Computer Animation: Transformation in Commercial Exploration

20世纪70年代

集成电路技术的进步使半导体存储器在经济上具有与磁芯存储器竞争的能力，这导致随机存取存储淘汰了费时的顺序存储。尽管早期的随机存取存储器既昂贵、还具有易失性，但它体积小、速度高，很合适成为计算机的临时数据存储介质，这正是计算机生成图像技术所需要的。

而一直困扰人们的计算机图像与电影胶卷转换问题，在这个年代也得以突破。

计算机的计算速度提升，让生成电影级图像成为可能，光学扫描和打印技术也发展至可满足电影级制作。

这个年代还见证了一系列重要的3D计算机生成图像基础技术诞生，尽管部分算法还需要等待更好的电脑条件，但它们已经预示了数字动画技术的未来。

1970：

• 《猫头鹰与复活节兔子》（The Apteryx and the Easter Bunny，1970）
  • 导演：不详，它可能是动画系统的演示片。
  • 现存首部尝试模拟传统手绘动画风格的CG动画片，也是首部彩色2DCG动画，
  • 使用哈里森三世的动画系统“凯撒”（Caesar）制作。

• 数学家约翰·康威（John Conway）创建了首款零玩家游戏《生命游戏》（Game of Life，1970）
  • 也被称为“细胞自动机”，玩家通过修改“初始值”，观看细胞如何根据“规则”自动演变，中途无法修改。
  • 这是通过计算机程序和CGI技术进行“生物种群模拟”的首个经典例子，也是人类更大规模、更逼真地创造虚拟生命群体动画的重要一步。

• 计算机先驱弗雷德里克·布鲁克斯（Frederick Brooks）的实验室被指定为美国卫生研究院的分子图形学研究资源，旨在开发虚拟技术世界，帮助生物化学家和分子生物学家可视化和理解他们的数据和模型。其发展不仅促进了医学研究的发展，也作用于整个CGI技术领域。

• 犹他大学的加里·沃特金（Gary S. Watkins）发表了关于实时可见表面算法的论文，对3DCGI技术发展有重要作用。
  • Watkins G. S. (1970). A Real-Time Visible Surface Algorithm. Salt Lake City: The University of Utah.

1971年面世的重要软/硬件

PDP-11	● 迪吉多推出的16位小型计算机 ● 在1970-80年间成为多家数字动画制作公司和游戏开发的主要设备。
PDS-1	● 美国英莱克公司（IMLAC）推出的伊万·萨瑟兰“SketchPad”的低成本商业版 ● 这些早期系统都是连同专门的硬件一起销售的。
英特尔1103	● 英特尔推出第一个商用的动态随机存取存储器 ● 成为首款认真挑战磁芯的半导体芯片

1971：

• 匈牙利裔动画师彼得·福尔德斯（Peter Foldes）制作了CG动画短片《元数据》（Metadata，1971），
  • 使用内斯特·伯特尼克（Nestor Burtnyk）和马塞尔·韦恩（Marceli Wein）编写的第一个关键帧动画程序制作.
  • 动画内容实际上是不断从上一个图像变形到下一，这类形式后来被称为补间、插值、或变形动画。

• 康奈尔大学的唐纳德·格林伯格（Donald P. Greenberg）制作了一部当时来说很复杂的3DCG动画短片《透视康奈尔大学》（Cornell in Perspective，1971），
  • 也有说发布于1977，但根据康奈尔官方网站信息该片完成于1971。
  • 成为建筑动画的早期案例，使用通用电气视觉模拟实验室的设备。

• 斯坦福大学的比尔·皮茨（Bill Pitts）和休·塔克（Hugh Tuc）开发了首款使用矢量显示器的街机视频游戏《银河游戏》（Galaxy Game，1971）。
  • 最初的原型成本为2万美元，在迪吉多的小型计算机“PDP-11”上开发，由电子屏、游戏操控器和带有座椅木制大柜子组成。
  • 据说吸引了“10层楼高”的人群排队尝新。

• 诺兰·布什内尔（Nolan Bushnell）和泰德·达布尼（Ted Dabney）开发了数字视频街机游戏《电脑空间》（Computer Space，1971）
  • 首款量产的、使用电视屏幕的、有声的数字视频街机游戏
  • 提出最初的“精灵图”概念，
    • 即把2D图像当作悬浮物直接集成进数字动画显示中，从而减少帧缓存的数据计算，
    • 是视频游戏动画技术的一项重要创新。
  • 他两随后创立了著名的视频游戏公司雅达利（Atari）。

• 巴利制造公司（Bally Manufacturing）的《公路赛跑者》（Road Runner，1971）
  • 成为第一个全息投影视频游戏，
  • 玩家操纵的汽车是全息投影，在实际移动的微缩模型场景上行驶，但有一种操纵幽灵车的感觉。

• 犹他大学的亨利·古鲁德（Henri Gouraud）发表了以自己名字命名的“古鲁德着色法”（Gouraud），
  • Gouraud H. (1971). Continuous Shading of Curved Surfaces. IEEE Transactions on Computers C-20(6), 623-29.
  • 优点是计算速度较快，缺点是可能看到小小的平面拼接效果。
  • 古鲁德以其妻子为原型制作并渲染了第一个著名的3DCG人脸图像。

• 数学应用集团的戈德斯坦（R. A. Goldstein）和内格尔（R. Nagel）发表了《三维视觉模拟》（3-D Visual simulation），把光线追踪原理用于反向模拟摄影过程来渲染实体的阴影图片，这种基于非递归光线跟踪的算法后来被称为“光线投射”。
  • Goldstein, R. A., & Nagel, R. (1971). 3-D Visual simulation. SIMULATION, 16(1), 25–31.

• 俄亥俄州立大学的查理斯·苏黎（Charles Csuri）创立了“计算机图形研究小组”（CGRG）
  • 成员包括艺术、工业设计、摄影、电影、计算机和信息科学、数学等专业背景的师生，
  • 继续致力于CG动画技术的艺术创作应用。

• 曾与惠特尼合作拍摄《迷魂记》片头动画的罗伯特·阿贝尔（Robert Abel），和参与《2001太空漫游》特效制作的康·佩德森（Con Pederson）在美国创立了“罗伯特阿贝尔联合公司”（Robert Abel and Associates）。
  • 早期以基于运动控制的摄影技术和CG动画著名，包括用多条水平运动控制轨道、360度运动控制吊臂、光学打印机、前投和背投系统以及计算机图形系统等。
  • 佩德森进一步调整了狭缝扫描技术，为多个知名品牌创作电视广告动画。
  • 理查德·泰勒（Richard Taylor）发明了被称为“糖果苹果霓虹灯”的背光合成技术，带来光彩夺目的动画效果。
  • 该公司创建了视效预览矢量动画技术，以帮助拍摄更复杂的伪三维效果。
    • 后来比尔·科瓦奇（Bill Kovacs）进一步推进了这一技术，直接从矢量设备拍摄优秀的图形动画。
  • 该公司在此后的十几年里制作了大量混合不同动画技术的广告动画，为多部著名电影制作视觉效果动画。

1971年面世的重要软/硬件

英特尔4004	● 英特尔推出世界上首款商用的4位微处理器 ● 有2300个晶体管，每秒执行6万次操作，定价200美元。
CMX 600	● CMX系统公司推出首款真正的非线性编辑设备 ● 允许“跳场”录制和播放，使用光笔控制系统进行编辑，具有预览功能， ● 安装在迪吉多公司的计算机PDP-11上，内置两个黑白显示器，但该设备只适合离线编辑。 ● 价格相当昂贵（约25万美金），据说只制造了几套用于电视节目和商业广告制作。
扭曲向列型液晶显示器 （TN-LCD）	● 由马丁·沙德​（Martin Schadt）和沃尔夫冈·赫尔弗里希（Wolfgang Helfrich）发明 ● 通过将液晶分子以90度扭曲排列以防止光散射，使其拥有更好对比度和实用性。 ● TN-LCD仅短暂应用于早期个人电脑和视频游戏机的低端产品，但它首次验证了电场驱动像素的可行性，这一原理被后续液晶显示技术继承并优化。

1972：

• 犹他大学的艾德文·卡特姆（Edwin Earl Catmull）和弗雷德·帕克（Fred Parke）制作了首部3D多边形、实体着色和插值的3DCG动画短片《计算机动画之手》（A Computer Animated Hand，1972）。
  • 数字模型是通过一个绘制了350个多边形线框的石膏模型制作的，他们花了很多时间测量每个多边形的坐标，并用电传键盘将它们输入到计算机。
  • 卡特姆编写了制作动画的程序，该动画的一些技术概念成为了计算机图形学的基础。
  • 由于当时的显示硬件并不能在屏幕上显示整张图像，他们只能使用长曝光的相机对着屏幕拍摄，来查看每一帧图像，都满意后再用专用CRT屏幕摄影机把动画序列转拍到电影胶片。
  • 他们在接下来的几十年里持续为CGI技术研发作出巨大贡献，帕克基本留在了学术界，而卡特姆因领导了后来的皮克斯动画和迪士尼动画动画而广为人知。

• 雅达利推出的《乓》（Pong，1972）
  • 被公认为首款商业成功的视频游戏，也是首款屏幕分辨率达到858x525像素的视频游戏，标志着视频游戏产业的开始。

• 视觉音乐动画开始引入CG动画技术，1972-74年间，罗恩海斯音乐图像公司（Ron Hays Music Image）与大卫·阿特伍德（David Atwood）合作，创作了多个视觉音乐动画的现场直播和预渲染动画，也为多位艺术家制作了音乐视频动画。
  • 主要使用视频合成器“Paik-Abe”和模拟动画系统“Scanimate”制作。

