الرسوم المتحركة بالكمبيوتر

وقد اقترح تقسيم هذه المقالة إلى مقالتين بعنوان الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر والرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد بالكمبيوتر . ( مناقشة ) ( يونيو 2019 )

الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هي العملية المستخدمة في إنشاء صور متحركة رقميًا. يشمل المصطلح الأكثر عمومية الصور المولدة بالحاسوب (CGI) كلًا من الصور الثابتة والمتحركة ، بينما تشير الرسوم المتحركة بالكمبيوتر فقط إلى الصور المتحركة. تستخدم الرسوم المتحركة بالكمبيوتر الحديثة عادةً رسومات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد .

الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هي خليفة رقمية لرسوم الإيقاف المتحركة والرسوم المتحركة التقليدية . فبدلاً من النموذج المادي أو الرسم التوضيحي، يتم معالجة المعادل الرقمي إطارًا بإطار. كما تسمح الرسوم المتحركة التي يتم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر لفنان رسومي واحد بإنتاج مثل هذا المحتوى دون استخدام ممثلين أو قطع ديكور باهظة الثمن أو دعائم . ولخلق وهم الحركة، يتم عرض صورة على شاشة الكمبيوتر واستبدالها مرارًا وتكرارًا بصورة جديدة مماثلة ولكنها متقدمة قليلاً في الوقت المناسب (عادةً بمعدل 24 أو 25 أو 30 إطارًا في الثانية). هذه التقنية مماثلة لكيفية تحقيق وهم الحركة باستخدام التلفزيون والأفلام السينمائية .

لخداع النظام البصري ليرى جسمًا يتحرك بسلاسة، يجب رسم الصور بمعدل 12 إطارًا في الثانية أو أسرع ( الإطار هو صورة كاملة واحدة). ^[1] مع معدلات أعلى من 75 إلى 120 إطارًا في الثانية، لا يمكن إدراك أي تحسن في الواقعية أو السلاسة بسبب الطريقة التي تعالج بها العين والدماغ الصور. بمعدلات أقل من 12 إطارًا في الثانية، يمكن لمعظم الأشخاص اكتشاف الاهتزاز المرتبط برسم صور جديدة تقلل من وهم الحركة الواقعية. ^[2] غالبًا ما تستخدم الرسوم المتحركة الكرتونية التقليدية المرسومة يدويًا 15 إطارًا في الثانية من أجل توفير عدد الرسومات المطلوبة، ولكن هذا مقبول عادةً بسبب الطبيعة الأسلوبية للرسوم المتحركة. لإنتاج صور أكثر واقعية، تتطلب الرسوم المتحركة بالكمبيوتر معدلات إطارات أعلى.

يتم عرض الأفلام التي تُعرض في دور العرض السينمائي في الولايات المتحدة بمعدل 24 إطارًا في الثانية، وهو معدل كافٍ لخلق وهم الحركة المستمرة. وللحصول على دقة عالية، يتم استخدام محولات.

الرسوم المتحركة المولدة بواسطة الكمبيوتر هو مصطلح شامل للرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد ( 3D )، والرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد بالكمبيوتر. وتشمل هذه أيضًا فئات فرعية مثل الرسوم المتحركة المدفوعة بالأصول ، والرسوم المتحركة الهجينة، والرسوم المتحركة المرسومة رقميًا. يقوم المبدعون بالتحريك باستخدام التعليمات البرمجية أو البرامج بدلاً من الرسومات بالقلم الرصاص على الورق. هناك العديد من التقنيات والتخصصات في الرسوم المتحركة المولدة بواسطة الكمبيوتر، بعضها عبارة عن تمثيلات رقمية للرسوم المتحركة التقليدية - مثل الرسوم المتحركة بإطارات رئيسية - وبعضها ممكن فقط باستخدام الكمبيوتر - مثل المحاكاة السائلة .

يستطيع رسامو الرسوم المتحركة الحاسوبية كسر القوانين الفيزيائية باستخدام خوارزميات رياضية للغش في الكتلة والقوة والجاذبية والمزيد. بشكل أساسي، تعد الرسوم المتحركة الحاسوبية أداة قوية يمكنها تحسين جودة الرسوم المتحركة باستخدام قوة الحوسبة لإطلاق العنان لخيال الرسام. وذلك لأن الرسوم المتحركة الحاسوبية تسمح بأشياء مثل تقشير البصل الذي يسمح لرسامي الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد برؤية تدفق عملهم دفعة واحدة، والتداخل الذي يسمح لرسامي الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بأتمتة عملية التداخل .

أمثلة على الرسوم المتحركة المولدة بواسطة الكمبيوتر في الأفلام

فيلم	نوع من الرسوم المتحركة التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر	تأثير
قصة لعبة 2	رسوم متحركة ثلاثية الأبعاد مصممة على الكمبيوتر [3]	طورت شركة بيكسار أحدث التقنيات للرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكامل. ويعتبر فيلم "قصة لعبة" نقطة تحول للرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بشكل عام. [4]
جودزيلا ناقص واحد	المؤثرات البصرية الرقمية، الصور الواقعية [5]	فازت استوديوهات توهو بجائزة الأوسكار عن المؤثرات البصرية الرائدة التي أنتجتها بميزانية صغيرة نسبيًا مقارنة بمعظم أفلام شباك التذاكر. [6]
المعيل	الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد بالكمبيوتر [7]	تم الثناء عليه لأسلوبه المتحرك ثنائي الأبعاد، والذي يظهر إمكانيات ما يمكن أن يصوره هذا الشكل.
بين النجوم	صور متحركة حاسوبية فائقة الواقعية وفقًا للمبادئ العلمية [8]	نشر فنانو المؤثرات البصرية العاملون في فيلم Interstellar ورقة بحثية حول العلوم والرياضيات التي تم استخدامها لإنشاء الثقب الأسود الشهير "Gargantua". [8]
كلاوس	الرسوم المتحركة الهجينة ثلاثية الأبعاد وثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر [9]	فتح استخدام الإضاءة ثلاثية الأبعاد للرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد في هذا الفيلم الباب أمام العديد من أنماط الرسوم المتحركة الجديدة لرسامي الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد.

