayor realismo en la animación 3D se produjo con el desarrollo de los " fractales ". El término fue acuñado en 1975 por el matemático Benoit Mandelbrot , quien lo utilizó para extender el concepto teórico de dimensiones fraccionarias a patrones geométricos en la naturaleza, y se publicó en la traducción al inglés de su libro Fractals: Form, Chance and Dimension en 1977. ^{[ 81 ] [ 82 ]}

En 1979-80, Loren Carpenter, de Boeing, realizó la primera película que utilizó fractales para generar los gráficos . Titulada Vol Libre , mostraba un vuelo sobre un paisaje fractal y se presentó en SIGGRAPH 1980. ^{[ 83 ]} Posteriormente, Pixar contrató a Carpenter para crear el planeta fractal en la secuencia del Efecto Génesis de Star Trek II: La ira de Khan en junio de 1982. ^{[ 84 ]}

Bob Holzman del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California estableció el Laboratorio de Gráficos por Computadora del JPL en 1977 como un grupo con experiencia tecnológica en la visualización de datos provenientes de las misiones de la NASA. Siguiendo el consejo de Ivan Sutherland, Holzman contrató a un estudiante de posgrado de Utah llamado Jim Blinn . ^{[ 85 ] [ 86 ]} Blinn había trabajado con técnicas de imágenes en Utah y las desarrolló en un sistema para las tareas de visualización de la NASA. Produjo una serie de simulaciones de "sobrevuelo" ampliamente vistas, incluyendo los sobrevuelos de las naves espaciales Voyager , Pioneer y Galileo a Júpiter, Saturno y sus lunas. También trabajó con Carl Sagan , creando animaciones para su serie de televisión Cosmos: Un viaje personal . Blinn desarrolló muchas técnicas de modelado nuevas e influyentes y escribió artículos sobre ellas para el IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), en su revista Computer Graphics and Applications . Algunas de estas mejoras incluían la cartografía del entorno, la mejora del modelado de reflejos, el modelado "manchado", la simulación de superficies arrugadas y la simulación de traseros y superficies polvorientas.

Más adelante, en la década de 1980, Blinn desarrolló animaciones CGI para una serie de televisión de Annenberg/CPB , The Mechanical Universe , que constaba de más de 500 escenas para 52 programas de media hora que describían conceptos de física y matemáticas para estudiantes universitarios. Posteriormente, produjo otra serie dedicada a conceptos matemáticos, llamada Project Mathematics !. ^{[ 87 ]}

La fotografía de control de movimiento es una técnica que utiliza un ordenador para grabar (o especificar) el movimiento exacto de una cámara de cine durante una toma, de modo que dicho movimiento pueda duplicarse con precisión, ya sea en otro ordenador o en otro, y combinarse con el movimiento de otras fuentes, como elementos generados por ordenador (CGI). Las primeras formas de control de movimiento se remontan al trabajo de John Whitney en 1968 para 2001: Una odisea del espacio , y a los efectos de la película de 1977 Star Wars: Episodio IV - Una nueva esperanza , realizados por la recién creada compañía de George Lucas , Industrial Light & Magic (ILM), en California. ILM creó una cámara controlada digitalmente conocida como Dykstraflex , que realizaba movimientos complejos y repetibles alrededor de modelos de naves espaciales estacionarias, lo que permitía coordinar con mayor precisión elementos filmados por separado (naves espaciales, fondos, etc.). Sin embargo, ninguno de estos sistemas se basaba realmente en un ordenador; Dykstraflex era esencialmente un conjunto de perillas e interruptores cableados a medida. ^{[ 88 ]} El primer sistema comercial de control de movimiento y CGI basado en computadora fue desarrollado en 1981 en el Reino Unido por el diseñador de Moving Picture Company, Bill Mather . ^{[ 89 ]}

El software de gráficos 3D para ordenadores empezó a aparecer para ordenadores domésticos a finales de la década de 1970. El primer ejemplo conocido es 3D Art Graphics , un conjunto de efectos de gráficos 3D para ordenador , escrito por Kazumasa Mitazawa y publicado en junio de 1978 para el Apple II . ^{[ 90 ] [ 91 ]}

Silicon Graphics , Inc. (SGI) fue un fabricante de hardware y software informático de alto rendimiento, fundado en 1981 por Jim Clark . Su idea, denominada Geometry Engine , consistía en crear una serie de componentes en un procesador VLSI que realizarían las operaciones principales necesarias para la síntesis de imágenes: las transformaciones matriciales, el recorte y las operaciones de escalado que proporcionaban la transformación al espacio de visualización. Clark intentó presentar su diseño a varias empresas informáticas, pero al no encontrar comprador, él y sus colegas de la Universidad de Stanford , California, fundaron su propia empresa, Silicon Graphics. ^{[ 92 ]}

