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La animación por computadora, comenzó entre los años 40 y 50, con la creación de una serie de películas experimentales con un dispositivo creado a partir de una antigua computadora análoga llamada Predictor Kerrinson. Dicha computadora estaba conectada por servomotores para controlar el movimiento de las luces e iluminar objetos. Estos fueron los primeros ejercicios de control de fotografías en movimiento, realizados por John Whitney y su hermano James.
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Rusell Kirsch Dirigió un equipo de colegas que, entre 1947 y 1950, creó la primera computadora programable SEAC. En 1957, el y su equipo presentó el escáner de tambor, el cual sirvió para medir las variaciones de intensidad en la superficie de una fotografía, siendo ésta la primera imagen digital. Kirsch y su equipo utilizaban la computadora para extraer dibujos lineales, objetos contar, reconocer letras y proyectar imágenes digitales en una pantalla de osciloscopio.
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En 1960, William Fetter acuñó el término “gráficas computacionales” para describir su trabajo en aquella época. El trabajo de Fetter comenzó el desarrollo de descripciones ergonómicas del cuerpo humano que fueron tan precisas como adaptables a varios ambientes, lo cual dio como resultado a la primera figura "wire-frame" tridimensional animada. Tales figuras humanas se cerraron en íconos de las primeras gráficas computacionales, y probablemente referidas como "Boeing Man".
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Ivan Sutherland es considerado el creador de las gráficas computacionales interactivas y pionero de Internet. Trabajó para el laboratorio Lincoln en el MIT en 1962, donde desarrolló un programa Sketchpad I, el cual permitió a un usuario interactuar directamente con una imagen en pantalla, siendo ésta la primera interfaz gráfica de usuario, y su programa es considerado como uno de los más destacados de la historia.
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Edward Zajac produjo una de las primeras películas producidas por computadora en los laboratorios Bell en 1963, titulada A Two Gyro Gravity Gradient Attitude Control System, en la cual mostró un satélite que podía estabilizarse para que uno de sus lados siempre estuviera en dirección a la tierra mientras este orbitaba.
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En 1963, Ken Knowlton desarrolló el sistema de animación BEFLIX (Bell Flicks) para películas producidas por computadora usando mapas de bits, bitmap, el cual fue utilizado para producir decenas de películas por artistas como Stan VanDerBeek, Knowlton y Lillian Schwartz. En lugar de valerse de programación en bruto, Beflix utilizaba primitivas básicas, como trazar una línea, copiar una región, llenar un área, acercar, etc.
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En 1965, Michael Noll creó una película 3D con la técnica de proyección estereográfica, en la cual mostró un ballet con varios personajes a base de líneas moviéndose por un escenario.
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Para 1967, Michael Noll utilizó su técnica de animación 4D para crear secuencias de títulos para el cortometraje Incredible Machine (producido por Bell Labs) y el especial de televisión The Unexplained (producido por Walt DeFaria).
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En 1968 un grupo de físicos y matemáticos soviéticos con Nikolai Konstantinov al mando crearon un modelo matemático para determinar el movimiento de un gato. Con ayuda de una computadora BESM-4, idearon un programa capaz de resolver ecuaciones diferenciales ordinarias para dicho modelo. La computadora devolvía el resultado de cientos de posiciones en papel utilizado los símbolos del alfabeto y después eran filmados en una secuencia, dando origen al primer personaje animado, el andar de un gato.
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La primera máquina que alcanzó fama en los medios fue Scanimate, una computadora análoga diseñada y construida por Lee Harrison de la Corporación de Imágenes Computacionales en Denver. A partir de 1969, los sistemas Scanimate fueron utilizados para producir varias de las animaciones vistas en comerciales y títulos de series de la época. Era capaz de crear animaciones en tiempo real lo que significó un gran avance en esos momentos.
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El Programa de Ciencias de la Computación de la Universidad de Utah fue fundado por David Evans en 1965, y muchas de las técnicas básicas del 3D fueron desarrolladas a principios de los años 70 con el proyecto ARPA. Entre tales técnicas se encuentran los sombreados Gouraud, Phong, y Blinn, mapas de texturas, algoritmos de determinación de cara oculta, subdivisión de superficies, trazado de líneas en tiempo real y los primeros intentos de realidad virtual.
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A partir de los setenta años, gran parte del énfasis en las gráficas computacionales se desarrollaron en torno a incrementar el nivel de realismo a las imágenes 3D, y al desarrollo de efectos para su uso en largometrajes.
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El artista Peter Foldes, lanza el filme Metadata en 1971. Su película constaba de dibujos animados que cambiaban gradualmente de una imagen a texto, valiéndose de la técnica conocida como "interpolación" (también conocida en inglés como "in betweening" o "morphing") , la cual también es utilizada en numerosos trabajos durante la década de los sesenta.