بالنسبة للرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر، يتم بناء الكائنات (النماذج) على شاشة الكمبيوتر (النمذجة) ويتم تجهيز الأشكال ثلاثية الأبعاد بهيكل عظمي افتراضي . ثم يتم تحريك الأطراف والعينين والفم والملابس وما إلى ذلك للشخصية بواسطة الرسام المتحرك على إطارات رئيسية . عادةً، يتم رسم الاختلافات بين الإطارات الرئيسية في عملية تُعرف باسم التغريد . ومع ذلك، في الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر، يتم ذلك تلقائيًا، ويسمى الاستيفاء . أخيرًا، يتم تقديم الرسوم المتحركة وتركيبها .

قبل أن تصبح منتجًا نهائيًا، لا توجد الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد المرسومة بالكمبيوتر إلا كسلسلة من الأشكال والأنظمة المتحركة داخل برنامج ثلاثي الأبعاد، ويجب تقديمها . يمكن أن يحدث هذا كعملية منفصلة للرسوم المتحركة المطورة للأفلام والأفلام القصيرة، أو يمكن القيام بذلك في الوقت الفعلي عند تقديم الرسوم المتحركة لألعاب الفيديو. بعد تقديم الرسوم المتحركة، يمكن تجميعها في منتج نهائي.

بالنسبة للنماذج ثلاثية الأبعاد، يمكن للسمات وصف أي سمة من سمات الكائن التي يمكن تحريكها. ويشمل ذلك التحويل (الحركة من نقطة إلى أخرى)، والتدرج، والدوران، والسمات الأكثر تعقيدًا مثل تقدم شكل المزج (التحول من شكل إلى آخر). تحصل كل سمة على قناة يمكن ضبط الإطارات الرئيسية عليها . ويمكن استخدام هذه الإطارات الرئيسية بطرق أكثر تعقيدًا مثل التحريك في طبقات (دمج مجموعات متعددة من بيانات الإطارات الرئيسية)، أو التحكم في كائنات التحكم الرئيسية لتشويه أو التحكم في كائنات أخرى. على سبيل المثال، يمكن تطبيق هيكل عظمي على أذرع شخصية، ويمكن ضبط الإطارات الرئيسية للتحويل والدوران على المفاصل. ستؤدي حركة مفاصل الذراع بعد ذلك إلى تشوه شكل الذراع.

تقوم برامج الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالتدخل بين الإطارات الرئيسية من خلال إنشاء خط منحني بين المفاتيح المرسومة على رسم بياني يمثل الرسوم المتحركة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الخطوط المنحنية أن تتبع منحنيات بيزير للتحكم في كيفية انحناء الخط المنحني نسبة إلى الإطارات الرئيسية. يسمح استخدام التدخل لرسامي الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بتغيير الرسوم المتحركة ديناميكيًا دون الحاجة إلى إعادة كل الرسوم المتحركة التي تحدث بين الفواصل. يسمح هذا أيضًا بإنشاء حركات معقدة مثل القطع الناقص باستخدام عدد قليل من الإطارات الرئيسية فقط. أخيرًا، يسمح التدخل لرسام الرسوم المتحركة بتغيير معدل الإطارات والتوقيت وحتى مقياس الحركات في أي نقطة في عملية الرسوم المتحركة.

هناك طريقة أخرى لأتمتة الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد وهي استخدام أدوات إجرائية مثل الضوضاء رباعية الأبعاد . الضوضاء هي أي خوارزمية ترسم قيمًا شبه عشوائية داخل مساحة ثلاثية الأبعاد. ^[10] يمكن استخدام الضوضاء رباعية الأبعاد للقيام بأشياء مثل تحريك سرب من النحل حولها؛ تتوافق الأبعاد الثلاثة الأولى مع موضع النحل في الفضاء، ويتم استخدام البعد الرابع لتغيير موضع النحل بمرور الوقت. يمكن أيضًا استخدام الضوضاء كبديل رخيص للمحاكاة . على سبيل المثال، يمكن تحريك الدخان والسحب باستخدام الضوضاء.

الرسوم المتحركة القائمة على العقد مفيدة لتحريك الأشكال العضوية والفوضوية. باستخدام العقد، يمكن للرسام المتحرك بناء مجموعة معقدة من قواعد الرسوم المتحركة التي يمكن تطبيقها إما على العديد من الكائنات في وقت واحد، أو على كائن واحد معقد للغاية. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك ضبط حركة الجسيمات لتتناسب مع إيقاع الأغنية.