1972年面世的重要软/硬件

图形共生系统（GRASS）	● 一种用于编写矢量图形动画的编程语言 ● 最初由汤姆·德弗林（Tom DeFanti）为其俄亥俄州立大学的博士论文开发。德弗林随后加入了伊利诺伊大学芝加哥分校电子可视化实验室（EVL），并继续改进该系统，很快被应用于电影和新媒体艺术。 ● 1978年，与中途游戏（Midway Games）合作，修改并移植到基于Z80芯片的ZBox上，使用光栅图形和精灵图，取名“ZGrass”，是首款可由非编程背景艺术家学习使用的动画系统，它意味着从大型机到微型机的转变，还意味着从矢量到光栅图形的转化。
SuperPaint	● 第一个兼容视频、基于光栅的、具备图形和动画制作功能的CG动画系统 ● 由施乐帕罗奥多研究中心（Xerox PARC）的计算机科学家理查德·肖普（Richard Frank Shoup）在1972-73年间开发 ● 最开始是一个简单的帧缓存器，随着肖普为其添加了越来越多的图像编辑功能，包含了后来绘画软件所需的基本要素（如调色、饱和度、颜色板、自定义多边形、画笔、油漆桶等），可以从标准视频输入捕捉图像，并与数字数据组合。 ● 在1970年代被用于定制电视图形和NASA的金星计划等。 ● 尽管该系统因管理层意见分歧而被扼杀，肖普在1983年因开发SuperPaint获艾美奖，表彰其对电子图形技术的革命性贡献。
Antics 2D	● 英国平面设计师、动画师、软件开发员艾伦·基廷（Alan Kitching）开发的动画软件 ● 最初称为“滑稽”（Antics），后来通常称为“Antics 2D”， ● 早期是给自己使用的，制作了一些早期的运动图形动画和说明动画。 ● 虽经常介绍为2D动画软件，但从其软件演示短片《飞立方》（Flying Cube，1973）展示了一个旋转的3D立方体。 ● 1977年，基廷受邀把该软件改造成一款面向普通艺术家的动画软件，在后来的十几年里被世界各地很多动画师广泛使用。 ● 该软件早期在Unix系统和Fortran语言下工作，1980年开发日本版，受到20世纪末计算机程序语言环境的改变，于1998年停止旧系统开发。 ● 2010年发布基于全新C++语言构建的新“Antics”版本，但可查更新信息只到2011年。
泰克 4010	● 泰克（Tektronix）开发的图形计算机。 ● 比早期的同类产品便宜，绘制到屏幕上的图像可一直保留，直到被故意擦除，从而节省计算机内存。 ● 该系列在1970年代很受欢迎，直到下一代更廉价的图形工作站推出。
英特尔8008	● 英特尔推出的8位处理器，由此开启了8位时代。
C语言	● 一种通用、结构化的编程语言，被公认为现代编程语言的起点。 ● 其祖先是BCPL语言，由贝尔实验室的丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）在肯·汤普森​（Ken Thompson）的基础上设计。
奥德赛 （Odyssey）	● 米罗华（Magnvox）推出的首款1世代家用游戏机。 ● 连接电视使用，由于有限的图形显示能力，玩家需要在电视屏幕上覆盖胶片以显示游戏的额外内容。1974年被飞利浦公司收购，1978停产。 ● 第1世代游戏机也是消费型计算机生成图像产品的开端，但它们都存在价格昂贵、可玩游戏单一、硬件限制等问题，虽然因新奇而颇受欢迎，但普及度并不高。

1973：

• 迈克尔·克莱顿执导的《西部世界》通常被介绍为首部使用数字动画技术的电影长片，但更准确的说法应该是首部使用数字动画技术制作电影特效的电影长片，后来被称为“视觉效果”（VFX）。
• 这段模拟机器人视觉的动画，由计算机动画先驱惠特尼的儿子，小惠特尼在信息国际公司制作，通过对摄影图像进行分色，扫描并转换成矩形块，根据设计好的调色板添加颜色，再重新输出到电影胶片。

• 史蒂夫·科利等开发的《迷宫战争》成为首款全屏三维第一人称游戏，但当时的电脑只能渲染三维模型的线框。
• 雅达利的街机游戏《抓到你了》是首款彩色视频游戏，受限于当时计算机能力，彩色游戏的普及还有一段路程。
• 南梦宫与雅达利合作，把《乓》（Pong）进口到日本，街机游戏在日本迅速推广，并很快跟上了美国的技术水平。

• 犹他大学的裴祥风（Phong B T）开发了以其名字命名的三维着色法“风着色法”（Phong shading ），与此前的古鲁德着色法相比，它能提供更逼真的光滑曲面效果，但运算量更大。
  • Phong B T. 计算机生成图像的照明[J]. 美国计算机学会通讯, 1975, 18(6): 311–317.

• 马丁·库珀和他的开发小组带来了第一部“手机”，弗兰克·贝克和本特·斯坦普开发了第一个透明的“触摸屏”，它们的后续发展最终在21世纪为动画技术创造了一个新舞台。

• 施乐公司推出最早的个人电脑原型之一“奥拓” （Alto），带来了世界上首个所见即所得编辑器、鼠标、图形用户界面和位图显示器。

• 俄亥俄州立大学计算机图形研究小组的曼弗雷德·克内迈耶开发了使用集成编程语言的早期动画系统“ANIMA”。

1974：

• 彼得·福尔德斯制作的《饥饿》（Hunger）是首部使用实心填充光栅图扫描线渲染的数字动画短片，依然使用伯特尼克和韦恩开发的关键帧动画程序。该片在视觉上接近传统动画，也涉及到二维图像的三维运动，成为第一部获奥斯卡提名的数字动画短片，并获戛纳电影节评审团动画大奖。

• 帕克制作的《脸和身体部分》是首部尝试模拟人脸的三维数字动画短片，当人们看到这个动画的时候，或许不会有人相信，数字动画技术在40多年后可以创造几可乱真的数字人类。
• 他是第一位使用参数化模型来处理人脸动画的人，但该系统似乎没有正式商业化。
  • Parke F I. 计算机生成的人脸动画[C]//1972年美国计算机学会年会会议录1. 纽约: 计算机协会, 1972: 451-457.

• 太东西角友宏开发的《极速赛车》是首款垂直滚屏游戏，而首款侧滚屏的视频游戏是次年雅达利发行的《障碍赛跑》，由于计算机性能限制，这些早期滚屏游戏的背景只能由简单的几何色块组成，但并不影响玩家的热情。

• 太东推出的《篮球》是首款描绘人类角色的视频游戏，尽管造型十分简单。

• 布兰德·福特纳和凯文·格雷开发的《空战》（Airfight）是首款三维飞行模拟器，以简单线框显示。

• 艾德文·卡特姆发明了“纹理贴图”和“深度缓冲”。
  • 纹理贴图：最初指的是“漫反射贴图”，一种简单地把光栅图映射到三维表面的方法，随着计算机生成图像技术的发展，各种不同功能的纹理贴图技术陆续诞生，旨在减少计算的同时提高真实感，成为三维动画的一项重要技术。
  • 深度缓冲：通过记录镜头与三维空间中物体的深度信息，以确保在视窗中显示正确的前后遮挡关系。
  • 虽然深度缓冲的发明一般被归功于卡特姆，但斯特拉伯（Wolfgang Straßer）在1974年4月的博士论文中描述过类似想法，比卡特姆早几个月。
    • Straßer W. 快速曲线曲面显示在图形显示设备上[D]. 柏林理工大学,1974.

• 数学应用集团发布其三维动画系统“合成视觉”（SynthaVision）的首部演示片《合成视觉样片》（SynthaVision Demo），该系统最初由工程师罗伯特·戈尔茨坦在60年代末开发，包含固体建模系统和基于光线投射的渲染系统。

• 埃文斯和萨瑟兰公司开发了独立的计算机图形系统“图片系统”（Picture Systems），提供交互式、动态、三维线条绘制等动画制作功能。
• 该系统包含世界上首款商用帧缓存器，分辨率为512×512像素，8位灰度。
  • 随后，纽约理工学院计算机图形实验室（NYIT）将其3个缓存器连接，创造了第一个拥有全色彩24位RGB帧缓存器的小型计算机。帧缓存技术的商业化，为数字产品的未来垫下了基石。

• 丹·桑德林开发了模拟视频合成器“桑德林图像处理器”（Sandin Image Processor），可实时处理视频合成，产生复杂精致的视频效果动画。

• 亚历克斯·舒尔创立了“纽约理工学院计算机图形实验室”，最初目的是制作高质量的计算机动画，实验室研究员发明了一系列计算机生成图像技术，展示了计算机动画技术的未来。
• 多位成员成为20世纪后期计算机生成图像行业的知名人士。
  • 皮克斯总裁兼图灵奖获得者卡特姆；
  • 皮克斯联合创始人史密斯；
  • 迪士尼首席科学家威廉姆斯；
  • 网景和硅图创始人克拉克、
  • 开放源代码促进会联合创始人佩伦斯；
  • 著名数字动画先驱格雷布、帕克等。

• 第一届“计算机图形图像特别兴趣小组”（SIGGRAPH）在美国开幕，这个年度会议成为全球性的计算机生成图像创新技术展示和交流平台。

• 1970年代中，伊利诺伊大学芝加哥分校电子可视化实验室开始推出了一系列“电子可视化活动”，以计算机图形、视频处理和音乐为特色的现场实时表演，使用该实验室的动画系统“图形共生系统”（GRASS）、迪吉多的小型计算机“PDP-11”和视频合成器“桑德林图像处理器”（Sandin Image Processor）制作。桑德林等创作的《螺旋PTL》（1980-1981）是其著名代表作。

1975：

• 岡本忠成在冲绳世博会展出了一部由多台电影投影仪和幻灯机（包括计算机控制的小型幻灯机）合作，投影在圆顶屏幕上的剪纸+手绘动画《水的种子》（水のたね，1975）
  • 但现存版本是后来重新调整的单机版，当时效果已无法知晓。
  • 此外，该片使用了一种被称为“红型”的琉球传统布料制作背景，以建立与冲绳文化的内在连接。

• 《枪战》成为首款使用微处理器的视频游戏，也是首款直接使用具象视觉元素和动画展示角色行为和故事的视频游戏，标志着视频游戏与动画片的进一步接近。
  • 该游戏有多个版本，使用微处理器的是“中途8080街机系统”，其硬件系统由纳丁（Dave Nutting）公司的团队开发。

• 加里·威森亨特和雷·伍德开发的《龙与地下城》是首款角色扮演和交互小说游戏，但它基本没有动画，只是简单配图的文字游戏。

• 凯文·邓科姆等开发的《莫利亚》成为首款三维的角色扮演游戏，以第一人称视觉动态地生成地下城的三维线框图像。

• 米隆·克鲁格（Krueger Myron）建立了所谓“人工现实”的实验室“视频空间”（Videoplace），使用投影仪、摄像机、专用硬件和用户的屏幕剪影，创造一个围绕着用户，无需头戴显示器的互动环境。后续还发展了几个升级款，并在1983年出版了《人工现实》一书。
  • Krueger MW. 人工现实[M].马萨诸塞州: 艾迪森-韦斯利·雷丁, 1983.

• 数学家伯努瓦·曼德博创造了术语“分形”，制作了该概念的可视化计算机生成图像，把其理论概念扩展到自然界中的几何形式，其后续研究极大地辅助了三维动画的照片逼真感技术发展。

• 俄亥俄州立大学计算机图形研究小组的马克·吉连逊（Gillenson M L）发表了关于使用关键帧动画技术混合图像来创建面部绘制的论文，是如今被称为“融合变形”技术的首批正式贡献之一。
  • Gillenson M L. & Chandrasekaran B. 脸是什么: 通过计算机图形学合成人脸[C]//计算机图形图像特别兴趣小组 '75: 第二届计算机图形和交互技术年会会议录. 纽约: 计算机协会, 1975:212-221.