El primer producto de SGI (1984) fue el IRIS (Integrated Raster Imaging System). Utilizaba el  procesador M68000 de 8 MHz con hasta 2 MB de memoria, un búfer de fotogramas personalizado de 1024×1024 y el Geometry Engine para dotar a la estación de trabajo de una impresionante capacidad de generación de imágenes. Su mercado inicial eran los terminales de visualización de gráficos 3D, pero los productos, las estrategias y la posición de mercado de SGI evolucionaron significativamente con el tiempo, y durante muchos años fue la opción preferida de las empresas de CGI en cine, televisión y otros campos. ^{[ 93 ]}

En 1981, Quantel lanzó el " Paintbox ", el primer sistema llave en mano con calidad de transmisión diseñado para la creación y composición de vídeo y gráficos para televisión. Su diseño priorizaba la eficiencia del flujo de trabajo en estudio, necesaria para la producción de noticias en directo. Básicamente, era un framebuffer con un innovador software de usuario, y rápidamente encontró aplicaciones en noticias, meteorología, promociones de emisoras, anuncios y similares. Aunque era principalmente una herramienta de diseño para imágenes fijas, también se utilizaba a veces para animaciones fotograma a fotograma. Tras su lanzamiento inicial, revolucionó la producción de gráficos para televisión, y algunos Paintbox todavía se utilizan hoy en día debido a su calidad de imagen y versatilidad. ^{[ 94 ]}

A esto le siguió en 1982 el Quantel Mirage , o DVM8000/1 "Manipulador de vídeo digital", un procesador de efectos de vídeo digital en tiempo real. Este se basaba en el hardware propio de Quantel, además de una computadora Hewlett-Packard para efectos de programa personalizados. Era capaz de deformar una transmisión de vídeo en vivo mediante el mapeo de texturas sobre una forma tridimensional arbitraria, alrededor de la cual el espectador podía rotar o hacer zoom libremente en tiempo real. También podía interpolar, o transformar, entre dos formas diferentes. Se consideró el primer procesador de efectos de vídeo 3D en tiempo real y el precursor de las máquinas DVE (efectos de vídeo digital) posteriores. En 1985, Quantel produjo "Harry", el primer sistema de edición no lineal y composición de efectos totalmente digital. ^{[ 95 ]}

En 1982, la Universidad de Osaka , en Japón, desarrolló el sistema de gráficos por computadora LINKS-1 , una supercomputadora que utilizaba hasta 257 microprocesadores Zilog Z8001 para renderizar gráficos 3D realistas . Según la Sociedad de Procesamiento de la Información de Japón: "El núcleo de la renderización de imágenes 3D es el cálculo de la luminancia de cada píxel que compone una superficie renderizada a partir del punto de vista, la fuente de luz y la posición del objeto. El sistema LINKS-1 se desarrolló para implementar una metodología de renderización de imágenes en la que cada píxel pudiera procesarse en paralelo de forma independiente mediante el trazado de rayos . Al desarrollar una nueva metodología de software específica para la renderización de imágenes de alta velocidad, LINKS-1 pudo renderizar rápidamente imágenes de gran realismo". Se utilizó para crear el primer vídeo del mundo, similar a un planetario, de todo el firmamento , realizado completamente con gráficos por computadora. El vídeo se presentó en el pabellón de Fujitsu en la Exposición Internacional de Tsukuba de 1985 . ^{[ 96 ]} El LINKS-1 era la computadora más potente del mundo en 1984. ^{[ 97 ]}

En los años 80, la Universidad de Montreal estuvo a la vanguardia de la animación por computadora con tres exitosos cortometrajes de animación 3D con personajes en 3D.

En 1983, Philippe Bergeron, Nadia Magnenat Thalmann y Daniel Thalmann dirigieron Dream Flight , considerada la primera película generada en 3D que narra una historia. La película fue programada completamente utilizando el lenguaje gráfico MIRA, ^{[ 98 ]} una extensión del lenguaje de programación Pascal basada en tipos de datos gráficos abstractos . ^{[ 99 ]} La película recibió varios premios y se proyectó en el SIGGRAPH '83 Film Show.

En 1985, Pierre Lachapelle, Philippe Bergeron, Pierre Robidoux y Daniel Langlois dirigieron Tony de Peltrie , que muestra al primer personaje humano animado que expresa emociones a través de expresiones faciales y movimientos corporales, lo que tocó los sentimientos del público. ^{[ 100 ] [ 101 ]} Tony de Peltrie se estrenó como la película de clausura de SIGGRAPH '85.