هناك العديد من التخصصات المختلفة للرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد، بعضها يشمل أشكالًا فنية منفصلة تمامًا. على سبيل المثال، محاكاة الشعر لشخصيات الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هي في حد ذاتها مسار وظيفي يتضمن تدفقات عمل منفصلة، ^​​[11] وبرامج وأدوات مختلفة. يُشار عادةً إلى الجمع بين كل أو بعض تخصصات الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر ضمن صناعة الرسوم المتحركة باسم خط أنابيب الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد. ^[12]

أمثلة على التخصصات ضمن خط إنتاج الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد

تأديب	توضيح	أدوات	أمثلة
تجهيز الوجه	تعد منصة الوجه منصة تتضمن العضلات والتشوه وإزاحة الشبكة وتقنيات أخرى لتمكين تحريك تعابير الوجه والصوتيات لمزامنة الشفاه.	أوتوديسك مايا، بليندر	في فيلم "أفاتار، طريق الماء"، قامت ورش عمل WETA بتصميم العضلات الرقمية في وجوه شخصياتها بعناية بحيث يمكن مقارنة نطاقها العاطفي بنطاق الإنسان. [13]
رسوم متحركة للوجه	هذه هي عملية تحريك رسوم الوجه المتحركة، ومزامنة الشفاه ، وتحريك أشكال مزيج الأصوات (الأشكال التي يتحول إليها الوجه)	أوتوديسك مايا، بليندر، أوتوديسك 3DS ماكس	في فيلم "التحول إلى الأحمر" من إنتاج شركة بيكسار، استوحى رسامو الرسوم المتحركة تأثيرًا من تعبيرات الوجه على غرار الرسوم المتحركة اليابانية لإعلام رسومهم المتحركة. [14]
رسوم متحركة للشخصيات	على وجه التحديد تحريك الشخصيات. يعتبر تحريك الشخصيات ثلاثية الأبعاد تخصصًا خاصًا نظرًا للتعقيد المطلوب لتحريك الرقص أو الجري أو القتال أو الحركة عالية الدقة مثل لعب كرة السلة.	أوتوديسك مايا، بليندر	فاز فيلم "Incredibles" من إنتاج شركة بيكسار بجائزة جمعية المؤثرات البصرية لأفضل شخصية رسوم متحركة في فيلم رسوم متحركة لعام 2004
محاكاة القماش	محاكاة القماش هي جزء من المحاكاة ولكنها مخصصة لأشياء مثل الملابس. في الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد الحديثة، أصبحت محاكاة القماش أكثر تقدمًا واستخدامًا على نطاق واسع.	هوديني، الخلاط	لقد طور فيلم "كوكو" من إنتاج شركة بيكسار استخدام الملابس عالية الدقة من خلال تصميم أدوات جديدة للجمع بين محاكاة القماش ورسوم متحركة للشخصيات. [15]

لا تزال رسومات الكمبيوتر ثنائية الأبعاد تُستخدم في العروض الأسلوبية ذات النطاق الترددي المنخفض والسريعة في الوقت الفعلي .

الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هي في الأساس خليفة رقمية لتقنيات إيقاف الحركة ، ولكن باستخدام نماذج ثلاثية الأبعاد، وتقنيات الرسوم المتحركة التقليدية باستخدام الرسوم المتحركة إطارًا بإطار للرسوم التوضيحية ثنائية الأبعاد.

بالنسبة للرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد، يتم استخدام كائنات منفصلة (رسوم توضيحية) وطبقات شفافة منفصلة مع أو بدون هذا الهيكل الافتراضي.

في الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد بالكمبيوتر، غالبًا ما يشار إلى الكائنات المتحركة باسم " العفاريت ". والعفريت هو صورة لها موقع مرتبط بها. يتم تغيير موقع العفريت قليلاً، بين كل إطار معروض، لجعل العفريت يبدو وكأنه يتحرك. ^{[16] يجعل} الكود الزائف التالي العفريت يتحرك من اليسار إلى اليمين:

var  int x := 0, y := screenHeight / 2;
 بينما x < screenWidth
رسم الخلفية
drawSpriteAtXY (x, y) // ارسم فوق الخلفية 
x := x + 5 // تحرك إلى اليمين

تُصنف الرسوم المتحركة بمساعدة الكمبيوتر عادةً على أنها رسوم متحركة ثنائية الأبعاد ( 2D ) وتُعرف أيضًا بالحبر والطلاء الرقميين. تُرسم الرسومات إما يدويًا (بالقلم الرصاص على الورق) أو تُرسم تفاعليًا (على الكمبيوتر) باستخدام أجهزة مساعدة مختلفة ويتم وضعها في حزم برامج محددة. داخل حزمة البرامج ، يضع المبدع الرسومات في إطارات رئيسية مختلفة والتي تنشئ بشكل أساسي مخططًا لأهم الحركات. ^[17] ثم يملأ الكمبيوتر "الإطارات الوسيطة"، وهي العملية المعروفة باسم Tweening . ^[18] تستخدم الرسوم المتحركة بمساعدة الكمبيوتر تقنيات جديدة لإنتاج محتوى أسرع مما هو ممكن بالرسوم المتحركة التقليدية ، مع الاحتفاظ بالعناصر الأسلوبية للشخصيات أو الأشياء المرسومة تقليديًا. ^[19]

ومن أمثلة الأفلام المنتجة باستخدام الرسوم المتحركة بمساعدة الكمبيوتر تسلسل قوس قزح في نهاية فيلم حورية البحر الصغيرة (تستخدم بقية الأفلام المذكورة الحبر الرقمي والطلاء بالكامل)، وفيلم المنقذون في أستراليا ، والجميلة والوحش ، وعلاء الدين ، والأسد الملك ، وبوكاهونتاس ، وأحدب نوتردام ، وهرقل ، ومولان ، وطرزان ، وعُدنا! قصة ديناصور ، وبالتو ، وأناستازيا ، وتيتان إيه إي ، وأمير مصر ، والطريق إلى إلدورادو ، وسبيريت: حصان السيمارون ، وسندباد : أسطورة البحار السبعة .