• 犹他州大学的马丁·纽威尔创建了著名的“犹他州茶壶”（也称纽威尔茶壶），是最早使用贝塞尔曲线而不是精确测量来创建的三维模型之一，建造茶壶的三维模型在当时是一种挑战。
• 作为纪念，它如今依然是三维数字图像行业喜欢使用的演示模型之一。

• 卢卡斯影业成立了“工业光魔”，作为一个部门参与《星球大战》的制作，在1980年代成长为视觉效果行业和计算机生成图像技术研发的领军者之一，多次获得奥斯卡等重要奖项。

• 柯达的工程师史蒂夫·萨森发明了第一台数码相机，但因相关技术尚未成熟而暂时被放弃。

• 宽泰（Quantel）推出首款商用全彩帧缓存器“DFS 3000”，最初用于处理电视广播视频。

• 雅达利推出首款电子音乐可视化工具“雅达利视频音乐” （Atari Video Music）。

• 索尼推出第一代家用盒式录像磁带“Betamax”，胜利公司于次年发布了竞品“家用录像系统”（VHS），两者的竞争成为行业著名话题，性价比最终战胜了高质量，家用录像系统成为80年代的主流家用录像机标准格式。家庭录影带的普及推动了动画片的另一种销售方式，也为不合适在公众影院放映的动画提供了平台。

• 克雷研究公司推出超级计算机“克雷-1”，被一些公司用于动画制作，但其高昂的成本让人难以为继。

• 史密斯在1975年加入了纽约理工学院计算机图形实验室（NYIT）后，参与到“绘画”“大绘画”“绘画3”等几个早期数字绘画程序的开发中，它们的具体面世时间不详，但不会晚于80年代。

• 1970年代中后期，莱昂·毛雷尔（Leon Maurer）以顾问身份参与纽约理工学院计算机图形实验室（NYIT）项目，主要贡献包括：
  • 将Artiscope的同步控制逻辑转化为数字信号处理方案，优化了实验室早期动画渲染流程；
  • 设计低延迟反馈系统，解决机械式动画设备与电子计算机间的兼容性问题。

1976：

• 理查德·赫夫伦执导的《未来世界》（Futureworld）成为首部引入三维数字动画的电影长片，也是最早涉及原始光泽效果的计算机生成图像案例之一。
• 动画片段来自艾德文·卡特姆和帕克在1972和1974年制作的实验动画短片，以及由信息国际公司根据演员彼得·方达制作的三维头像。

• 纳尔逊·马克斯在布林的帮助下制作了《翻转球体》（Turning a Sphere Inside Out），是首部使用数字动画技术模拟4D物体的短片，也涉及原始光泽效果（用于非动画部分），通过三维变形技术，以非切割、撕裂的方式对球体执行无折痕的内外翻转（即斯梅尔悖论），这种纯数学逻辑的变形在现实世界中难以实现，但在虚拟空间是可行的。他还制作了一系列分子模型动画，展示数字动画技术在科学可视化方面的优势。

• 世嘉的《重量级冠军》（Heavyweight Champ）是已知首款展示了可识别具象角色的视频游戏，也是首款格斗游戏，这类游戏成为把高级角色运动引入游戏的主力军。

• 太东的《拦截器》是已知最早利用精灵图按距离缩放，模拟透视效果的“伪三维”视频游戏。
  • 该游戏于1975年首次演示，1976年正式上市，因此面世时间两者均有报道。
• 世嘉的《公路赛》是首款弯道滚动的赛车游戏，利用几何色块创造伪三维透视。
• 赖纳·福斯特开发的《纽柏林1号》利用简单的方块图表示赛道边柱子，模拟出可信的伪三维透视感，
  • 随后推出的《纽柏林3号》是第一个包括天空和赛道完整视野背景的伪三维视频游戏，该游戏已丢失，根据现存海报资料来看，天空是纯色的，赛道围栏造型相对于当时的技术来说相当复杂。

• 随着雅达利（Atari）开发的《打砖块》（Breakout，1976）等“砖块游戏”的流行，一种更简单、符号化的几何图形游戏动画风格开始形成，显然很合适当时的计算机图像技术。

• 齐格洛公司推出的8位微处理器“Z80”，在此后的10年里成为台式计算机和家庭计算机中广泛使用的中央处理器之一，也被用于合成器、游戏设备和一些早期数字动画制作设备。

• 美国无线电公司公司发布的视频芯片“CDP1861”，为如今所知的三维显卡奠下了基础。

• 快捷半导体公司推出了首款2世代家用游戏机“仙童F波”，至1983年停产。
• 第2世代游戏机至少有23款游戏机推出。基于低成本可编程微处理器和盒式存储器提供的外插游戏功能，在很大程度上推进了家用游戏及的普及。本世代的游戏市场被美国公司主导，并与街机的黄金时代几乎重合。家用机游戏行业快速增长，但过多厂家的竞相进入，加上缺乏创新且粗制滥造的游戏大量出现，最终导致美国游戏产业1983年的崩盘。

• 美泰公司的乔治·克洛泽开发了首款掌上电子游戏机“汽车比赛”（Auto Race），使用简单的红色发光二极管（简称LED）显示屏。

• 纽约理工学院计算机图形实验室的艾德文·卡特姆开发了早期动画软件“补间”（Tweening）。

• 犹他大学的计算机博士詹姆斯·布林（Blinn J F）开发了“反射贴图”，通过向模型映射模拟的贴图，让它看起来像反射了环境。
  • Blinn J F, Newel M E. 计算机生成图像中的纹理和反射[J]. 美国计算机学会通讯, 1976, 19(10): 542-547.
• 布林后来陆续开发了多个重要的三维计算机生成图像技术，一个用于NASA的航天人物可视化系统，一系列广为人知的航天器模拟动画，为多部科普教育连续剧制作数字动画
• 著名的“布林定律——随着技术的进步，渲染时间仍会保持不变” 。它似乎比摩尔定律更长效，因为它指向人性本身，人类总是不断探索所谓的“更好”，当速度提高后，动画师便会尝试用更复杂的算法，渲染更复杂的场景。
  • Blinn J F. 数字照明和渲染(第二版)[M]. 千橡市, 美国: 新骑手出版社. 2005: 279.

• 伯特尼克（Burtnyk N）和韦恩（Wein M）发表了一种用于关键帧动画的骨骼动画技术，尽管只是很初步的算法，但其概念对数字动画技术发展起到重要意义。他两被誉为加拿大数字动画技术之父，并因对数字动画补间技术的贡献，于1997年获奥斯卡技术成就奖。
  • Burtnyk N, Wein M. 增强关键帧动画中运动动态的交互式骨架技术[J]. 计算机协会通信, 1976,19(10): 564-569.

1977：

• 卢卡斯执导的 《星球大战4》：
• 首部广泛地引入计算机动画技术的电影长片，也是工业光魔首部代表作。
• 片中“死星”动画片段由拉里·库巴使用“图形共生系统”（GRASS）制作；
• 特效主管约翰·戴克斯特拉开发了以其名字命名的计算机运动控制拍摄技术，使用此前派拉蒙影业的老式相机“超视综艺体”，手工缠绕晶体管-晶体管逻辑芯片，7组运动轴执行滚动、平移、倾斜、摆动、吊杆、横移、跟踪、镜头对焦、电机驱动、快门控制等工作，能精确执行、记录并在后续拍摄中复制这些操作，极大地方便了接景画、多重曝光等特效合成工作，标志着新一代、可执行复杂动作和拍摄指令的计算机运动控制拍摄技术开始发展。

• 随着《星球大战4》等科幻电影长片在商业上获得了明显的成功，开启了一个基于科幻主题的电影特效时代。
• 制片厂愿意支付更多的特效费用换取更高的票房，从而鼓励更多独立的视觉特效公司建立，极大促进了相关技术发展。
• 术语“特殊效果”（SFX）和“视觉效果”（VFX）的区别也越发明确，前者是拍摄现场中一并进行的各种现场特效，后者是拍摄之后加工的各种视觉效果。
• 随着视觉效果开始成为电影长片的“标配”，奥斯卡把“最佳特别视觉效果”更名为“最佳视觉效果”。

• 《太空战争》等使用矢量显示器的视频游戏街机开始流行，这些显示器使用电子束投影图像，尽管在动态图像环境中只能实现比较简单的图形，但比当时的光栅显示屏的性价比高。

• 雅达利推出2世代家用游戏机“雅达利2600”：
  • 最初称为“雅达利视频计算机系统”，首款利用只读存储器储存游戏代码的游戏系统，首批8位可编程系统，也很快被证明是当时世界上最复杂的编程机器之一，但非常“灵活”，视频游戏开始变得强大起来，直到1992年才停产。

• 迪吉多公司推出了32位小型计算机系列“VAX-11”，在70年代末-80年代初被多家早期数字动画公司采用，至1988年停产。

• 由伊利诺伊大学芝加哥分校电子可视化实验室的桑德林和德弗林创造了第一款有线数据手套“塞尔”，使用光传感器。数据手套的后续发展成为交互动画、虚拟现实、运动捕捉、实时动画偶等技术的重要设备之一，为多维控制提供了有效的方法，如同一组滑块。

• 罗纳德·哈克斯坦等开发了三维实时程序动画系统“Anima II”。
  • 查理斯·苏黎和蒂姆·胡克使用该软件制作的同名演示片，成为首部基于实时程序的多边形三维卡通动画。
  • 此外，胡克制作的《乓人》成为首部使用多边形制作的完整三维人型角色动画。

• 俄亥俄州立大学计算机图形研究小组的里克·帕伦特开发的三维建模系统“DG”，是基于“雕刻”的三维建模软件的早期探索。

• 艾伦·基廷（Alan Kitching）受邀把“Antics2D”改造成一款面向普通艺术家的动画软件，在后来的十几年里被世界各地很多动画师广泛使用。

• 纽约理工学院计算机图形实验室的艾德文·卡特姆和艾尔维·史密斯发明了“透明通道”，成为后来计算机图形学的核心，但当时没有申请专利。

• 弗兰克·克罗（Crow F C）介绍了“抗锯齿”技术，卡特姆于次年发表了一种具有抗锯齿功能的消除隐藏面算法。
  • Crow F C. 计算机生成的阴影图像中的混叠问题[J]. 美国计算机学会通讯, 1977, 20(11): 799-805.
  • Catmull E. 一种具有抗锯齿的隐藏面算法[C]//计算机图形图像特别兴趣小组’78:第五届计算机图形和交互技术年会会议录. 纽约: 计算机协会, 1978: 6–11.

• 布林发表了三维着色法 “布林-风着色法”，是对此前“风”着色法的改进。喷气推进实验室成立了专门的“计算机图形实验室”，并邀请布林加入。
  • Blinn J F.计算机合成图片的光反射模型[C]//计算机图形图像特别兴趣小组’77:第四届计算机图形学和交互技术年会会议录. 纽约: 计算机协会, 1977: 192–198.

• 第一个三维图形核心标准出台，作为计算机图形图像特别兴趣小组1977年会议记录补编发表。

1978：

• R/格林伯格联合公司为理查德·唐纳执导的电影长片《超人》制作了第一个计算机生成的片头动画，虽然也涉及类似《2001太空漫游》那样的计算机运动控制拍摄和狭缝扫描技术，但作为竞争对手，他们需要自己研究类似的技术。
• 该片也是著名的巨型运动控制拍摄系统“泽托奥”（Zoptic）相机首次用于拍摄超人飞行镜头。
• 雅达利推出的同名视频游戏《超人》是第一个提供暂停功能的游戏，也是第一个正式授权的电影衍生游戏。

• 布林引入了关于“凹凸贴图”和“法线贴图”的早期概念，描述如何对曲面的法线进行扰动，以使平坦的表面具有详细外观，还开发了三维表面起皱模拟技术。
  • Blinn J F. 褶皱表面的模拟[J]. 计算机协会计算机图形图像特别兴趣小组电脑图形. 1978,12(3): 286–292.
• 布林制作了《旅行者2号与木星相遇》（Voyager 2 Encounters Jupiter）：
  • 以展示相关技术的应用，这也是已知第一个实体渲染的三维数字星球动画。

• 贝尔实验室的约翰·怀特制作的3DCG动画短片《钓鱼老手》
  • 首个使用“光线追踪”技术渲染镜面反射和半透明物体折射的动画短片，使用光线追踪来消除锯齿，以及计算投影。
  • 怀特的深度递归光线追踪算法，将三维渲染从最初的表面可见性问题，重新定义为光传输问题，也启发了其他人的一系列后续研究，包括分布式光线追踪和无偏路径追踪等。
  • 但光线追踪所需的计算量，对于当时的电脑设备是一个致命问题。
  • 1978-80年间，通用汽车研究实验室的斯科特·罗斯（Roth S D）引入术语“光线投射”，本质上与“光线追踪”相同。
    • Roth S D. 用于实体建模的光线投射[J]. 计算机图形和图像处理. 1982, 18(2): 109–144.