En 1987, el Instituto de Ingeniería de Canadá celebró su centenario. Se planeó un gran evento, patrocinado por Bell Canada y Northern Telecom (ahora Nortel ), en la Place des Arts de Montreal. Para este evento, Nadia Magnenat Thalmann y Daniel Thalmann simularon un encuentro entre Marilyn Monroe y Humphrey Bogart en un café del casco antiguo de Montreal. El cortometraje, titulado Rendez-vous in Montreal ^{[ 102 ],} se proyectó en numerosos festivales y canales de televisión de todo el mundo.

La empresa Sun Microsystems fue fundada en 1982 por Andy Bechtolsheim junto con otros estudiantes de posgrado de la Universidad de Stanford . Bechtolsheim diseñó originalmente la computadora SUN como una estación de trabajo CAD personal para la red de la Universidad de Stanford (de ahí el acrónimo "SUN"). Fue diseñada en torno al procesador Motorola 68000 con el sistema operativo Unix y memoria virtual, y, al igual que SGI, tenía un búfer de tramas integrado. ^{[ 103 ]} Desarrollos posteriores incluyeron servidores y estaciones de trabajo construidos sobre su propia arquitectura de procesador basada en RISC y un conjunto de productos de software como el sistema operativo Solaris y la plataforma Java. En la década de los 90, las estaciones de trabajo Sun eran populares para la renderización en la producción cinematográfica CGI 3D; por ejemplo, la película Toy Story de Disney - Pixar de 1995 utilizó una granja de renderización de 117 estaciones de trabajo Sun. ^{[ 104 ]} Sun fue un defensor de los sistemas abiertos en general y de Unix en particular, y un importante contribuyente al software de código abierto . ^{[ 105 ]}

El estudio de animación en francés de la NFB fundó su Centre d'animatique en 1980, con un coste de 1 millón de dólares canadienses, y un equipo de seis especialistas en gráficos por ordenador. Inicialmente, la unidad se encargó de crear secuencias estereoscópicas CGI para la película IMAX  3D de la NFB, Transitions, para la Expo 86. Entre el personal del Centre d'animatique se encontraba Daniel Langlois , quien se marchó en 1986 para fundar Softimage . ^{[ 106 ] [ 107 ]}

También en 1982, la empresa japonesa Nippon Univac Kaisha ("NUK", que más tarde se fusionó con Burroughs ) produjo el primer sistema completo llave en mano diseñado específicamente para crear animación con estándares de transmisión , que incorporaba el software de animación por computadora 2D Antics, desarrollado por Alan Kitching a partir de sus versiones anteriores. La configuración se basaba en la computadora VAX 11/780 , conectada a una VTR Bosch de 1 pulgada , a través del propio búfer de fotogramas de NUK. Este búfer de fotogramas también mostraba repeticiones instantáneas en tiempo real de secuencias vectoriales animadas ("prueba de línea"), aunque la grabación final a todo color tardaría muchos segundos por fotograma. ^{[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]} El sistema completo se vendió con éxito a emisoras y compañías de producción de animación en todo Japón. Más adelante, en la década de los 80, Kitching desarrolló versiones de Antics para las plataformas SGI y Apple Mac , que lograron una distribución global más amplia. ^{[ 111 ]}

La primera película de cine que hizo un uso extensivo de CGI 3D sólido fue Tron de Walt Disney , dirigida por Steven Lisberger , en 1982. La película es celebrada como un hito en la industria, aunque en realidad se utilizaron menos de veinte minutos de esta animación, principalmente las escenas que muestran "terreno" digital o incluyen vehículos como motos de luz , tanques y naves. Para crear las escenas CGI, Disney recurrió a las cuatro principales empresas de gráficos por computadora de la época: Information International Inc. , Robert Abel and Associates (ambas en California), MAGI y Digital Effects (ambas en Nueva York). Cada una trabajó en un aspecto separado de la película, sin ninguna colaboración particular. ^{[ 112 ]} Tron fue un éxito de taquilla, recaudando 33 millones de dólares con un presupuesto de 17 millones de dólares. ^{[ 113 ]}  

En 1984, a Tron le siguió The Last Starfighter , una producción de Universal Pictures / Lorimar , dirigida por Nick Castle , y fue una de las primeras películas del cine en utilizar CGI extensivo para representar sus numerosas naves espaciales, entornos y escenas de batalla. Esto supuso un gran avance en comparación con otras películas de la época, como El retorno del Jedi , que todavía utilizaba modelos físicos convencionales. ^{[ 114 ]} Los gráficos por ordenador de la película fueron diseñados por el artista Ron Cobb y renderizados por Digital Productions en una supercomputadora Cray X-MP . Se produjeron un total de 27 minutos de metraje CGI terminado, considerado una cantidad enorme en aquel momento. La compañía estimó que el uso de animación por ordenador requería solo la mitad del tiempo y entre la mitad y un tercio del coste de los efectos visuales tradicionales. ^{[ 115 ]} La película fue un éxito financiero, recaudando más de 28  millones de dólares con un presupuesto estimado de 15  millones de dólares. ^{[ 116 ]}