تم تطوير الرسوم المتحركة الرقمية المبكرة باستخدام الكمبيوتر في مختبرات بيل للهاتف في ستينيات القرن العشرين بواسطة إدوارد إي زاجاك وفرانك دبليو سيندن وكينيث سي نولتون وأيه مايكل نول. ^[22] كما تم ممارسة رسوم متحركة رقمية أخرى في مختبر لورانس ليفرمور الوطني . ^[23]

في عام 1967، تم إنشاء رسوم متحركة بالكمبيوتر باسم "الطائر الطنان" بواسطة تشارلز كسوري وجيمس شافر. ^[24] في عام 1968، تم إنشاء رسوم متحركة بالكمبيوتر باسم "كيتي" باستخدام BESM -4 بواسطة نيكولاي كونستانتينوف، والتي تصور قطة تتحرك. ^[25] في عام 1971، تم إنشاء رسوم متحركة بالكمبيوتر باسم "ميتاداتا"، والتي تظهر أشكالًا مختلفة. ^[26]

كانت الخطوة المبكرة في تاريخ الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هي تكملة فيلم Westworld لعام 1973 ، وهو فيلم خيال علمي عن مجتمع تعيش فيه الروبوتات وتعمل بين البشر. ^[27] استخدم التكملة، Futureworld (1976)، صور الإطار السلكي ثلاثية الأبعاد ، والتي تضمنت يدًا ووجهًا متحركين بالكمبيوتر تم إنشاؤهما بواسطة خريجي جامعة يوتا إدوين كاتمول وفريد ​​بارك . ^[28] ظهرت هذه الصور في الأصل في فيلمهم الطلابي A Computer Animated Hand ، والذي أكملوه في عام 1972. ^{[29] [30]}

يتم الإبلاغ عن التطورات في تقنيات CGI كل عام في SIGGRAPH ، ^[31] وهو مؤتمر سنوي حول رسومات الكمبيوتر والتقنيات التفاعلية يحضره الآلاف من محترفي الكمبيوتر كل عام. ^[32] يسعى مطورو ألعاب الكمبيوتر وبطاقات الفيديو ثلاثية الأبعاد إلى تحقيق نفس الجودة المرئية على أجهزة الكمبيوتر الشخصية في الوقت الفعلي كما هو ممكن لأفلام CGI والرسوم المتحركة. مع التقدم السريع لجودة العرض في الوقت الفعلي، بدأ الفنانون في استخدام محركات الألعاب لعرض الأفلام غير التفاعلية، مما أدى إلى ظهور شكل الفن Machinima .

تم إنتاج أفلام CGI القصيرة كرسوم متحركة مستقلة منذ عام 1976. ^[33] تشمل الأمثلة المبكرة للأفلام الروائية التي تتضمن رسوم متحركة CGI أفلام الحركة الحية Star Trek II: The Wrath of Khan و Tron (كلاهما عام 1982)، ^[34] وفيلم الأنمي الياباني Golgo 13: The Professional (1983). ^[35] VeggieTales هو أول مسلسل أمريكي ثلاثي الأبعاد بالكامل متحرك بالكمبيوتر يُباع مباشرة (صُنع عام 1993)؛ ألهم نجاحه مسلسلات رسوم متحركة أخرى، مثل ReBoot (1994) و Transformers: Beast Wars (1996) لتبني أسلوب تم إنشاؤه بالكامل بواسطة الكمبيوتر.

كان أول مسلسل تلفزيوني متحرك بالكمبيوتر كامل الطول هو ReBoot ، ^[36] والذي ظهر لأول مرة في سبتمبر 1994؛ وتتبع المسلسل مغامرات شخصيات تعيش داخل جهاز كمبيوتر. ^[37] أول فيلم رسوم متحركة بالكمبيوتر بطول طويل هو Toy Story (1995)، والذي أنتجته ديزني وبيكسار : ^{[38] [39] [40]} بعد مغامرة تركز حول الألعاب المجسمة وأصحابها، كان هذا الفيلم الرائد أيضًا أول العديد من أفلام الرسوم المتحركة بالكمبيوتر بالكامل. [ ^39]

ارتفعت شعبية الرسوم المتحركة بالكمبيوتر (خاصة في مجال المؤثرات الخاصة ) بشكل كبير خلال العصر الحديث للرسوم المتحركة الأمريكية . ^[41] تستخدم أفلام مثل Avatar (2009) و The Jungle Book (2016) CGI لمعظم وقت تشغيل الفيلم، لكنها لا تزال تتضمن ممثلين بشريين في المزيج. ^[42] حققت الرسوم المتحركة بالكمبيوتر في هذا العصر الواقعية الفوتوغرافية، لدرجة أن الأفلام المتحركة بالكمبيوتر مثل The Lion King (2019) يمكن تسويقها كما لو كانت حية. ^{[43] [44]}

في معظم أنظمة الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر، يقوم الرسام بإنشاء تمثيل مبسط لتشريح الشخصية، وهو ما يشبه الهيكل العظمي أو شخصية العصا . ^[45] يتم ترتيبها في وضع افتراضي يُعرف باسم وضعية الربط ، أو وضعية T. يتم تحديد موضع كل جزء من النموذج الهيكلي بواسطة متغيرات الرسوم المتحركة، أو Avars للاختصار. في الشخصيات البشرية والحيوانية، تتوافق العديد من أجزاء النموذج الهيكلي مع العظام الفعلية، ولكن الرسوم المتحركة الهيكلية تُستخدم أيضًا لتحريك أشياء أخرى، مع ملامح الوجه (على الرغم من وجود طرق أخرى لتحريك الوجه ). ^[46] تستخدم شخصية "وودي" في Toy Story ، على سبيل المثال، 712 Avars (212 في الوجه وحده). لا يقوم الكمبيوتر عادةً بمعالجة النموذج الهيكلي بشكل مباشر (إنه غير مرئي)، ولكنه يستخدم النموذج الهيكلي لحساب الموضع الدقيق واتجاه تلك الشخصية المعينة، والتي يتم تقديمها في النهاية في صورة. وهكذا، من خلال تغيير قيم Avars بمرور الوقت، يقوم الرسام المتحرك بإنشاء الحركة عن طريق جعل الشخصية تتحرك من إطار إلى آخر.