• 太东开发的《太空入侵者》（Space Invaders）：
  • 首款在同一屏幕中显示大量动态精灵图，首款由“生命数”控制游戏时长和首款加入背景音乐的游戏，被认为是有史以来最具影响力的电子游戏之一。
  • 其像素化外星人图案成为当代流行文化的符号，至今仍经常被用作代表电子游戏的图标，而随着基于像素画形象的简单循环动画越来越多，进一步帮助有限动画摆脱“廉价”标签，成为。
  • 该游戏使用由离散芯片制成的桶式移位器，协助英特尔8080微处理器生成帧缓存图形的动画；其CRT屏幕生产商是如今计算机生成图像行业主要专业显示屏生产商之一，“艺卓”的前身。

• 世嘉推出的《青蛙》：
  • 首款包含较逼真角色跳跃动作的视频游戏，也是后来平台游戏的原型。

• 音乐软件公司的《逃跑》（Escape!）：
  • 首款个人电脑上的伪3D游戏，通过简单色块模拟一种及其简单的立体效果。

• 安迪·利普曼和麻省理工学院的研究人员开发了已知第一个“超媒体”系统《阿斯彭电影地图》，是一个虚拟旅行程序，使用由4个摄像头同时拍摄的阿斯彭市街道全景图，通过操作按钮模拟前进、后退、向左或向右移动，并实时更换相应位置和角度的照片组。一些特殊建筑包含如照片、简介、视频等内容，帮助用户进一步了解这些建筑物，还有一个粗略的城市三维模型。

• 艾德文·卡特姆和克拉克开发了三维模型“细分曲面”的算法，是创建高精度模型的重要工具，允许通过更简单的多边形网格来表示更复杂的平滑曲面，但该算法对当时的电脑算力来说难以实际应用，直至20世纪末，多边形建模才成为一种可行的动画技术。卡特姆因此于2006年和2019年两次获颁奥斯卡科学技术奖。

• 俄亥俄州立大学计算机图形研究小组开始把工作重点转移到建模和动画的复杂性，以及视觉效果的准确性上。
  • 韦恩·卡尔森开发了被称为“粒子系统”的早期技术，用来生成烟的图像，并重新计算了原来由鲍勃·雷诺兹制作的星系序列，将星系中的恒星从数百个增加到超过3万个。
  • 一部早期的“地形动画”《程序性城市和地形模型》也来自该大学。

• 保罗·埃克曼（Ekman P）和华莱士·弗莱森（Friesen W）出版了他们的“面部动作编码系统”，指出人类用来表达情感的面部表情都是由相同的面部肌肉以相同的方式驱动的，而且不因人类种族而不同。该理论后来持续被研究和更新，并建立了一个计算机自动化系统，其发展极大地推进了面部运动捕捉系统和数字动画角色的面部表情制作。
  • Ekman P, Friesen W. 面部动作编码系统:一种测量面部运动的技术[M]. 帕洛阿托, 美国: 咨询心理学家出版社, 1978.

• 汤姆·德弗林（Tom DeFanti）与中途游戏（Midway Games）合作，修改其“GRASS”系统，并移植到基于Z80芯片的“Z Box”上，使用光栅图形和精灵图，取名“Z图形共生系统”（ZGrass），是首款可由非编程背景艺术家学习使用的动画系统。
  • 它意味着从大型机到微型机的转变，还意味着从矢量到光栅图形的转化。

• 宽泰推出的“DPE 5000”被公认为第一台在商业上成功的数字特效设备。

• 飞利浦、美国音乐公司和日本先锋公司开发出新一代影像储存媒体“镭射影碟”，使用模拟视频信号，与盒式录像磁带相比，有更高的图像和音频质量，但昂贵的价格以及无法录制电视节目等问题，使其仅在日本和一些个别地区短暂流行。

• 中途游戏公司开发了一款2世代家用游戏机“巴利家庭图书馆电脑”，使用戴夫·纳丁联合公司专门开发的视频显示芯片和齐格洛的Z80微处理器，分辨率可达320x204像素，最多可同时显示8色，其图形功能优胜于同世代的游戏主机，但介乎于电脑和游戏机之间的含糊定位，以及糟糕的营销，它的销量和曝光率都很低。该游戏机本来可能会被继续开发成家用电脑，甚至用于数字动画制作，但因各种问题不了了之。1981年被转售给天体视觉公司，1985年随该公司的破产而停产。

• 宫泽和正为苹果II计算机开发了世界上第一套面向个人电脑的三维软件“3D Art Graphics”。

• 1970年代后期，俄亥俄州立大学计算机图形研究小组的罗恩·海克力士和里克·帕伦特于开发了首批整合运动和渲染的动画系统“ANTSS”。

• 约1978年，信息国际公司开始使用大型计算机“Foonly F1”制作数字动画，
  • 克雷格·雷诺兹为其开发了动画系统，
  • 布林开发了渲染软件，
  • 拉里·马龙开发了三维建模系统，
  • 汤姆·麦克马洪开发了内存映射帧缓存技术。

• 1978-1986年间，纽约理工学院计算机图形实验室（NYIT）开始了一个从来没有完成的3D数字动画长片计划《作品》（THE WORKS），其预告片曾在1982年的计算机图形图像特别兴趣小组年会上放映。
  • 这个开创性的项目遇到了太多问题，一方面是人才问题，工作人员几乎都是计算机生成图像技术研发专家，他们并不能解决动画长片制作的所有问题，此外迪士尼和卢卡斯的插足，撬走了该实验室一些优秀人才；另一方面是计算机硬件的问题，以当时电脑的计算速度，事实上根本无法在可控的时间内完成整部动画的渲染，也无法创建电影质量的图像。
  • 此项目在1986年左右被永久搁置了，最终完成部分不足10分钟。创始人舒尔对三维数字动画长片的愿景，直至1995年由皮克斯和迪士尼动画实现。

1979：

• 迪士尼工程师为电影《黑洞》的片头动画制作了一个描绘黑洞的三维线框模型渲染，成为有史以来出现在电影长片中时间最长的数字动画片段。

• 斯肯尼梅特动画系统发布了一个名为《计算机图像演示》的制作演示短片，成为已知首部把数字动画和真人实拍镜头合成的混合短片。

• 加里·迪莫斯制作了X战机的数字图像，以说服卢卡斯计算机生成图像技术可用于其“星球大战”系列的电影制作，该图成为1979年8月《计算机》杂志的封面。

• 南梦宫开发的《小蜜蜂》是首款使用“拼接图”（Tile-based）技术的街机游戏，通过把屏幕分割成多个平铺的“瓷砖”，让屏幕只刷新局部区域，在很大程度上降低了实时渲染动画对硬件的消耗，并允许开发人员使用可重复使用的组件（纹理地图集等）进行构建。该游戏因此拥有更复杂的精灵图动画，也是首款真色彩游戏。

• 蒂姆·斯凯利开发的《战士》通常被介绍为首款使用运动捕捉技术的视频游戏。

• 布鲁斯·阿特威克为首款在个人电脑上运行的消费者飞行模拟器开发了代码，随着这类市场的发展，模拟游戏在严肃科学和大众娱乐之间搭起了一条桥梁。

• 萨瑟兰被吉姆·卡吉雅招募加入加州理工学院的计算机科学系，随后阿尔·巴尔（Al Barr）和喷气推进实验室的布林相继加入，组成加州理工学院计算机生成图像研究小组的核心，为计算机模拟真实物体开发了基本的数学方法。
  • 卡吉雅致力于将计算机图形学原理与控制光行为的电磁学基本方程联系起来，
  • 巴尔致力于创建一种统一的数学形式来表示物体的形状和行为。

• 卢卡斯成立工业光魔计算机图像小组，纽约理工学院计算机图形实验室的艾德文·卡特姆、史密斯和拉尔夫·加根海姆等重要技术人员被卢卡斯陆续挖角。他们开始研究基于计算机的电影制作工具，包括非线性视频、音频编辑系统，连接传统电影胶片和数字图像的激光胶片打印机等，以及进一步探索计算机生成图像和计算机动画技术在电影特效制作的可能性，并为《星球大战》中的“X战机”制作数字模型。

• 纽约理工学院计算机图形实验室的加兰·斯特恩开发了早期动画制作系统“SoftCel”，成为之后所有模拟赛璐璐动画制作的数字动画系统的基础，斯特恩因此获2001年奥斯卡技术成就奖。

• 亚瑟·阿佩尔（Appel A）等发表了一种利用“晕线效果”在3D渲染中消除隐藏线的方法，这对快速线框渲染十分有用。
  • Appel A, Rohlf F J, Stein A. 消除隐藏线的晕线效果[C]// 计算机图形图像特别兴趣小组’79:第六届计算机图形学和交互技术年会会议录, 纽约: 计算机协会, 1979:151-157.

• 埃里克·豪利特开发了广角镜光学系统“利普”（LEEP），为后来的虚拟现实头盔提供了基础。

• 美泰推出的2世代家用游戏机“智能视觉”（Intellivision），以优秀的图形和游戏性闻名。
• 米尔顿·布拉德利推出2世代掌上游戏机“微视”（Microvision），带有16×16像素的液晶显示屏，可更换卡带，但其屏幕、按键和游戏卡都十分容易损坏。

20世纪60至70年代，一群厉害的跨界工程师、程序员和数字动画先驱们进行了一系列关于数字动画技术实际应用的开创性探索，但动画技术的发展在任何时候都依赖着人类科技文明的整体推进。很快，计算机动画技术便会迎来更合适它们成长的年代。

Computer Animation: Taking Shape in Applied Research

20世纪60年代

所谓“变革”的年代为各种实验艺术提供了土壤，也鼓励新技术的发展。

尽管计算机动画还没有真正准备好，但一些先驱已经开始他们的征途，启动新一轮科学与艺术的对话。

基于计算机的动画技术，在图形和运动方面有着天然的准确性，它比之前任何一代动画技术，都更合适走拥抱科学研究和产业应用。

• 美国航空航天局（下简称NASA）开始委托开发太空飞行训练模拟器的视觉内容，其发展在在一定程度上促进了早期数字动画技术的发展。

• 贝尔实验室成为计算机图形学、计算机动画和电子音乐领域的主要研究基地，多位著名计算机动画先驱都曾工作于此。

• 利弗莫尔实验室（LLNL）作为美国核武器研究的核心机构，大量使用高性能计算机进行流体力学、爆炸模拟等计算。这些研究需要将复杂物理现象可视化，推动了三维图形技术的早期发展。实验室开发了基于粒子系统的模拟算法，用于呈现爆炸、冲击波等动态效果，这类技术后来被动画行业借鉴（DS提供信息，来源核实中）

