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出典検索?: "コンピュータアニメーション" ? ニュース ・ 書籍 ・ スカラー ・ CiNii ・ J-STAGE ・ NDL ・ dlib.jp ・ ジャパンサーチ ・ TWL（2013年4月）
モーションキャプチャによるコンピュータアニメーション（この画像は静止画）

コンピュータアニメーション（英: computer animation）とは、コンピュータを使って動画を制作する技法、またはコンピュータで制作されたアニメーションである。
概要

コンピュータグラフィックスとアニメーションの一部である。3次元コンピュータグラフィックスを使ったものが増えているが、2次元コンピュータグラフィックスによるものは帯域幅が小さくリアルタイムのレンダリングが必要な場合によく使われている。アニメーションとしての表示はコンピュータ上で行う場合もあるが、映画などの他のメディアで利用する場合もある。映画の場合はこれを CGI（Computer Generated Imagery）とも呼ぶ。

動いているように見せかけるため、コンピュータディスプレイに1つの画像を表示すると素早く別の少しだけ変化した画像を表示する。この技法はテレビや映画で動いているように見せるのと同じ方法である。

コンピュータアニメーションは、立体模型を使ったストップモーション・アニメーションや平面のイラストを使った普通のアニメーションをデジタル化したものと言うことができる。3次元アニメーションでは、物体（模型）はコンピュータディスプレイ上に作られ、3次元の人物には仮想骨格を使う。2次元の人物のアニメーションでは、物体群（イラスト）が別途用意され、透明なレイヤを使い、仮想骨格を使うこともある。そして、手足、目、口、衣服などを骨格に付与し、人間（アニメータ）がキーフレームを作成する。キーフレーム間の差異はコンピュータが自動的に計算する。この処理をトウィーニングまたはモーフィングと呼ぶ。最後に、アニメーションがレンダリングされる。

3次元アニメーションでは、モデリングが完了してから全フレームを描画する必要がある。2次元アニメーションでは、描画はキーフレームを描く工程であり、キーフレーム間の補間（トウィーニング）は必要に応じてレンダリングする。リアルタイムでない場合、描画したフレーム群は映画のフィルムやデジタルビデオなどの各種フォーマットに変換される。リアルタイムにフレームを描画し、そのままエンドユーザーに提示する場合もある。インターネット経由で低帯域幅のアニメーションを転送する場合、エンドユーザー側のコンピュータ上のソフトウェア（Adobe Flash や X3D）がリアルタイムのレンダリングを行う。一方、高帯域幅のアニメーションは事前にデジタルビデオ形式に記録しておき、ストリーミング方式で転送する。
単純な例コンピュータアニメーションの例

右のアニメーションでは、まず画面を黒などの背景色で塗りつぶす。次に山羊を画面の右に描く。そして、画面を再び背景色で塗りつぶし、山羊を前より若干左の位置に描く。これを繰り返すと、山羊はゆっくり右から左へ移動して見える。繰り返しの速度が十分速ければ、山羊がスムーズに左に動いているように見える。この方法は映画やテレビの動画でも使われている。

この例は物体の位置をずらすものだが、大きさや形状や照明や色を変化させるようなより複雑な変換を行うには、単に再描画を繰り返すだけでなく、ある程度の計算とレンダリングの技術を要する。
錯覚と残像

目と脳に物体がスムーズに動いていると錯覚させるには、画像を毎秒12枚のフレームレート（fps）以上の速さで描画する必要がある（フレームとは1枚の完全な静止画像である）。毎秒70フレーム以上になると、脳の知覚限界に達し、それ以上リアリティやスムーズさが向上しなくなる。毎秒12フレーム未満では、多くの人々がフレームの切り替わりに気づいてしまう。一般的な手描きのアニメーションは毎秒15フレーム程度（日本のテレビアニメは8フレーム程度が主流）にしてセルの描画枚数を抑えているが、これはアニメの様式化した描き方だからこそ可能なことである。コンピュータアニメーションの生成する画像はそれよりもリアルであるため、もっとフレームレートを上げないとリアリティを生み出せない。