Los términos interpolación y transformación se usan a menudo indistintamente y significan la creación de una secuencia de imágenes donde una imagen se transforma gradualmente en otra de manera suave mediante pequeños pasos. Gráficamente, un ejemplo temprano sería la famosa caricatura de Charles Philipon de 1831 del rey francés Luis Felipe transformándose en una pera (metamorfosis). ^{[ 117 ]} " Interpolación " (también conocida como "tweening") es un término acuñado específicamente para la técnica de animación tradicional, un ejemplo temprano se encuentra en el libro de EGLutz de 1920 , Animated Cartoons . ^{[ 118 ]} En la animación por computadora, la interpolación se usó desde el principio (por ejemplo, John Whitney en los años 50, Charles Csuri y Masao Komura en los años 60). ^{[ 41 ]} Estos ejemplos pioneros se basaban en vectores, consistían solo en dibujos de contorno (como también era habitual en la técnica de animación convencional) y a menudo se describían matemáticamente como " interpolación ". El interpolado con colores sólidos apareció a principios de los años 70 (por ejemplo, Antics at Atlas Lab de Alan Kitching , 1973, ^{[ 57 ]} y La Faim at NFBC de Peter Foldes , 1974 ^{[ 50 ]} ), pero estos todavía se basaban completamente en vectores.

El término "morphing" no se popularizó hasta finales de los 80, cuando se aplicó específicamente a la interpolación por computadora de imágenes fotográficas, por ejemplo, para hacer que un rostro se transforme suavemente en otro. La técnica utiliza cuadrículas (o "mallas") superpuestas a las imágenes para delinear la forma de los rasgos clave (ojos, nariz, boca, etc.). El morphing intercala una malla con la siguiente y utiliza la malla resultante para distorsionar la imagen y, simultáneamente, disolver una en otra, preservando así una estructura interna coherente en todo momento. Por lo tanto, varias técnicas digitales diferentes se combinan en el morphing. ^{[ 119 ]} La distorsión por computadora de imágenes fotográficas fue realizada por primera vez por la NASA , a mediados de la década de 1960, para alinear las imágenes de los satélites Landsat y Skylab entre sí. El mapeo de texturas , que aplica una imagen fotográfica a una superficie 3D en otra imagen, fue definido por primera vez por Jim Blinn y Martin Newell en 1976. Un artículo de 1980 de Ed Catmull y Alvy Ray Smith sobre transformaciones geométricas introdujo un algoritmo de deformación de malla. ^{[ 120 ]} La primera demostración completa de morphing fue en la conferencia SIGGRAPH de 1982 , donde Tom Brigham de NYIT presentó una secuencia de cortometraje en la que una mujer se transformaba, o "morpheaba", en un lince.

La primera película de cine en utilizar la transformación fue la película de fantasía de Ron Howard de 1988, Willow , donde el personaje principal, Willow, usa una varita mágica para transformarse de animal en animal y luego en otro animal, y finalmente, en una hechicera.

Con CGI 3D , la intercalación de modelos informáticos fotorrealistas también puede producir resultados similares a la transformación, aunque técnicamente es un proceso completamente diferente (pero, sin embargo, a menudo también se le denomina "transformación"). Un ejemplo temprano es la película de Nelson Max de 1977, Turning a sphere inside out . ^{[ 67 ]} El primer largometraje cinematográfico en utilizar esta técnica fue Star Trek IV: The Voyage Home de 1986 , dirigida por Leonard Nimoy , con efectos visuales de la compañía de George Lucas , Industrial Light & Magic (ILM). La película incluye una secuencia onírica donde la tripulación viaja en el tiempo y las imágenes de sus rostros se transforman unas en otras. Para crearla, ILM empleó una nueva tecnología de escaneo 3D desarrollada por Cyberware para digitalizar las cabezas de los miembros del reparto y utilizó los datos resultantes para los modelos informáticos. Debido a que cada modelo de cabeza tenía el mismo número de puntos clave, transformar un personaje en otro fue una intercalación relativamente simple. ^{[ 121 ]}

En 1989 se estrenó la película de acción submarina de James Cameron , El Abismo . Esta fue una de las primeras películas en incluir CGI fotorrealista integrado a la perfección en escenas de acción real. ILM creó una secuencia de cinco minutos con un tentáculo animado o "seudópodo", diseñando un programa para producir olas superficiales de diferentes tamaños y propiedades cinéticas para el seudópodo, incluyendo reflexión, refracción y una secuencia de transformación . Aunque breve, esta exitosa combinación de CGI y acción real se considera un hito que marcó la dirección del desarrollo futuro en este campo. ^{[ 122 ]}