1960年

• 瑞典皇家理工学院在“二进制电子序列计算机”（BESK）上创建了首部描绘具象事物的数字动画短片《计划中高速公路的渲染》（Rendering of a planned highway，1960）。
  • 时长49秒，模拟一辆汽车在高速公路上行驶的所看到的公路画面。
  • 白色线条动画在一台专门的示波器上显示，再用一台由计算机控制的相机拍摄。

• 约翰·惠特尼（John Whitney）创立“运动图形公司”（Motion Graphics），
  • 继续使用自己改装的设备制作运动图形动画，并把它们发展成一种艺术形式，成为首批正式使用和定义术语“运动图形”的人。
  • 他也被认为是把“狭缝扫描”技术引入电影特效动画的开路者。

• 美国波音公司的威廉·费特（William Fetter）和凡尔纳·哈德森（Verne Hudson）创造了术语“计算机图形”（Computer Graphics），当时用于描述他们的计算机绘图工作。
  • 该术语的缩写“CG”，有时候会和“计算机生成”（Computer Generated）的缩写混淆。

• IBM开发了第一个自动化设施，开始大规模生产晶体管。

• 物理学家西奥多·梅曼（Theodore Maiman）发明了“激光”，它将对计算机动画技术发展带来重要贡献。

1961年

• 美国菲尔科公司（Philco）的科莫（Comeau）和布莱恩（Bryan）建造了一个头戴式显示器“Headsight”
  • 在头盔上安装了一个磁跟踪系统来确定方向，头盔显示器与遥控闭路电视系统一起使用，以远程查看危险情况，但尚未与计算机生成图像整合。

• 约翰·惠特尼制作了首部计算机生成的实验动画短片《目录》（Catalog，1961），
  • 依然使用自己改造的模拟计算机制作，摸索了大量迷幻绚丽的图形运动效果。这部作品即使在今天观看也不会让人产生“过时”感。

1962：

• 模拟电子动画先驱李·哈里森三世（Lee Harrison III）开发了一套具有运动捕捉功能的混合图形数字动画系统“Animac”的早期版本。
  • 使用电位器组装的紧身动捕服，在CRT屏幕上生成实时三维角色动画。
  • 哈里森三世在60年代使用该系统制作了一些列探索性的数字动画，尽管在当时来说还不太“靠谱”，但基于计算机的运动捕捉技术将在21世纪成为一种常用的动画制作技术，并对电影和动画技术之间的分界造成严重困惑。

• 麻省理工学院的史蒂夫·罗素（Steve Russell）等在PDP-1计算机上开发了《太空战争》（ Spacewar!，1962）。
  • 首款数字计算机视频游戏，首款可双人同时操作的游戏
  • 随着学生们的自发传播，游戏的源代码被分享到其他拥有同型号计算机的机构，从而使这款游戏被更多人认识，但当时计算机高昂价格还不能让视频游戏成为一种大众商品。
  • 在最初的版本中，背景星空是随机生成的，后加入了昂贵的、基于真实星图的天象仪程序。

• 一些战略模拟“游戏”正在美政府机构中研发。

• 莫顿·黑里格（Morton Heilig）获得了一个多感官虚拟体验设备“传感剧院”（Sensorama）的专利。
  • 一种早期的“虚拟现实”（VR）设备
  • 包括立体彩色显示器、风扇、气味发射器、立体声系统和运动椅子，让观众体验骑摩托穿越纽约的感觉。
  • 它被当作一种新式街机电子游戏设备并投放在商场里，但似乎只投放了一台。
  • Heilig M.传感剧院模拟器: US3050870A[P]. 1962-08-28.
• 黑里格还获得过可能是世界上首款头戴式显示器的专利（于1957年提交申请），
  • Heilig M.Stereoscopic Television Apparatus for Individual，Use: US2955156A[P]. 1960-10-04.
  • 以及又一种类似于现在4D影院的沉浸式体验剧场（Experience Theater）的专利（于1966年申请），但均未见实物。
  • Heilig M. Experience Theater: US3469837A[P]. 1969-09-30.

1963：

• 贝尔实验室的爱德华·扎亚克（Edward Zajac）制作了CG动画短片《双陀螺重力梯度高度控制系统》（A Two Gyro Gravity Gradient attitude control System，1963）
  • 动画基于物理模拟计算，演示他开发的一种保持通信卫星在运行时朝向的姿态控制系统。
  • 最早的“科学可视化数字动画”之一。
  • 这些模拟动画的制作资金一般来自航空公司、政府或科研机构，相关项目在一定程度上辅助了计算机生成图像和计算机生成动画技术的发展。

• 贝尔实验室的肯·诺尔顿（Ken Knowlton）开发了使用图形原语的数字动画系统“Beflix”，
  • 名字来自贝尔实验室（Bell）+电影（Flicks）
  • 该系统在IBM的大型计算机7090上开发，动画通过微缩胶卷记录器输出到电影胶卷。
  • 随后被用来制作了数十部动画。

• 美国著名计算机科学家伊万·萨瑟兰（Ivan Sutherland）开发了第一个具有“图形用户界面”的计算机绘图程序“Sketchpad”，
  • 开创了人机交互的方式，该程序也是现代计算机辅助设计程序的始祖。
  • 用户可使用“光笔”在向量显示屏上绘画，该程序也包括有限的3D线框模型绘制功能，在麻省理工学院林肯实验室的计算机（TX-2）上运行。
  • 标志着面向非编程背景人员的图形软件开始出现，是CGI技术从实验室走向行业应用的重要一步，但计算机硬件还需要一些时间才能准备好成为生产工具。

有趣的是，在接下来的几十年里，尽管计算机硬件技术不断飞跃，算法研究还是比硬件开发跑得更快。

• 安派克斯公司（Ampex）开发了一款面向电视节目的线性视频编辑系统“电子编辑器”（Editec），
  • 允许录像带逐帧录制、编辑、控制、制作简单的动画效果等。
  • 非破坏性编辑：原始素材得以保留并进行多次编辑，它改变了以往直接裁剪和粘贴破坏式电影胶卷编辑方式，也是后续所有电子视频编辑系统的基础。
  • 但它还有很多问题需要解决，包括复制时造成影像质量损失、没有时间码、无法标记编辑点、没有预览等。

• 麻省理工学院的劳伦斯·罗伯茨（Lawrence G. Roberts）在其博士论文《机器对三维实体的感知》（Machine Perception of Three-dimensional Solids，1963）中提出了已知最早的关于在3D线框渲染中“消除隐藏线”的解决方案。
  • Roberts L. G. (1963). Machine Perception of Three-dimensional Solids. MIT.
  • 尽管它对模型有限制，但罗伯茨的努力引起后来韦斯（Ruth A. Weiss）、伊万·萨瑟兰（Ivan Sutherland）和德瓦伊（F. Devai）等人相继推进相关问题的研究。
  • Weiss R. A. (1966). BE VISION, A Package of IBM 7090 FORTRAN Programs to Draw Orthographic Views of Combinations of Plane and Quadric Surfaces. Journal of the ACM, Volume 13,Issue 2, 194–204.
  • Sutherland I. E., Sproull R. F., and Schumacker R. A. (1974). A Characterization of Ten Hidden-Surface Algorithms. ACM Comput. Surv. Vol.6, Issue 1, 1–55.
  • Devai F. (1986). Quadratic bounds for hidden line elimination. SCG '86: Proceedings of the second annual symposium on Computational geometry, 269–275.

• 俄亥俄州立大学的查尔斯·苏里（Charles Csuri）成立了一个计算机图像研究实验室，探索计算机生成图像技术与艺术的连接，致力于动画语言、复杂的建模环境、用户中心界面、人类和生物运动描述等领域的研究。

• 飞利浦的卢·奥滕斯（Lou Ottens）和其团队带来了“盒式磁带”，再一次，储存媒体的进步将推动动画技术进入另一个舞台。

• 麻省理工学院启动一项计算机合作项目（MAC项目），旨在创建一个功能强大的分时系统，以允许多用户从不同的位置访问同一台计算机的程序，最终为人类带来了互联网时代。

1964：

• 威廉·费特（William Fetter）为波音的一个动画短片创造了第一个三维线框数字角色——“波音人”，
  • 成为早期CGI技术史的一个重要里程碑。

从人工操控的可动偶，到机械操控的自动偶，到利用定格动画技术的动画偶，再到引入机电运动控制技术的电子机械偶，这一系列变迁都印证着人类对于动画技术漫长的探索。于是，当计算机动画诞生之时，便已经预告了新一代动画偶——“数字偶”的到来，只是它们更为人所知的名字是“数字角色”“虚拟角色”“数字木偶”“数字替身”等。

• 达特茅斯学院的约翰·凯梅尼（John G. Kemeny）和托马斯·库尔茨（Thomas E. Kurtz）开发了“初学者通用符号指令代码”（BASIC语言）
  • 为编写电脑游戏提供了更便利的语言环境，尤其在大学生群体中引起了一股创造游戏的潮流。

• 露丝·韦斯​​（Ruth E. Weiss）创建了首批将3D曲面方程转换为“正交图形”的算法。
  • Weiss, Ruth E. (1966). BE VISION, a Package of IBM 7090 FORTRAN Programs to Drive Views of Combinations of Plane and Quadric Surfaces, Journal of the ACM 13(4) April, p.194-204

• IBM推出第一台商用的矢量图形显示系统“IBM 2250”，
  • 成为1960-70年代早期最常用的图形显示器之一，1024×1024分辨率，12×12英寸显示屏。
• IBM推出的第一台使用可互换软件和外围设备的计算机“System/360”。

• 美伊利诺伊大学的唐纳德·比策（Donald L. Bitzer）等人发明了等离子显示屏，但距离其商业普及还有一段时间。
  • 是柏拉图计算机项目的一部分。

• 兰德公司（RAND Corporation）开发了图形计算机输入设备“RAND Tablet”，类似于现代的手绘板。

• 通用汽车和IBM开发了第一个商用计算机辅助设计系统“DAC-1”
  • 后来被CADANCE接替。

1965：

• 贝尔实验室CG动画短片：
  • 麦克·诺尔（Michael Noll）制作的《4D超立方体》（4-D Hypermovie/Hypercube，1965）
    • 首部关于“4D”概念的立体计算机动画，需使用立体眼镜观看。
  • 诺尔还制作了《电脑芭蕾舞》（Computer Ballet，1965）
    • 涉及几个简单的火柴人跳舞动画。
  • 弗兰克·辛登（Frank Sinden）创作了一部阐述牛顿运动定律的《力、质量和运动》（Force, Mass and Motion，1965）。
    • 该片展示了CG动画技术在制作科学可视化动画中有着天然的数据准确优势。

• 波音的威廉·费特（William Fetter）制作了已知首部第一人称视觉的3D飞行模拟动画《运输机着陆》（Carrier Landing，1965），
  • 后来这个3D图像被很多视频游戏和模拟器使用。
  • 这些仿真模拟动画的制作资金一般来自航空公司、政府或科研机构，相关项目在很大程度上促进了早期的CGI技术发展。