توجد عدة طرق لتوليد قيم Avar للحصول على حركة واقعية. تقليديًا، يقوم الرسامون المتحركون بالتلاعب بـ Avars بشكل مباشر. ^[47] بدلاً من تعيين Avars لكل إطار، فإنهم عادةً ما يضعون Avars في نقاط إستراتيجية (إطارات) في الوقت ويسمحون للكمبيوتر بالتدخل أو التوسط بينها في عملية تسمى الإطارات الرئيسية . تضع الإطارات الرئيسية التحكم في أيدي الرسام المتحرك ولها جذور في الرسوم المتحركة التقليدية المرسومة يدويًا . ^[48]

على النقيض من ذلك، تستخدم طريقة أحدث تسمى التقاط الحركة لقطات الحركة الحية . ^[49] عندما يتم تشغيل الرسوم المتحركة بالكمبيوتر من خلال التقاط الحركة، يقوم المؤدي الحقيقي بتمثيل المشهد كما لو كان الشخصية التي سيتم تحريكها. ^[50] يتم تسجيل حركتهم على جهاز كمبيوتر باستخدام كاميرات الفيديو والعلامات ثم يتم تطبيق هذا الأداء على الشخصية المتحركة. ^[51]

كل طريقة لها مزاياها واعتبارًا من عام 2007، تستخدم الألعاب والأفلام أيًا من هاتين الطريقتين أو كلتيهما في الإنتاجات. يمكن للرسوم المتحركة الرئيسية إنتاج حركات يصعب أو يستحيل تمثيلها، بينما يمكن لالتقاط الحركة إعادة إنتاج التفاصيل الدقيقة لممثل معين. ^[52] على سبيل المثال، في فيلم قراصنة الكاريبي: صندوق الرجل الميت لعام 2006 ، قدم بيل ناي الأداء لشخصية ديفي جونز . على الرغم من أن ناي لم يظهر في الفيلم بنفسه، إلا أن الفيلم استفاد من أدائه من خلال تسجيل الفروق الدقيقة في لغة جسده ووضعيته وتعبيرات وجهه وما إلى ذلك. وبالتالي فإن التقاط الحركة مناسب في المواقف التي تتطلب سلوكًا وعملًا معقولين وواقعيين، ولكن أنواع الشخصيات المطلوبة تتجاوز ما يمكن القيام به طوال الأزياء التقليدية.

يجمع الرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر بين نماذج ثلاثية الأبعاد للأشياء والحركة المبرمجة أو "المُؤطرة بالمفتاح" يدويًا. يتم إنشاء هذه النماذج من رؤوس ووجوه وحواف هندسية في نظام إحداثيات ثلاثي الأبعاد. يتم نحت الأشياء مثل الطين أو الجص الحقيقي، والعمل من أشكال عامة إلى تفاصيل محددة باستخدام أدوات نحت مختلفة. ما لم يكن من المقصود أن يكون النموذج ثلاثي الأبعاد بلون صلب، فيجب طلائه بـ " ملمس " للواقعية. يتم إعداد نظام رسوم متحركة للعظام/المفاصل لتشويه نموذج CGI (على سبيل المثال، لجعل نموذج بشري يمشي). في عملية تُعرف بالتزوير ، يتم إعطاء الدمية الافتراضية وحدات تحكم ومقابض مختلفة للتحكم في الحركة. ^{[53] [54]} يمكن إنشاء بيانات الرسوم المتحركة باستخدام التقاط الحركة ، أو الإطارات الرئيسية بواسطة رسام متحرك بشري، أو مزيج من الاثنين. ^[55]

قد تحتوي النماذج ثلاثية الأبعاد المجهزة للرسوم المتحركة على آلاف نقاط التحكم - على سبيل المثال، يستخدم "وودي" من Toy Story 700 وحدة تحكم متخصصة في الرسوم المتحركة. عملت Rhythm and Hues Studios لمدة عامين لإنشاء Aslan في فيلم The Chronicles of Narnia: The Lion, the Witch and the Wardrobe ، والذي كان به حوالي 1851 وحدة تحكم (742 في الوجه وحده). في فيلم The Day After Tomorrow لعام 2004 ، كان على المصممين تصميم قوى الطقس القاسي بمساعدة مراجع الفيديو والحقائق الجوية الدقيقة. بالنسبة لإعادة إنتاج King Kong لعام 2005 ، تم استخدام الممثل Andy Serkis لمساعدة المصممين في تحديد موقع الغوريلا الرئيسي في اللقطات واستخدم تعبيراته لنمذجة الخصائص "البشرية" على المخلوق. قدم Serkis في وقت سابق الصوت والأداء لـ Gollum في ثلاثية The Lord of the Rings لـ JRR Tolkien .