El Gran Detective Ratón (1986) fue la primera película de Disney en utilizar ampliamente la animación por computadora, un hecho que Disney aprovechó para promocionarla durante su campaña de marketing. Se utilizó CGI durante una escena culminante de dos minutos en el Big Ben , inspirada en una escena similar de El Castillo de Cagliostro (1979) de Hayao Miyazaki . El Gran Detective Ratón , a su vez, allanó el camino para el Renacimiento de Disney . ^{[ 123 ] [ 124 ]}

A finales de la década de 1980 se produjo otro hito en la animación por computadora, esta vez en 2D: el desarrollo del " Sistema de Producción de Animación por Computadora " de Disney , conocido como "CAPS/ink & paint". Se trataba de un conjunto personalizado de software, escáneres y estaciones de trabajo en red desarrollado por The Walt Disney Company en colaboración con Pixar . Su propósito era informatizar los procesos de entintado y pintura, así como la postproducción de las películas de animación tradicionales, para permitir una postproducción más eficiente y sofisticada, dejando obsoleta la práctica de pintar celdas a mano . Los dibujos y fondos de los animadores se escanean y se entintan y pintan digitalmente por artistas. Posteriormente, los dibujos y fondos se combinan mediante un software que permite movimientos de cámara, efectos multiplano y otras técnicas, incluyendo la composición con material de imagen 3D. El primer uso del sistema en un largometraje fue en La Sirenita (1989), para la escena del "arcoíris de despedida" cerca del final, pero el primer uso a gran escala fue en Los Rescatadores en Australia (1990), que se convirtió así en la primera película de animación tradicional producida completamente por computadora, o de hecho, el primer largometraje 100% digital de cualquier tipo jamás producido. ^{[ 125 ] [ 126 ]}

En esa década se estrenaron algunas de las primeras series de televisión animadas por computadora. Por ejemplo , Quarxs , creada por el artista multimedia Maurice Benayoun y el dibujante de cómics François Schuiten , fue un ejemplo temprano de una serie CGI basada en un guion real y no animada únicamente con fines demostrativos. ^{[ 135 ]} VeggieTales , un medio cristiano estadounidense , también es una de las primeras series animadas por computadora. Phil Vischer concibió la idea de VeggieTales mientras probaba software de animación como medio para videos infantiles a principios de la década de 1990.

La década de 1990 comenzó con gran parte de la tecnología CGI suficientemente desarrollada como para permitir una importante expansión en la producción de cine y televisión. 1991 es considerado por muchos el "año decisivo", con dos grandes éxitos de taquilla, ambos con un uso intensivo de CGI.

La primera de estas películas fue Terminator 2: El juicio final , de James Cameron , ^{[ 136 ]} y fue la que primero dio a conocer los efectos especiales generados por computadora (CGI) al público en general. La técnica se utilizó para animar a los dos robots "Terminator". Al robot "T-1000" se le dio una estructura de "polialeación mimética" (metal líquido), lo que le permitió a este personaje cambiar de forma transformarse en casi cualquier cosa que tocara. La mayoría de los efectos especiales clave de Terminator fueron proporcionados por Industrial Light & Magic , y esta película fue el proyecto de CGI más ambicioso desde la película Tron de 1982. ^{[ 137 ]}

La otra fue La Bella y la Bestia de Disney , ^{[ 138 ]} la segunda película animada tradicional en 2D que se realizó completamente con CAPS . El sistema también permitió una combinación más sencilla de arte dibujado a mano con material CGI en 3D , especialmente en la "secuencia del vals", donde Bella y la Bestia bailan en un salón de baile generado por computadora mientras la cámara se mueve a su alrededor en un espacio 3D simulado. ^{[ 139 ]} Cabe destacar que La Bella y la Bestia fue la primera película animada en ser nominada al Óscar a la Mejor Película. ^{[ 140 ]}

Otro paso significativo se dio en 1993 con Jurassic Park de Steven Spielberg , ^{[ 141 ]} donde se integraron dinosaurios CGI en 3D con sus contrapartes animatrónicas de tamaño real . Los animales CGI fueron creados por ILM, y en una escena de prueba para hacer una comparación directa de ambas técnicas, Spielberg eligió el CGI. George Lucas también estaba presente y comentó: "Se había cruzado una brecha importante, y las cosas nunca volverían a ser iguales". ^{[ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]}

El comportamiento de bandada se observa cuando un grupo de aves (u otros animales) se mueven juntos en bandada. Craig Reynolds simuló por primera vez un modelo matemático de este comportamiento en una computadora en 1986 , y pronto se utilizó en la animación, comenzando con Stanley y Stella en: Rompiendo el hielo . Jurassic Park incluyó notablemente el comportamiento de bandada y lo popularizó al mencionarlo en el guion . Otros ejemplos tempranos fueron los murciélagos en bandada en Batman Returns (1992) de Tim Burton y la estampida de ñus en El Rey León (1994) de Disney . ^{[ 145 ]}

Gracias a la mejora del hardware, la reducción de costes y una gama cada vez mayor de herramientas de software, las técnicas de CGI pronto se adoptaron rápidamente tanto en la producción cinematográfica como televisiva.