• 劳伦斯·罗伯茨（Lawrence G. Roberts）把“齐次坐标”引进计算机生成图像领域。

• IBM推出首个双极半导体存储器“SP95”，
  • 虽然在价格上暂时还无法与磁芯存储器竞争，但这不影响它为CGI技术研发带来新的可能。

1960年代中

早期的计算机动画先驱基本都是科学家，主要原因是计算机设备仍属于稀有资源，而早期的动画软件也没有考虑到非编程背景的用户，但这种情况在1960年代中逐渐改变。

一些科学家开始自称为艺术家，一些艺术家开始学习计算机语言，
一种被称为“CG艺术”的新艺术形式正在形成，这极大地改变了计算机生成图像的发展方向。

1966：

• 艺术家罗伯特·劳森伯格（Robert Rauschenberg）和贝尔实验室工程师比利·克鲁弗（Billy Klüver）创立了非营利性组织“实验艺术与技术”（Experiments in Art and Technology，简称E.A.T.），旨在促进艺术家和工程师之间的合作。

• 12月，日本计算机技术小组（Computer Technique Group，简称CTG）成立，
  • 创始成员包括小村正夫（Masao Komura）、土屋晴通（Haruki Tsuchiya）、山中邦夫（Kunio Yamanaka）和角崎順一（Junichiro Kakizaki​）。（资料来自英语网页，创始成员中文翻译为音译）
  • 在日本IBM的技术支持下，团队利用大型计算机与绘图仪创作前沿的CG艺术作品。

• 劳伦斯·罗伯茨（Lawrence G. Roberts）开发了一种超声波位置传感装置“林肯魔杖”（Lincoln Wand），允许计算机获取棒尖的三维坐标。

1967：

• 查尔斯·苏里（Charles Csuri）和詹姆斯·沙弗（James Shaffer）作了著名的早期CG动画短片《蜂鸟》（Hummingbird，1967）。
  • 内容是一只蜂鸟的绘制、移动和线条变形。
• 他们随后使用马克·吉伦森（Mark Gillenson）开发的一个关键帧动画系统“WhatsIsFace”，制作了《正弦曲线人》（Sine Curve Man，1967）。
  • 成为首部涉及人面变形的CG动画短片。

• 日本计算机技术小组（CTG）的幸村真佐男和藤野孝尔（藤野孝爾）创作了一幅著名的计算机生成融合变形图像《奔跑的可乐是非洲》（Running Cola is Africa，1967）
  • 一个线框图形从奔跑的人变成可乐瓶，再变成非洲地图。

• 麻省理工学院的史蒂文·库恩斯（Steven Coons）发表了一篇被称为“小红皮书”的论文《计算机辅助空间形态设计的曲面》（SURFACES FOR COMPUTER-AIDED DESIGN OF SPACE FORMS），
  • 描述了控制几何曲面的数学公式，成为后来3D曲面描述（B样条、NURB等）的基础。
  • Coons S.A. (1967). SURFACES FOR COMPUTER-AIDED DESIGN OF SPACE FORMS. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology.
• 怀利（C. Wylie）等发表了关于扫描线渲染的文章《计算机生成的半色调透视图》（Half-tone perspective drawings by computer），
  • 可能是相关主题的首次发表，是三维渲染中用于确定可见面的算法，逐行工作。
  • Wylie, C., Romney, G.W., Evans, D.C., & Erdahl, A. (1967). Half-tone perspective drawings by computer. AFIPS '67 (Fall).
• IBM研究中心的亚瑟·阿佩尔（Arthur Appel）发表了《定量隐形与固体机器投喂的概念》（The notion of quantitative invisibility and the machine tendering of solids）
  • 引入了定量不可见性的概念，也是确定可见面的一种方法。
  • Appel, A. (1967). The notion of quantitative invisibility and the machine tendering of solids, Proc. A.C.M. National Meeting, p387-393.

• 索尼推出首款便携式摄像录像机“PorTapak”
  • 其他厂商也陆续推出自己的版本，它们在70年代将陆续取代16毫米胶片机。

• 美国发明家、工程师拉尔夫·拜耳（Ralph Baer）开发了第一个在电视上玩游戏的设备“棕色盒子”（Brown Box）
  • 包括首款主机游戏，和第一把“光枪”（光笔的变体）。
  • 成为后来所有家用游戏机和控制手柄的原型

• 通用电气为NASA制作了首个全彩实时交互飞行模拟系统“Rod Rouglet”。

• 1967-1968年间，哈里森三世（Lee Harrison III）使用其“Animac”系统制作的CG实验动画短片创下了多个第一：
  • 《棍子人》（The Stick Man，1967）现存第一个基于运动捕捉的实时数字木偶；
  • 《美丽的噪音》（Beautiful Noise，1968）现存第一个基于面部运动捕捉的、会唱歌的数字木偶，尽管比较抽象；
  • 《电脑先生》（Mr. Computer Image，1968）现存第一个会说话的数字木偶。

1968：

• 电影长片《2001太空漫游》（2001: A Space Odyssey，1968）
  • 导演：斯坦利·库布里克（Stanley Kubrick）；制作公司：Stanley Kubrick Productions。
  • 美国著名电影特效大师、导演及视觉效果先驱道格拉斯·特鲁姆布（Douglas Trumbull）使用了一种被称为“狭缝扫描”的特殊技术，为该片制作了著名的“星门”特效动画。
    • 相机、狭缝挡板、图像素材和灯光等连接在由马达驱动的特殊支架上，相机在每次移动时只拍摄一张夹缝照片，多次曝光后在胶片上获得一种伪3D的透视线轨迹效果。
    • 狭缝扫描技术源于早期的全景相机，后来用于拍摄静态图像的特殊模糊或扭曲效果，而制作动画效果则需要对每幅图像重复执行运动拍摄，是一个十分复杂和费时的过程，需要依赖精确的运动控制技术。
    • 后来，虽然很多基于机械的运动控制技术不断被更先进的全CG动画技术取代，但它们至今依然会被使用。
  • 该片也使用了大量传统特效动画技术，包括前投、投合、微缩模型和全尺寸模型，以及著名的“跳转剪辑”案例。
    • 利弗莫尔实验室（LLNL）参与了该片的技术咨询，提供运动控制摄影技术支持。（DS提供信息，来源核实中）

• 苏联数学家尼古拉·康斯坦蒂诺夫（Nikolai Konstantinov）领导的研究小组创建了一只小猫变形和行走的CG动画短片《凯蒂》（Kitty）。
  • 凯蒂经常被介绍为世界上第一个CG动画角色，但这视乎于对角色的界定。
  • 该片在“大型电子计算器-4”（BESM-4）上通过数学方程制作，图像由字母符号组成，逐帧打印到纸上，再拍摄到电影胶卷。

• 英国数字动画先驱托尼·普里切特（Tony Pritchett）带来了首部以娱乐为目的制作的数字动画短片《菲利斯派德》（The Flexipede，1968）。

• 贝尔实验室的保罗·寇恩（Paul Cohen）执导了电影短片《不可思议的机器》（Incredible Machine，1968）
  • 介绍该实验室在1960年代在CGI和CG动画技术的研究成果，并展示了相关设备、软件和数字动画，为动画技术史研究提供了珍贵的影像资料。

• 山田学和月尾嘉男使用计算机控制绘图仪制作了一部CG动画短片《风雅的技法》（風雅の技法，1968）
  • 成为现存日本最早的CG动画。
  • 内容是一些三维线框的立方体旋转、变形、跳动、排列等，

• 亚瑟·阿佩尔（Arthur Appel）率先提出利用“光线追踪”原理让计算机生成图像的方法，以及确定一个点是否在阴影图像中的过程。
  • 它相比起其他三维渲染技术计算成本更高，但保真度也更好，能够模拟各种光学效果。
  • 此外，任何近似线性运动的物理波或粒子现象，都可以用光线追踪来模拟。
  • Appel, A. (1968). Some techniques for shading machine renderings of solids, Spring Joint Computer Conference, p37-45.

• 萨瑟兰（Ivan E. Sutherland）和其学生在麻省理工学院的实验室开发了首款增强现实（AR）头戴显示器“达摩克利斯之剑”（Sword of Damocles）
  • 可追踪定位，每只眼睛显示一个单独的线框图像，使佩戴者能够看到立体的三维场景，以及远程摄像机中的实时影像。
  • 尽管当时的硬件条件限制了虚拟现实、增强现实等技术的商业发展，但它在航天、军事等领域继续研究。

•  戴夫·埃文斯（Dave Evans）受邀在犹他大学成立计算机科学系，
  • 成为计算机生成图像技术研发的重要机构之一，随后十几年里在该领域中有影响力的人物*，很多都在某种程度上与犹他大学有关。
    •  * 萨瑟兰（Ivan E. Sutherland）、克拉克（James H. Clark）、卡特姆（Edwin Catmull）、沃诺克（John Warnock）等

• 埃文斯和萨瑟兰创立了“埃文斯和萨瑟兰公司”（Evans & Sutherland，简称 E&S），
  • 以研发专业数字动画设备闻名，也开发了多种一站式的操作训练模拟系统，同时为天文馆、圆顶投影等特殊造型的数字影院产品打开了市场。
  • 该公司在之后的几十年里，成为众多可视化动画项目的幕后力量，并在CG动画技术发展史上建立多个重要的里程碑。

• 惠普：
  • 推出世界上第一台台式电脑“HP 9100A”，也是第一台大规模销售的个人电脑。
  • 推出首批实用的LED显示屏。
  • 相关领域的后续发展将推动一场数字显示技术革命。

• 美国信息国际公司（ Information International）推出胶片摄像机“FR-80”
  • 由使用精密的阴极射线管显示屏，以高达16384×16384的分辨率将黑白（后来包括彩色）的CG图像记录到透明胶片中，成为当时CG动画转录的理想系统。

• 斯坦福研究所的道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas C. Englebart）发明了首款“鼠标”，
  • 至今依然是数字动画制作和人机交互的主要工具。

• IBM研究员罗伯特·丹纳德（Robert Dennard）发明了新一代动态随机存取储存器（DRAM）。

• 国际工作室（Studio International）出版了一本特刊《控制论的机缘巧合，计算机和艺术》（Cybernetic Serendipity，The Computer and the Arts，1968），介绍了1960年代世界各地关于计算机艺术的研究和探索。
  •  Reichardt J edited. (1968). Cybernetic Serendipity，The Computer and the Arts. London: Studio International.