素早くフレームを入れ替えるとスムーズに動いて見えるのは「残像」現象があるからである。目と脳は瞬間ごとの画像を記憶し、それらを自動的に平滑化している。映画は一般に毎秒24フレームで、連続的な動きとして見せるにはその程度で十分である。
架空のキャラクターをアニメ化する方法.gif形式の2次元アニメーション。棒人間の静止画をキーフレームとして動きを生成している。

ほとんどの3次元コンピュータアニメーションシステムでは、アニメーターはまず骨格や棒人間のような単純化したもので人物を表現する。骨格モデルの各部分の位置はanimation variables（アニメーション変数の意）またはAvarsで定義される。人間や動物を描く場合、骨格モデルは実際の骨格と対応していることが多いが、同じ手法（骨格とそれを覆う表面）を他の動く物体の描画に使うこともあり、例えば顔面の描画に使われる（別の手法もある）。映画『トイ・ストーリー』のキャラクター ウッディには全部で700のAvarsを使っているが、そのうち100のAvarsは顔面用である。コンピュータはレンダリング時に骨格を描画するわけではなく、骨格モデルを使って人物の向きや位置を正確に計算し、それを使って画像に描画する。従って、Avarsの値を変化させていけば、人物に動きを与えることができる。

リアルな動きを得るための Avarsの値の生成方法はいくつかある。古くはアニメーターがAvarsを直接操作した。全フレームでAvarsを設定するのではなく、いくつかの戦略的時点のフレームについてだけAvarsを設定し、それ以外はコンピュータに補間させる。これをキーフレーミングという。キーフレーミングではアニメーターが動きを制御できる。これは、手描きのセルアニメの手法をデジタルに持ち込んだものと言える。

対照的に、モーションキャプチャという比較的新しい手法では実写の動きを利用する。モーションキャプチャでコンピュータアニメーションを動かす場合、実際に画像処理のためのマーカーを身に着けた人間がアニメ化されるキャラクターのようにシーンを演じる。マーカーの動きをビデオカメラを使ってAvarsとして記録し、記録されたAvarsをコンピュータ上でアニメ化されたキャラクターに適用する。

どちらの手法も一長一短であり、2007年現在、ゲームや映画の制作ではどちらかの方法を採用するか、場合によっては両方を組み合わせて用いる。キーフレームアニメーションは、人間が演じるのが困難または不可能な場合に適しており、モーションキャプチャは人間の演者の微妙な動きも再現できる。例えば2006年の映画『パイレーツ・オブ・カリビアン/デッドマンズ・チェスト』では、俳優ビル・ナイがデイヴィ・ジョーンズというキャラクターを演じた。ナイ自身は映画には顔を出していないが、彼の演技を記録することで微妙な動きや表情などがそのキャラクターに付与されている。従って、モーションキャプチャはリアルな振る舞いや動きが必要な場合に適しているが、演じるキャラクターは単に衣装や特殊メイクでは実現できないものである。
コンピュータアニメーション開発設備

コンピュータアニメーションは、コンピュータとアニメーションソフトウェアで作成する。アニメーションソフトウェアの例として、Art of Illusion、Poser、Bryce、Maya、Anim8or、Blender 3D、trueSpace、LightWave、3ds Max、SOFTIMAGE XSI、Adobe Flash（2次元）などがある。これら以外にも様々な製品があり、ターゲットとする市場によって価格も様々である。低価格の製品でも印象的なアニメーションを作れるが、一般的なパーソナルコンピュータではレンダリングの過程で多大な時間を要する。そのため、ゲームでは家庭用の一般的な価格帯のパーソナルコンピュータでもレンダリングができるよう、解像度やポリゴン数の上限を低くして制作する傾向がある。