En 1993, Babylon 5, de J. Michael Straczynski, se convirtió en la primera gran serie de televisión en utilizar CGI como método principal para sus efectos visuales (en lugar de utilizar maquetas construidas a mano), seguida más tarde ese mismo año por SeaQuest DSV , de Rockne S. O'Bannon .

También ese mismo año, la compañía francesa Studio Fantome produjo la primera serie de televisión completamente animada por computadora, Insektors (26×13'), ^{[ 146 ] [ 147 ]} aunque también produjeron una serie corta totalmente en 3D aún anterior, Geometric Fables (50 x 5') en 1991. ^{[ 148 ]} Un poco más tarde, en 1994, se emitió la serie canadiense de CGI para televisión ReBoot (48×23'), producida por Mainframe Entertainment y Alliance Atlantis Communications , dos compañías que también crearon Beast Wars: Transformers , que se lanzó 2 años después de ReBoot. ^{[ 149 ]}

En 1995, se estrenó el primer largometraje de animación totalmente por computadora, Toy Story de Disney - Pixar , que fue un gran éxito comercial. ^{[ 150 ]} Esta película fue dirigida por John Lasseter , cofundador de Pixar y antiguo animador de Disney, quien comenzó en Pixar con cortometrajes como Luxo Jr. (1986), Red's Dream (1987) y Tin Toy (1988), que también fue el primer cortometraje de animación por computadora en ganar un Premio de la Academia. Luego, tras largas negociaciones entre Disney y Pixar, se llegó a un acuerdo de colaboración en 1991 con el objetivo de producir un largometraje, y Toy Story fue el resultado. ^{[ 151 ]}

En los años siguientes se observó un aumento considerable en la adopción de técnicas de animación digital, con muchos estudios nuevos que iniciaron la producción y empresas existentes que hicieron la transición de las técnicas tradicionales a la animación por computadora (CGI). Entre 1995 y 2005 en los EE. UU., el presupuesto promedio de efectos para un largometraje de gran estreno saltó de 5  millones de dólares a 40  millones de dólares. Según Hutch Parker, presidente de producción de 20th Century Fox , a partir de 2005"El 50 por ciento de los largometrajes tienen efectos especiales significativos. Son un personaje más en la película". Sin embargo, los efectos generados por computadora (CGI) compensaron los gastos al recaudar más del 20% más que sus contrapartes de la vida real, y a principios de la década de 2000, las imágenes generadas por computadora se habían convertido en la forma dominante de efectos especiales. ^{[ 152 ]}

El gigante de hierro de Warner Bros. de 1999 fue el primer largometraje de animación tradicional en tener un personaje principal, el personaje que da título a la película, completamente generado por ordenador (CGI). ^{[ 153 ]}

La captura de movimiento , o "mo-cap", registra el movimiento de objetos o personas externas y tiene aplicaciones en medicina, deportes, robótica y el ámbito militar, así como en animación para cine, televisión y videojuegos. El primer ejemplo data de 1878, con el trabajo fotográfico pionero de Eadweard Muybridge sobre la locomoción humana y animal, que aún hoy sirve de inspiración a los animadores. ^{[ 154 ]} Antes de los gráficos por computadora, la captura de movimientos para animación se realizaba mediante rotoscopia , filmando el movimiento de un actor y utilizando la película como guía para la animación fotograma a fotograma de un personaje dibujado a mano. El primer ejemplo de esto fue la serie Out of the Inkwell de Max Fleischer en 1915, y un ejemplo notable más reciente es la película animada en 2D de Ralph Bakshi de 1978 , El Señor de los Anillos .

La captura de movimiento asistida por computadora comenzó como una herramienta de análisis fotogramétrico en la investigación biomecánica en las décadas de 1970 y 1980. ^{[ 155 ]} Un intérprete usa marcadores cerca de cada articulación para identificar el movimiento a partir de las posiciones o ángulos entre los marcadores. Se pueden usar muchos tipos diferentes de marcadores: luces, marcadores reflectantes, LED, infrarrojos, inerciales, mecánicos o RF inalámbricos, y pueden usarse como una especie de traje o adheridos directamente al cuerpo del intérprete. Algunos sistemas incluyen detalles del rostro y los dedos para capturar expresiones sutiles, y esto a menudo se denomina " captura de desempeño ". La computadora registra los datos de los marcadores y los usa para animar modelos de personajes digitales en animación por computadora en 2D o 3D, y en algunos casos esto también puede incluir el movimiento de la cámara. En la década de 1990, estas técnicas se generalizaron para efectos visuales.