• 伦敦ICA美术馆举办​“控制论的偶然发现”（Cybernetic Serendipity）​展览，
  • 首次将计算机艺术纳入当代艺术语境。

1969：

• 数学应用集团（Mathematical Applications Group, Inc.）为IBM制作了第一个涉及CG动画的电视广告。
  • 该公司于1966年由菲利普·米特尔曼（Philip Mittelman）在美国创立，1972年成立“MAGi/SynthaVision”图形组，参与了迪士尼电影《创》（Tron）的CGI制作，开发了一系列CG动画软件，成为早期计算机动画技术的重要拓荒者之一。

• 世嘉（SEGA）的街机视频游戏《导弹》（Missile，1969）
  • 发行：世嘉，街机系统：Sega Mechanical。
  • 首款把实际模型、预渲染动画和实时动画组合在一起的街机游戏。
  • 这类街机游戏在70年代一度流行，但随着实时数字动画技术的进步而逐渐被取代。

• 哈里森三世推出了第一套被广泛使用的商业动画系统“Scanimate”
  • 在接下来的十几年里，被用于各种电视节目的动画制作。
  • 该系统允许交互控制创建实时动画，可直接操纵视频信号生成图像，
  • 包括运动捕捉系统“Animac”的改进版（真空管更改为晶体管，操纵动画偶的方法被用于移动其他图形，皮肤扫描仪和系统经过改进，可处理图形动画，多骨骼机构简化为5个旗杆生成器），
  • 使用每秒50或60帧创建流畅的动画，颜色更加鲜艳饱和。
  • 但该系统不能直接绘制关键帧动画，由于基于模拟计算机系统的控制方式，其具有无限可能性的优点同时成为难以重复的缺点，动画师的培训也十分困难。
  • 哈里森三世因此于1972年获艾美奖
  • Scanimate 系统在80年代逐渐被新一代数字动画系统取代。

• 麻省理工学院林肯实验室的罗纳德·贝克尔（Ronald Baecker）开发了早期的CG动画制作系统“GENESYS”，
  • 最初是其博士论文的一部分，支持手绘输入、逐帧和路径动画、多图层编辑等功能。
  • Baecker, R. M. (1969). Interactive computer-mediated animation. MASSACHUSETTS INST OF TECH CAMBRIDGE PROJECT MAC.

• 埃文斯和萨瑟兰公司（E&S）开发了首款配备“图形处理器”的矢量显示设备“LDS-1”。
  • 全称 Line Drawing System 1，是计算机图形学领域具有里程碑意义的设备。
  • 尽管图形处理器（GPU）这一术语在当时的技术语境中尚未完全定型，但LDS-1的矢量显示能力和交互式图形处理功能，为动画技术的发展奠定了关键基础。
  • 首次实现了实时矢量图形绘制，通过硬件加速生成连续的线条和几何图形，而非依赖逐点扫描的传统光栅显示，这种技术对复杂图形的动态构建更有优势。
  • LDS-1的架构隐含了现代图形管线的核心逻辑：
    • 几何处理​：将三维模型转换为二维投影；
    • ​光栅化​：将矢量线条转换为屏幕像素；
    • ​实时渲染​：通过硬件加速实现动态更新。
    • 这一框架为后续的图形处理器设计提供了理论依据
  • LDS-1通过专用硬件加速图形计算，验证了“图形专用处理器”的可行性。这一思路在1990年代催生了GPU（图形处理器）的诞生，彻底改变了游戏和影视动画的渲染效率。

• 贝尔实验室：
  • 威拉德·博伊尔（Willard S. Boyle）和乔治·史密斯（George E. Smith）设计了第一个实用的半导体图像传感器“电荷耦合元件”（CCD）。
    • 图像传感器是后来数妈相机的核心元件，用于感应光线并转换成数字信号，其发展最终让数字影像设备取代了传统电影胶片。
    • 他们在2009年获颁诺贝尔物理学奖。
  • 麦克·诺尔（Michael Noll）设计了已知第一个带有“帧缓存器”的扫描显示器，只有2位和4级灰度。

• 早期CG动画实验先驱安藤紘平创作的《噢！我的妈妈》（オー・マイ・マザー/Oh! My Mother，1969）
  • 尝试将电子技术融入电影创作。
  • 该片使用反馈效果​（feedback effect）创作而成，即通过无限循环视频图像，使画面产生无限扩展的视觉效果。
  • 使用该技术的早前案例还有山口勝弘（Katsuhiro Yamaguchi）的《图像调制器》（Image Modulator）

• 日本计算机技术小组（CTG）制作的​《计算机电影2号》（Computer Movie No. 2）​
  • CTG团队通过IBM计算机编程生成图形，用16毫米胶片相机拍摄屏幕画面，并将逐帧影像剪辑为动画电影。

• 被称为互联网鼻祖的“阿帕网”开始运作，但距离全球进入互联网时代还有一段时间。

1960年代末

• 利弗莫尔实验室（LLNL）的科学家尝试将科学数据转化为动态图像，例如通过线框建模呈现核爆冲击波传播过程。（DS提供信息，来源核实中）

Computer Animation: Born in Scientific Research

计算机也有着悠久的溯源历史，但1930年代之前，它们由很多遥远又零碎的故事组成……

现代计算机史在1930年代正式启航，而所谓计算机生成图像（CGI）技术，则在1950年代启航……

1930年之前

• 古老的日晷、水钟、指南车、记里车、天文仪等都被视为是模拟计算机的祖先。

• 约公元前150-100年间：
  • 制作的“安提基特拉机械”，有时候被认为是世界上第一台模拟计算机。

• 算盘作为公认的人类最早的计算器，其确切起源无考，世界各地都有零星证物。

• 15世纪末16世纪初：
  • 达·芬奇也留下了一些关于机械计算器的手稿。

• 1610年代：
  • 苏格兰数学家约翰·纳皮尔（John Napier）提出了对数概念，并发明了“纳皮尔骨头”计算系统。

• 1623年：
  • 德国数学家、科学家威廉·席卡德（Wilhelm Schickard）制造了世界上第一台机械计算器，基于钟表的齿轮技术和纳皮尔骨头的想法。

• 1804年：
  • 法国发明家约瑟夫·雅卡尔（Joseph Jacquard）制造了世界上第一台全自动可编程织布机，利用打孔卡上孔的有和无（即1和0）控制机器编织不同的花样，成为计算机发展史的重要一步。

• 1820年代：
  • 数学家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）开始尝试制作他的第一台自动机械计算机“差分机1号”，他的设计是可行的，但当时的金属加工技术未能胜任，导致成本不断跃升而中断。
    • 后来巴贝奇转而开发一种更通用的、使用打孔卡作为记忆和编程的“分析机”，并利用该想法重新设计了“差分机2号”。
    • 虽然巴贝奇的“计算机”们最终都未能真正成功，但其本身的设计逻辑成为100年后电子计算机的先驱。

• 1840年代：
  • 电子图像技术拉开帷幕，电子显示屏和电视共同经历和分享了一段历史，前文已述发展便不再重复。

• 1850年代：
  • 佩尔·舍茨（Per G. Scheutz）等建造了世界上第一台可销售的打印计算机“差分机3号”。

• 1884年：
  • 统计学家赫尔曼·何乐礼（Herman Hollerith）发明了使用打孔卡的制表机，标志着机械化二进制代码和半自动数据处理时代的开始，直到1970年代，不少电脑仍然使用打孔卡作为处理媒介。
  • 他后来创办的制表机器公司后来是“国际商业机器公司”（IBM）的前身之一。

• 20世纪初：
  • 发明家们已经开始探索印刷电路板。

1930年代：

1930：

• 美国科学家范尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）发明了首批实用的模拟计算机“微分分析器”。

1936：

• 被誉为“计算机科学之父”和“人工智能之父”的艾伦·图灵（Alan Turing）提交了关于图灵机概念的重要论文，为现代计算机科学奠定了基础。
  • Turing, A.M. (1937), On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem. Proceedings of the London Mathematical Society, s2-42: 230-265.
  • 最初他称之为“自动机”，术语“图灵机”是图灵的导师后来创造的。
  • 美国计算机协会自1966年开始以图灵的名字颁发“图灵奖”，表彰对计算机领域作出贡献的人。

1938：

• 世界上第一台使用“布尔逻辑”和“二进制”浮点运算的可编程计算机“Z1”面世
  • 由德国工程师康拉德·楚泽（Konrad Zuse）设计，它并不成熟，在1943年被战火摧毁。

1940：

• 爱德华·康登（Edward U. Condon）在世界博览会上展示了已知第一台可以玩游戏的计算机“拿子游戏机”，
  • 玩家在游戏中尽量避免捡起最后一根火柴棒，原设备已丢失，如今仅存专利文件。
  • Condon E等. 玩拿子游戏的机器: US2215544A[P]. 1940-09-24.
  • 尽管它只是由一些指示灯显示，还没有动画，但它是游戏动画的一个重要起步。

1941：

• 康拉德·楚泽制造了机电计算机“Z3”，是世界上第一台可编程全自动数字计算机，
  • 原型在1943年被摧毁。楚泽后来制作了一个复制品，它被认为基本上具有图灵完备性。

1942：

• 约翰·阿塔纳索夫（John V. Atanasoff）和克利福德·贝瑞（Clifford Berry）开发了世界上第一台电子数字计算机“阿塔纳索夫-贝瑞计算机”（Atanasoff–Berry Computer）。
  • 项目自1937年开始，1942年成功测试，为现代计算机奠定了基础。

1943：

• 奥地利发明家保罗·艾斯勒（Paul Eisler）发明的印制电路板在美国开始规模生产用于近炸引信制造，
  • 二战结束后开始用于商业用途。

1944：

• 第一批可编程电子计算机“巨人”（Colossus）在英国运行，用作破译密码。
• 第一台全自动电子计算机“哈佛一号”（Harvard Mark I）落户哈佛大学，
  • 由科学家霍华德·艾肯（Howard H. Aiken）设计，IBM制造，
  • 严格来说仍属于机电计算机，且没有分支结构。

1946：

• 世界上第一台通用电子计算机“埃尼阿克”（ENIAC）诞生，
  • 项目最初由宾夕法尼亚大学的约翰·莫奇利（John Mauchly）于1942年提出设想，美军方资助建造，
  • 两年后升级为第一台存储程序计算机，被认为是大多数现代计算机原型。

• 弗雷迪·威廉姆斯（Freddie Williams）和汤姆·基尔本（Tom Kilburn）发明了数据存储设备“威廉姆斯管”，只能储存12840个二进制位（bit）。
  • Williams F. 用于存储脉冲序列的装置: US2951176 [P]. 1960-08-30.
  • Williams F. C., Kilburn T. 信息存储装置: US2777971[P]. 1957-01-15.
  • 英国专利（GB645,691和GB657,591）

1947：

• 贝尔实验室成员威廉·肖克利（William Shockley）、约翰·巴丁（John Bardeen）和沃尔特·布拉顿（Walter Brattain）发明了第一个“晶体管”，
  • 很大程度上减小了计算机的体积，它至今仍被所有电子产品使用。

• 小托马斯·戈德史密斯（Thomas T. Goldsmith Jr.）和埃斯特尔·曼（Estle R. Mann）带来了第一个视频游戏的候选者“阴极射线管娱乐装置”（Cathode-Ray Tube Amusement Device），
  • 基于模拟电路，使用阴极射线管显示器，射击模拟游戏，从未向公众销售，仅余专利文件幸存。
  • Jr. Goldsmith T G, Mann E R. 阴极射线管娱乐装置: US2455992[P]. 1947申请，1948-12-14获批.