يمكن إنشاء الرسوم المتحركة بالكمبيوتر باستخدام الكمبيوتر وبرنامج الرسوم المتحركة. يمكن تحقيق بعض الرسوم المتحركة الرائعة حتى باستخدام البرامج الأساسية؛ ومع ذلك، قد يتطلب العرض الكثير من الوقت على جهاز كمبيوتر منزلي عادي. ^[56] يمكن لرسامي الرسوم المتحركة المحترفين للأفلام والتلفزيون وألعاب الفيديو إنشاء رسوم متحركة واقعية بتفاصيل عالية. قد يستغرق إنشاء هذا المستوى من الجودة للرسوم المتحركة السينمائية مئات السنين على جهاز كمبيوتر منزلي. بدلاً من ذلك، يتم استخدام العديد من أجهزة الكمبيوتر القوية في محطات العمل ؛ ^{[57] قالت} شركة Silicon Graphics في عام 1989 أن احتياجات صناعة الرسوم المتحركة تسببت عادةً في ابتكارات رسومية في محطات العمل. ^[58] تستخدم أجهزة الكمبيوتر في محطات العمل الرسومية من معالجين إلى أربعة معالجات، وهي أقوى بكثير من الكمبيوتر المنزلي الفعلي ومتخصصة في العرض. يتم ربط العديد من محطات العمل (المعروفة باسم " مزرعة العرض " ) معًا للعمل بشكل فعال كجهاز كمبيوتر عملاق، ^[59] مما ينتج عنه فيلم رسوم متحركة بالكمبيوتر يمكن إكماله في حوالي عام إلى خمسة أعوام (ومع ذلك، لا تتكون هذه العملية من العرض فقط). تبلغ تكلفة محطة العمل عادةً من 2000 إلى 16000 دولار، حيث تكون المحطات الأكثر تكلفة قادرة على تقديم عرض أسرع بكثير بسبب الأجهزة الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية التي تحتوي عليها. يستخدم المحترفون أيضًا كاميرات الأفلام الرقمية، والتقاط الحركة/ الأداء ، والشاشات الزرقاء ، وبرامج تحرير الأفلام ، والدعائم، والأدوات الأخرى المستخدمة في الرسوم المتحركة السينمائية. تتيح برامج مثل Blender للأشخاص الذين لا يستطيعون تحمل تكلفة الرسوم المتحركة وبرامج العرض باهظة الثمن القدرة على العمل بطريقة مماثلة لأولئك الذين يستخدمون المعدات التجارية. ^[60]

إن النمذجة الواقعية لملامح الوجه البشري هي واحدة من أكثر العناصر تحديًا ومطلوبًا في الصور المولدة بواسطة الكمبيوتر. إن الرسوم المتحركة للوجه بواسطة الكمبيوتر هي مجال معقد للغاية حيث تتضمن النماذج عادةً عددًا كبيرًا جدًا من متغيرات الرسوم المتحركة. ^{[61] من الناحية التاريخية، أثبتت دروس} SIGGRAPH الأولى حول أحدث التقنيات في الرسوم المتحركة للوجه في عامي 1989 و1990 أنها نقطة تحول في هذا المجال من خلال الجمع بين عناصر بحثية متعددة ودمجها وإثارة الاهتمام بين عدد من الباحثين. ^[62]

أصبح نظام ترميز حركة الوجه (الذي يحتوي على 46 "وحدة حركة" أو "عض الشفاه" أو "الحول")، والذي تم تطويره في عام 1976، أساسًا شائعًا للعديد من الأنظمة. ^[63] ومنذ عام 2001، تضمن MPEG-4 68 معلمة لرسوم متحركة للوجه (FAPs) للشفاه والفكين وما إلى ذلك، وقد أحرز المجال تقدمًا كبيرًا منذ ذلك الحين وزاد استخدام تعبيرات الوجه الدقيقة . ^{[63] [64]}

في بعض الحالات، يمكن استخدام مساحة عاطفية ، نموذج الحالة العاطفية PAD ، لتعيين مشاعر محددة لوجوه الصور الرمزية . ^[65] في هذا النهج، يتم استخدام نموذج PAD كمساحة عاطفية عالية المستوى والمساحة ذات المستوى الأدنى هي معلمات الرسوم المتحركة للوجه MPEG-4 (FAP). ثم يتم استخدام مساحة معلمات التعبير الجزئي (PEP) متوسطة المستوى في بنية ذات مستويين - تعيين PAD-PEP ونموذج ترجمة PEP-FAP. ^[66]

يمكن أن تعني الواقعية في الرسوم المتحركة بالكمبيوتر جعل كل إطار يبدو واقعيًا ، بمعنى أن المشهد يتم تقديمه ليشبه صورة فوتوغرافية أو جعل رسوم الشخصيات المتحركة معقولة وواقعية. ^[67] يمكن أن تكون الرسوم المتحركة بالكمبيوتر واقعية أيضًا مع أو بدون العرض الواقعي . ^[68]

كان أحد الاتجاهات في الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هو الجهد المبذول لإنشاء شخصيات بشرية تبدو وتتحرك بأعلى درجة من الواقعية. إحدى النتائج المحتملة عند محاولة صنع شخصيات بشرية ممتعة وواقعية هي الوادي الغريب ، وهو المفهوم الذي يميل فيه الجمهور البشري (حتى نقطة معينة) إلى الحصول على استجابة عاطفية سلبية بشكل متزايد حيث تبدو النسخة البشرية وتتصرف بشكل أكثر فأكثر إنسانية. تعرضت الأفلام التي حاولت شخصيات بشرية واقعية، مثل The Polar Express ، ^{[69] [70] [71]} Beowulf ، ^[72] و A Christmas Carol ^{[73] [74]} لانتقادات باعتبارها "مزعجة" و "مخيفة".