Los videojuegos también comenzaron a utilizar la captura de movimiento para animar a los personajes del juego. Ya en 1988, una forma temprana de captura de movimiento se utilizó para animar al personaje principal en 2D del videojuego Vixen de Martech , interpretado por la modelo Corinne Russell . ^{[ 156 ]} Posteriormente, la captura de movimiento se utilizó notablemente para animar los modelos de personajes en 3D del juego arcade Virtua Fighter 2 de Sega Model 2 en 1994. ^{[ 157 ]} En 1995, algunos ejemplos incluyeron el juego Highlander: The Last of the MacLeods para Atari Jaguar CD , ^{[ 158 ] [ 159 ]} y el juego de lucha arcade Soul Edge , que fue el primer videojuego en utilizar la tecnología de captura de movimiento óptica pasiva . ^{[ 160 ]}

Otro avance importante en el que se utilizó la captura de movimiento en una película de cine fue la creación de cientos de personajes digitales para la película Titanic en 1997. La técnica se utilizó ampliamente en 1999 para crear a Jar-Jar Binks y otros personajes digitales en Star Wars: Episodio I – La amenaza fantasma .

El seguimiento de movimiento (también conocido como seguimiento de movimiento o seguimiento de cámara), aunque relacionado con la captura de movimiento, es una técnica completamente diferente. En lugar de utilizar cámaras y sensores especiales para registrar el movimiento de los sujetos, el seguimiento de movimiento trabaja con metraje de acción real preexistente y utiliza únicamente software informático para rastrear puntos específicos en la escena a través de múltiples fotogramas, lo que permite la inserción de elementos CGI en la toma con la posición, escala, orientación y movimiento correctos en relación con el material existente. Los términos se utilizan de forma general para describir varios métodos diferentes de extracción de información de movimiento del sujeto o de la cámara a partir de una película. La técnica puede ser 2D o 3D, y también puede incluir el seguimiento de los movimientos de la cámara. Los primeros ejemplos de software comercial son 3D-Equalizer de Science.D.Visions ^{[ 161 ]} y rastrack de Hammerhead Productions, ^{[ 162 ]} ambos a partir de mediados de los 90.

El primer paso consiste en identificar características adecuadas a las que el algoritmo de seguimiento del software pueda fijarse y seguir. Normalmente, las características se eligen por ser puntos brillantes u oscuros, bordes o esquinas, o rasgos faciales, según el algoritmo de seguimiento utilizado. Al rastrear una característica, esta se convierte en una serie de coordenadas 2D que representan su posición a lo largo de la serie de fotogramas. Estas trayectorias pueden utilizarse inmediatamente para el seguimiento de movimiento 2D o, posteriormente, para calcular información 3D. En el seguimiento 3D, un proceso conocido como "calibración" deriva el movimiento de la cámara a partir de la proyección inversa de las trayectorias 2D, y a partir de esto se utiliza un proceso de "reconstrucción" para recrear el sujeto fotografiado a partir de los datos rastreados, incluyendo cualquier movimiento de la cámara. Esto permite mover una cámara virtual idéntica en un programa de animación 3D, de modo que los nuevos elementos animados puedan integrarse en la toma original con una perspectiva perfectamente coincidente. ^{[ 163 ]}

En la década de 1990, la tecnología avanzó hasta el punto de que fue posible incluir dobles de acción virtuales. El software de seguimiento de cámara se perfeccionó para permitir el desarrollo de efectos visuales cada vez más complejos que antes eran imposibles. Los extras generados por computadora también se utilizaron ampliamente en escenas de multitudes con software avanzado de simulación de multitudes y de formación de grupos. Al basarse principalmente en software, el seguimiento de movimiento se ha vuelto cada vez más asequible a medida que las computadoras se vuelven más baratas y potentes. Se ha convertido en una herramienta esencial de efectos visuales e incluso se utiliza para proporcionar efectos en transmisiones de televisión en vivo. ^{[ 164 ]}