1948：

• 基尔本在曼彻斯特大学制造了世界上第一台存储程序计算机“小型实验机器”（SSEM）。

• 艾伦·图灵（Alan Turing）和大卫·尚珀诺韦（David Champernowne）开发了首款国际象棋程序“图罗冠军”（Turochamp），
  • 但由于它的算法对于当时的计算机来说太复杂，该项目直到图灵去世（1954年）仍未能真正在一台计算机上运行。

1949：

• 哈佛大学的华裔计算机科学家王安开发了已知最早的磁芯存储器，
  • 但专利直到1955年才获批，这引发了一系列的诉讼，最终IBM以50万美元的价格买下了这项专利。
  • 王安后来创立了王安电脑公司，一度成为行业巨头。

1950：

• 本·拉波斯基（Ben Laposky）创作了第一批由电子机器生产的图像，
  • 通过操纵电子束在示波器上显示出来，再记录在高速胶片上。
  • 他自称这些作品为“振荡器”（oscillon）和“电子抽象”。

• 工程师约瑟夫·凯茨（Josef Kates）在加拿大国家展览会上展出了已知最早公开展示的计算机游戏《伯蒂的大脑》（Bertie the Brain），
  • 观众可与“人工智能”玩井字棋游戏，棋盘由灯泡阵显示，类似于像素图效果。它在展览之后便被拆除，因此经常被遗忘。

• “控制论”始创者诺伯特·维纳（Norbert Wiener）出版了《人有人的用处》（The Human Use of Human Beings，1950）一书，解释自动化对社会的好处，以及人们可以如何面对这种变化。
  • Wiener N. (1950). The Human Use of Human Beings. Boston: Houghton Mifflin.

• 图灵提出著名的图灵测试，其后续发展逐渐演变成如今的“人工智能”。

1951：

• 诺曼·麦克拉伦（Norman McLaren）把示波器的运动图案，拍摄成一部立体电影动画短片《就是环绕》（Around Is Around，1951）
  • 在英国电影节放映，这是已知首部公开展示计算机动画片。
  • 把计算机生成图像逐帧拍摄到传统电影胶片上，是早期计算机动画片唯一的分发方式，因为当时的电脑设备太珍贵，还不能用于商业放映。

• 英国电脑科学家克里斯托弗·斯特雷奇（Christopher Strachey）编写了一个跳棋游戏程序，
  • 最初在英国国家物理实验室的通用电子计算机“领航自动计算机”（Pilot ACE）上运行，但它耗尽了计算机的内存。
  • 随后斯特雷奇转向内存更大的计算机“费兰蒂1号”（Ferranti Mark 1），至1952年夏天该程序终于能以合理的速度进行游戏。
  • 它有时候被认为是第一个视频游戏，尽管斯特雷奇没有为它起名字。

• 第一台能够显示实时文本和图形的数字计算机“旋风计算机”（Whirlwind）面世，
  • 由麻省理工学院服务机实验室于1945年开始研发。
  • 它标志着显示屏开始成为可行的交互界面，也打开了计算机图形学的大门。
  • 该系统还引入了“光笔”作为输入设备。

1952：

• 英国计算机科学家亚历山大·道格拉斯（Alexander S. Douglas）设计的井字棋游戏《OXO》
  • 第一个使用“随机存储器”的计算机游戏，
  • 在剑桥创建的第一代电子管计算机“电子延迟存储自动计算器”（EDSAC）上运行
  • 它也经常被介绍为第一个视频游戏，
    • 但它和斯特雷奇的跳棋游戏一样，没有实时移动和刷新的图形。

1954：

• 威廉·布朗（William Brown）和泰德·刘易斯（Ted Lewis）在密歇根大学开发了《泳池》（Pool）
  • 第一个有实时动画的视频游戏
  • 显示在一个13英寸的圆形CRT显示屏上，用户可以实时看到游戏界面中小球的滚动轨迹并进行操控。
  • 据说该游戏的开发初衷是为了向大众展示计算机的非军事用途。

• 美国国会投影仪公司（Capitol Projector Corp）发行的《自动测试》（AUTO-TEST）
  • 是首款商业投放的街机游戏，也是首款“全动态视频游戏”。
  • 屏幕中播放了一个真实的驾驶场景影像，根据玩家动作与视频需求动作的匹配度得分，
  • 由于实时渲染动画技术还不可行，屏幕前放置了一台真实的小车模型以供玩家参考所在位置。

• 德州仪器（Texas Instruments）宣布开始商业化生产硅晶体管。

• IBM推出了世界上第一台使用“固态晶体管”而不是“真空管”的计算机“608”，以及可以在35毫米高速感光胶片上逐点绘制矢量图形图像的“740阴极射线管记录器”（740 CRT Recorder）。

1950年代中

• 麻省理工学院杰伊·福雷斯特（Jay Forrester）的团队发明了另一款磁芯存储器，
  • 开始取代延迟线、威廉姆斯储存管、鼓存储器等不太靠谱的早期存储器。

1955：

• 美国计算机科学家约翰·麦卡锡（John McCarthy）创造了术语“人工智能”（AI）。

1956：

• 阿瑟·塞缪尔（Arthur Samuel）通过电视节目演示了他在IBM701计算机上编写的跳棋程序。
  • 它通常被认为是第一个自学程序，自1952年已开始研发。

• 雷·杜比（Ray Dolby）、查尔斯·金斯伯格（Charles Ginsberg）和查尔斯·安德森（Charles Anderson）开发了世界上第一台实用的广播质量磁带录像机“安派克斯VRX-1000”（Ampex VRX-1000）
  • 它们开始被引入电视广播行业，作为电影胶卷更便宜、更快的替代品。

• 麻省理工学院林肯实验室建造了完全基于晶体管的计算机“TX-0”，它和几个后续版本都是60年代交互式计算机图形学发展的重要设备。

• IBM推出了第一块硬盘，以及第一台附带“硬盘”的计算机“305 RAMAC”。

1957：

• 世界上第一张“数字图像”在美国马里兰州诞生，
  • 工程师拉塞尔·基尔希（Russell Kirsch）和其团队研发了第一台“光学扫描仪”
  • 把基尔希儿子的照片扫描成一幅可以在示波器上显示的、176×176像素、
  • 这张如今看起来有点“糟糕”的数字图像，象征着一个全新的研究领域就此打开。

• 汤姆·戴蒙德（Tom Dimond）申请了一种后来被称为“绘图板”的手写输入设备专利，但这种设备暂时还不会在商业上流行起来。

• IBM的约翰·巴克斯（John Backus）开发了第一个被广泛采用并流传至今的高级编程语言“公式翻译器”（Fortran）
  • 随着更多高级编程语言的陆续诞生，鼓励了计算机应用程序的发展。

• 苏联把世界上第一颗人造卫星成功送到太空，这刺激了美国在次年成立“国防部高级研究计划署”（ARPA），孕育了后来的互联网。

1958：

• 阿尔弗雷德·希区柯克（Alfred Hitchcock）执导的电影长片《迷魂记》（Vertigo，1958）
  • 约翰·惠特尼（John Whitney）与平面设计师索尔·巴斯（Saul Bass）合作，制作了第一个用于电影长片的计算机动画片段。
    • 使用他改装的一台二战时的防空瞄准模拟计算机“M5炮长”，需要5个人才能操作，具体的改造方式从未公布，只知道利用了炮管的无休止旋转和钟摆机构，大概可以理解为一台基于机械计算机运动控制的绘图机。
  • 惠特尼兄弟在1940至1950年代还购买了其他二战后多余的军备，改装成各种各样的动画创作机器，可控制灯光、图像、摄像机等在轨道上执行各种机械运动。模拟计算机需要在处理信息之前准备好“信息”，就像几百年前那些可编程绘画的自动机人偶那样。
  • 惠特尼兄弟创作了一系列实验电影，被普遍认为是模拟计算机时代的首批基于运动控制技术制作的计算机动画案例，他们的动画也因此表现出一种特殊的机械美学。

在基于数字计算机的数字动画技术变得实用之前，一系列基于模拟计算机或计算机运动控制的动画技术，在20世纪50至70年代为人们带来过很多有趣的计算机动画，但了解并掌握它们的人很少，导致它们经常被遗忘，甚至很多人会以为所谓的计算机动画，都是直接由计算机程序虚拟生成的。

• 威利·海金博塞姆（William Higinbotham）开发了首款广为人知的视频游戏《双人网球》（Tennis for Two，1958），
  • 使用模拟计算机，在示波器上实时显示交互动画。
  • 该游戏也是为宣传计算机技术的亲民用途开发和展出的，在布鲁克海文国家实验室的年度公开展览上供参观者娱乐。
  • 次年，海金博塞姆再次展出该游戏的升级版，但它在展览后便被拆除了，毕竟当时的计算机资源十分真贵，还不能被“浪费”在纯粹的娱乐产品上。

• 杰克·基尔比（Jack Kilby）和罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）几乎同时独立地发明了“集成电路”，
  • 这是储存技术的重要突破，也是计算机生成图像技术从实验室走向市场的基础，并由此催生了新一代微型电子产业。
  • 基尔比后来获得了诺贝尔物理学奖，诺伊斯成为仙童半导体公司和英特尔的创始人之一。

• 上海牌手表和上海照相机实现了中国自造手表、相机的突破，尽管起步晚，但这是我国进入精密机械电子设备制造领域的重要一步。

• 麻省理工学院：
  • 林肯实验室开发了基于晶体管的计算机“TX-2”，是交互式计算机图形学发展的重要设备。
  • 道格·罗斯等开发了数控数字绘图机“自动编程工具2“（APT II）
  • 约翰·麦卡锡​（John McCarthy）高级编程语言家族“LISP”。

1959：

• 麻省理工学院的道格·罗斯（Doug Ross）和约翰·沃德（John Ward）开发了第一个有具体角色的视频游戏《迷宫中的老鼠》（Mouse in the Maze，1959）
  • 但当时所使用的计算机“TX-0”的图形显示能力还不合适用于视频游戏。
  • 罗斯在研究把数学语句转换为计算机生成图像时，曾“顺便”创建了一个米奇老鼠图像，这可能是最早通过计算机绘制的卡通角色图像。
    • From the Vault of MIT. (2016). MIT Science Reporter—"Automatically Programmed Tools"(1959). https://www.youtube.com/watch?v=ob9NV8mmm20
  • 这位看起来喜欢“不务正业”的计算机科学家先驱，还创造了术语“计算机辅助设计”（CAD）。

• 塞缪尔创造了术语“机器学习”，21世纪以后，机器学习和人工智能逐渐成为动画制作技术的关键词。

• 贝尔实验室的研究员穆罕默德·阿塔拉（Mohamed M. Atalla）和达文·康（Dawon Kahng）成功制造了第一个有效的“金氧半场效晶体管”（MOSFET）。
  • 这是计算机生成图像技术从实验室走向实用化的重要一步，也是所有电子产品的重要一步。

• 迪吉多公司（Digital Equipment Corporation）开发了世界上第一台商用小型计算机“PDP-1”。
  • 是TX-0计算机的商业化版本

• 斯特罗姆贝里-卡尔森公司（Stromberg-Carlson）推出一种计算机控制的电影胶片记录仪“SC4020”
  • 把图型和文本输出到缩微胶片或硬拷贝（光敏纸），可安装16毫米电影摄像机，以用于把数字动画输出到电影胶卷。
  • 大多数主要科学实验室都购买了SC4020，其中包括多个早期CG动画技术先驱实验室：
    • 贝尔实验室、利弗莫尔实验室（LLNL）、波音公司、麻省理工学院、NASA、IBM等（名单可能有遗漏，相关信息可信来源较少）
    • SC4020是计算机动画技术商业化的重要基础之一，虽然这并不是它被发明的初衷。无心插柳柳成荫的故事，在动画技术发展史上发生了很多次~