لا يتمثل هدف الرسوم المتحركة بالكمبيوتر دائمًا في محاكاة الحركة الحية بأكبر قدر ممكن من الدقة، لذا فإن العديد من أفلام الرسوم المتحركة تتميز بدلاً من ذلك بشخصيات حيوانات مجسمة أو مخلوقات وشخصيات أسطورية أو أبطال خارقين أو لها أبعاد غير واقعية تشبه الرسوم المتحركة. ^[75] يمكن أيضًا تصميم الرسوم المتحركة بالكمبيوتر لتقليد أو استبدال أنواع أخرى من الرسوم المتحركة، مثل الرسوم المتحركة التقليدية بإيقاف الحركة (كما هو موضح في Flushed Away أو The Peanuts Movie ). تتطلب بعض المبادئ الأساسية الراسخة للرسوم المتحركة ، مثل السحق والتمدد ، حركة ليست واقعية تمامًا، ولا تزال هذه المبادئ تُطبق على نطاق واسع في الرسوم المتحركة بالكمبيوتر. ^[76]

لقد أدت شعبية المواقع الإلكترونية التي تسمح للأعضاء برفع أفلامهم الخاصة ليشاهدها الآخرون إلى إنشاء مجتمع متنامٍ من رسامي الرسوم المتحركة المستقلين والهواة . ^[77] مع وجود أدوات وبرامج مجانية غالبًا مع أنظمة التشغيل الحديثة ، يمكن للعديد من المستخدمين إنشاء أفلام الرسوم المتحركة والقصيرة الخاصة بهم. توجد أيضًا العديد من تطبيقات برامج الرسوم المتحركة المجانية والمفتوحة المصدر . لقد اجتذبت السهولة التي يمكن بها توزيع هذه الرسوم المتحركة مواهب الرسوم المتحركة الاحترافية أيضًا. تحاول شركات مثل PowToon و Vyond سد الفجوة من خلال منح الهواة إمكانية الوصول إلى الرسوم المتحركة الاحترافية كقصاصات فنية .

أقدم الرسوم المتحركة المستندة إلى الويب (الأكثر توافقًا مع الإصدارات السابقة) موجودة بتنسيق GIF المتحرك ، والذي يمكن تحميله ورؤيته على الويب بسهولة. ^[78] ومع ذلك، فإن تنسيق الرسومات النقطية لرسوم GIF المتحركة يبطئ التنزيل ومعدل الإطارات، خاصة مع أحجام الشاشات الأكبر. تم تلبية الطلب المتزايد على الرسوم المتحركة المستندة إلى الويب ذات الجودة الأعلى من خلال بديل للرسومات المتجهة يعتمد على استخدام مكون إضافي . لعقود من الزمان، كانت رسوم Flash المتحركة تنسيقًا شائعًا، حتى تخلى مجتمع تطوير الويب عن دعم مكون Flash Player الإضافي . لم تدعم متصفحات الويب على الأجهزة المحمولة وأنظمة التشغيل المحمولة مكون Flash الإضافي بالكامل أبدًا.

بحلول هذا الوقت، زادت سرعة الإنترنت ونطاق ترددي التنزيل، مما جعل الرسوم المتحركة النقطية أكثر ملاءمة. كان لبعض الرسوم المتحركة المتجهة الأكثر تعقيدًا معدل إطارات أبطأ بسبب العرض المعقد مقارنة ببعض البدائل النقطية. تم بالفعل تحويل العديد من الرسوم المتحركة بتنسيق GIF وFlash إلى تنسيقات فيديو رقمية ، والتي كانت متوافقة مع الأجهزة المحمولة وخفضت أحجام الملفات عبر تقنية ضغط الفيديو . ومع ذلك، كان التوافق لا يزال يمثل مشكلة حيث تتطلب بعض تنسيقات الفيديو مثل QuickTime من Apple و Microsoft Silverlight مكونات إضافية. كان YouTube يعتمد أيضًا على مكون Flash الإضافي لتقديم الفيديو الرقمي بتنسيق Flash Video .

تعد الرسوم المتحركة المتوافقة مع HTML5 أحدث البدائل . جعلت تقنيات مثل الرسوم المتحركة باستخدام JavaScript و CSS تسلسل حركة الصور في صفحات الويب HTML5 أكثر ملاءمة. قدمت الرسوم المتحركة بتنسيق SVG بديلاً رسوميًا متجهًا لتنسيق الرسوم المتحركة Flash الأصلي، SmartSketch . يقدم YouTube بديلاً بتنسيق HTML5 للفيديو الرقمي. قدم APNG (Animated PNG) بديلاً رسوميًا نقطيًا لملفات GIF المتحركة التي تمكن الشفافية متعددة المستويات غير المتوفرة في ملفات GIF.

تستخدم الرسوم المتحركة بالكمبيوتر تقنيات مختلفة لإنتاج الرسوم المتحركة. وفي أغلب الأحيان، تُستخدم الرياضيات المعقدة لمعالجة مضلعات ثلاثية الأبعاد معقدة ، وتطبيق " القوام "، والإضاءة والمؤثرات الأخرى على المضلعات، وأخيراً تقديم الصورة الكاملة. ويمكن استخدام واجهة مستخدم رسومية معقدة لإنشاء الرسوم المتحركة وترتيب رقصاتها. وهناك تقنية أخرى تسمى الهندسة الصلبة البناءة تحدد الكائنات من خلال إجراء عمليات منطقية على أشكال منتظمة، ولها ميزة إمكانية إنتاج الرسوم المتحركة بدقة بأي دقة.

تتناول الأمثلة والمنظور في هذا القسم الولايات المتحدة في المقام الأول ولا تمثل وجهة نظر عالمية للموضوع . يمكنك تحسين هذا القسم، أو مناقشة القضية على صفحة المناقشة ، أو إنشاء قسم جديد، حسب الاقتضاء. ( مايو 2018 ) ( تعرف على كيفية ومتى تحذف هذه الرسالة )

بعض المنتجين البارزين لأفلام الرسوم المتحركة بالكمبيوتر هم:

• Animal Logic  – تشمل الأفلام Happy Feet (2006)، و Legend of the Guardians: The Owls of Ga'Hoole (2010)، و Walking with Dinosaurs (2013)، و The Lego Movie (2014)
• Aardman Animations  – تتضمن الأفلام Flushed Away (2006) و Arthur Christmas (2011)
• Big Idea Entertainment  – ​​Jonah: A VeggieTales Movie (2002) و The Pirates Who Don't Do Anything: A VeggieTales Movie (2008)
• برون للرسوم المتحركة  – تشمل الأفلام The Addams Family (2019) و The Willoughbys (2020)
• استوديوهات بلو سكاي  – تشمل الأفلام Ice Age (2002)، و Robots (2005)، و Horton Hears a Who! (2008)، و Rio (2011)، و Epic (2013)، و The Peanuts Movie (2015)
• DNA Productions  – تشمل الأفلام Jimmy Neutron: Boy Genius (2001)، و Santa vs. the Snowman 3D (2002)، و The Ant Bully (2006)
• DNEG  - تشمل الأفلام فيلم Ron's Gone Wrong (2021)
• DreamWorks Animation  – تشمل الأفلام Shrek (2001)، و Shark Tale (2004)، و Madagascar (2005)، و Over the Hedge (2006)، و Bee Movie (2007)، و Kung Fu Panda (2008)، و Monsters vs. Aliens (2009)، و How to Train Your Dragon (2010)، و Rise of the Guardians (2012)، و The Croods (2013)، و Trolls (2016)، و The Boss Baby (2017)، و Captain Underpants: The First Epic Movie (2017)، و The Bad Guys (2022)، و Ruby Gillman، Teenage Kraken (2023).
• Framestore - تتضمن الأفلام The Tale of Despereaux (2008)
• ImageMovers  – تشمل الأفلام The Polar Express (2004)، و Monster House (2006)، و Beowulf (2007)، و A Christmas Carol (2009)، و Mars Needs Moms (2011)
• استوديوهات Imagi Animation  – تشمل الأفلام TMNT (2007) و Astro Boy (2009)
• استوديوهات إيليون للرسوم المتحركة — تشمل الأفلام Planet 51 (2009)، و Mortadelo وFilemon: Mission Implausible (2014)، و Wonder Park (2019)
• الإضاءة — تشمل الأفلام Despicable Me (2010)، و The Lorax (2012)، و Minions (2015)، و The Secret Life of Pets (2016)، و Sing (2016)، و The Grinch (2018)، و The Secret Life of Pets 2 (2019)، و The Super Mario Bros. Movie (2023).
• Industrial Light & Magic  – تشمل الأفلام Rango (2011) و Strange Magic (2015)
• استوديوهات أوميشن للرسوم المتحركة  – تشمل الأفلام Barnyard (2006)
• صور بيانات المحيط الهادئ  - تشمل الأفلام Antz (1998)، و Shrek (2001)، و Shrek 2 (2004)، و Madagascar (2005)، و Megamind (2010)، و Mr. Peabody and Sherman (2014)
• شركة باراماونت أنيميشن – تشمل الأفلام The SpongeBob Movie: Sponge Out of Water (2015)، و Monster Trucks (2017)، و Sherlock Gnomes (2018)، و Wonder Park (2019)، و The SpongeBob Movie: Sponge on the Run (2020)، و Under the Boardwalk (2023)
• استوديوهات بيكسار للرسوم المتحركة  - تشمل الأفلام Toy Story (1995)، و Monsters, Inc. (2001)، و Finding Nemo (2003)، و The Incredibles (2004)، و Cars (2006)، و Ratatouille (2007)، و WALL-E (2008)، و Up (2009)، و Inside Out (2015)، و Coco (2017)، و Soul (2020)، و Luca (2021).
• استوديوهات Rainmaker  – تشمل الأفلام Escape from Planet Earth (2013) و Ratchet & Clank (2016)
• استوديوهات Reel FX للرسوم المتحركة  – تشمل الأفلام Free Birds (2013) و The Book of Life (2014)
• Wizart Animation  – تشمل الأفلام The Snow Queen (2012) و Sheep and Wolves (2016)
• Shirogumi  – تشمل الأفلام Friends: Mononoke Shima no Naki (2011)، و Stand by Me Doraemon (2014)، و Dragon Quest: Your Story (2019)
• Skydance Animation   – تشمل الأفلام Luck (2022) و Spellbound (2024)
• Square Pictures  - تشمل الأفلام Final Fantasy: The Spirits Within (2001)
• أفلام الرسوم المتحركة من إنتاج شركة Sony Pictures تشمل Open Season (2006)، و Surf's Up (2007)، و Cloudy with a Chance of Meatballs (2009)، و Hotel Transylvania (2012)، و Spider-Man: Into the Spider-Verse (2018)، و The Mitchells vs. the Machines (2021).
• Sony Pictures Imageworks – تشمل الأفلام فيلم The Angry Birds Movie (2016) و Over the Moon (2020)
• استوديوهات Triggerfish Animation  – تشمل الأفلام Zambezia (2013) و Khumba (2014)
• Vanguard Animation  - تشمل الأفلام Valiant (2005)، و Space Chimps (2008)، و Gnome Alone (2017)
• استوديوهات والت ديزني للرسوم المتحركة  - تشمل الأفلام Chicken Little (2005)، و Meet the Robinsons (2007)، و Bolt (2008)، و Tangled (2010)، و Wreck-It Ralph (2012)، و Frozen (2013)، و Big Hero 6 (2014)، و Zootopia (2016)، و Moana (2016)، و Encanto (2021).
• أفلام الرسوم المتحركة من إنتاج شركة Warner Bros. Pictures  تشمل The Lego Movie (2014)، و Storks (2016)، و The Lego Batman Movie (2017)، و Smallfoot (2018)، و Scoob! (2020)
• Weta Digital  – أفلام تشمل مغامرات تانتان (2011)

• الوسائط المتعلقة بالرسوم المتحركة الحاسوبية في ويكيميديا ​​كومنز