En televisión, un estudio virtual , o plató virtual, es un estudio que permite la combinación en tiempo real de personas u otros objetos reales con entornos y objetos generados por ordenador de forma fluida. Requiere que el entorno CGI 3D se bloquee automáticamente para seguir con precisión cualquier movimiento de la cámara y el objetivo en directo. La esencia de este sistema reside en el uso de algún tipo de seguimiento de cámara para crear una transmisión de datos en directo que describe el movimiento exacto de la cámara, además de un software de renderizado CGI en tiempo real que utiliza los datos de seguimiento de la cámara y genera una imagen sintética del plató virtual vinculada con precisión al movimiento de la cámara. Ambas transmisiones se combinan posteriormente con un mezclador de vídeo, normalmente mediante croma . Estos platós virtuales se popularizaron en los programas de televisión en la década de 1990, siendo el primer sistema práctico de este tipo el estudio virtual Synthevision, desarrollado por la cadena de radiodifusión japonesa NHK (Nippon Hoso Kyokai) en 1991, y utilizado por primera vez en su programa especial de ciencia, Nano-space . ^{[ 165 ] [ 166 ]} Las técnicas de estudio virtual también se utilizan en la cinematografía, pero este medio no tiene el mismo requisito de operar completamente en tiempo real. El control de movimiento o el seguimiento de cámara se pueden usar por separado para generar los elementos CGI posteriormente, y luego combinarlos con la acción real como un proceso de posproducción . Sin embargo, para la década de 2000, la capacidad de procesamiento de las computadoras había mejorado lo suficiente como para permitir que muchos escenarios de cine virtuales se generaran en tiempo real, como en la televisión, por lo que no era necesario componer nada en la posproducción.

Machinima utiliza motores de renderizado de gráficos por computadora 3D en tiempo real para crear una producción cinematográfica. La mayoría de las veces, se utilizan máquinas de videojuegos para esto. La Academia de Artes y Ciencias de Machinima (AMAS), una organización sin fines de lucro formada en 2002 y dedicada a promover machinima, define machinima como "realización de películas animadas dentro de un entorno virtual 3D en tiempo real". AMAS reconoce producciones ejemplares a través de premios otorgados en su festival anual ^{[ 167 ] [ 168 ]} La práctica de utilizar motores gráficos de videojuegos surgió de las introducciones de software animadas de la " demoscene " de los 80, el videojuego Stunt Island de Disney Interactive Studios de 1992 y las grabaciones de juego de los 90 en videojuegos de disparos en primera persona , como Doom y Quake de id Software . Festival de Cine Machinima. A los artistas basados ​​en machinima a veces se les llama machinimistas o machinimadores.

En 2000, un equipo liderado por Paul Debevec logró capturar (y simular) adecuadamente el campo de reflectancia sobre el rostro humano utilizando el escenario de luz más simple . ^{[ 183 ]} que fue la última pieza faltante del rompecabezas para crear dobles digitales de actores conocidos.

La primera película de cine comercial realizada completamente con captura de movimiento fue la japonesa-estadounidense Final Fantasy: The Spirits Within de 2001, dirigida por Hironobu Sakaguchi , que también fue la primera en utilizar personajes CGI fotorrealistas. ^{[ 184 ]} La película no fue un éxito de taquilla. ^{[ 185 ]} Algunos comentaristas han sugerido que esto puede deberse en parte a que los personajes CGI principales tenían rasgos faciales que caían en el " valle inquietante ". ^{[ 186 ]} En 2002, El Señor de los Anillos: Las Dos Torres de Peter Jackson fue el primer largometraje en utilizar un sistema de captura de movimiento en tiempo real, que permitió que las acciones del actor Andy Serkis se introdujeran directamente en el modelo CGI 3D de Gollum mientras se realizaban. ^{[ 187 ]}

Muchos consideran que la captura de movimiento reemplaza las habilidades del animador y carece de su capacidad para crear movimientos exagerados imposibles de realizar en vivo. Los créditos finales de la película Ratatouille (2007) de Pixar incluyen un sello que la certifica como "¡100% animación pura, sin captura de movimiento!". Sin embargo, sus defensores señalan que la técnica suele requerir bastante trabajo de ajuste por parte de los animadores. No obstante, en 2010, la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas de Estados Unidos ( AMPAS ) anunció que las películas con captura de movimiento ya no serían elegibles para los premios Óscar a la "Mejor película de animación", declarando que "la captura de movimiento por sí sola no es una técnica de animación". ^{[ 188 ] [ 189 ]}

A principios de la década de 2000, surgió la cinematografía totalmente virtual, cuyo debut para el público se considera que fue en las películas de 2003, Matrix Reloaded y Matrix Revolutions, con sus dobles digitales tan convincentes que a menudo es imposible saber si una imagen es un humano capturado con una cámara o un doble digital filmado con una simulación de cámara. Las escenas creadas y filmadas con cinematografía virtual son la "Pelea de Bruly" y el enfrentamiento final entre Neo y el Agente Smith . Con los métodos cinematográficos convencionales , la pelea de Bruly habría requerido un tiempo prohibitivo, con años de composición necesarios para una escena de pocos minutos. Además, no se podría haber utilizado un actor humano para el enfrentamiento final en Matrix Revolutions: Neo golpea al Agente Smith en el pómulo , mientras que el doble digital, naturalmente, sale ileso.