計算機生成圖像 (CGI) 是使用計算機圖形在藝術、印刷媒體、視頻游戲、模擬器、計算機動畫和電影、電視節目、短片、廣告和視頻中的 VFX 中創建或貢獻圖像。圖像可以是動態的或靜態的，也可以是二維的 (2D)，盡管 CGI 一詞最常用于指代用于在電影和電視中創建角色、場景和特殊效果的 3-D 計算機圖形，其中被描述為CGI動畫。

xxx部使用 CGI 的故事片是 1973 年的電影《西部世界》。其他采用 CGI 的早期電影包括《星球大戰》（1977 年）、《創》（1982 年）、《Golgo 13：專業人士》（1983 年）、《最后的星際戰斗機》（1984 年）、《少年福爾摩斯》（1985 年）和《航海家號》（1986 年）。xxx個使用 CGI 的音樂視頻是 Dire Straits\' 屢獲殊榮的 Money for Nothing (1985)，其成功有助于使該過程成為主流。

CGI 的發展導致了 1990 年代虛擬電影攝影的出現，其中模擬攝像機的視覺不受物理定律的限制。CGI 軟件的可用性和計算機速度的提高使個人藝術家和小公司能夠從他們的家用計算機上制作專業級的電影、游戲和美術作品。

術語虛擬世界是指可以使用 CGI 創建的基于代理的交互式環境。

動畫圖像不僅是計算機生成圖像的一部分；自然景觀（如分形景觀）也是通過計算機算法生成的。生成分形表面的一種簡單方法是使用三角網格方法的擴展，依賴于德拉姆曲線的一些特殊情況的構造，例如中點位移。例如，該算法可能從一個大三角形開始，然后通過將其劃分為四個較小的謝爾賓斯基三角形遞歸地放大，然后從最近的鄰居插入每個點的高度。布朗曲面的創建不僅可以通過在創建新節點時添加噪聲來實現，還可以通過在網格的多個級別添加額外的噪聲來實現。因此，可以使用相對簡單的分形算法創建具有不同高度水平的地形圖。

研究和開發了許多特定技術以產生高度集中的計算機生成效果——例如，使用特定模型來表示石頭的化學風化以模擬侵蝕并為給定的基于石頭的表面產生老化的外觀。

現代建筑師使用計算機圖形公司的服務為客戶和建筑商創建 3 維模型。這些計算機生成的模型可以比傳統圖紙更準確。建筑動畫（提供建筑物的動畫電影，而不是交互式圖像）也可用于查看建筑物與環境及其周圍建筑物的可能關系。在不使用紙和鉛筆工具的情況下處理建筑空間現在是一種廣泛接受的做法，有許多計算機輔助建筑設計系統。

建筑建模工具允許建筑師以交互方式可視化空間并執行穿行，從而在城市和建筑層面提供交互環境。建筑中的具體應用不僅包括建筑結構（如墻壁和窗戶）和人行道的規范，還包括光線的影響以及陽光在一天中的不同時間如何影響特定設計。

建筑建模工具現在越來越基于互聯網。然而，基于互聯網的系統的質量仍然落后于復雜的內部建模系統。

在某些應用中，計算機生成的圖像用于對歷史建筑進行逆向工程。例如，德國Georgenthal 修道院的計算機生成重建來自修道院的廢墟，但為觀眾提供了當時建筑的外觀和感覺。

骨骼動畫中使用的計算機生成模型在解剖學上并不總是正確的。然而，科學計算和成像研究所等組織已經開發出解剖學上正確的基于計算機的模型。計算機生成的解剖模型可用于教學和操作目的。迄今為止，醫學生繼續使用大量由藝術家制作的醫學圖像，例如 Frank H. Netter 的圖像，例如心臟圖像。然而，許多在線解剖模型正在變得可用。

即使是數字化的，單個患者 X 射線也不是計算機生成的圖像。然而，在涉及 CT 掃描的應用中，三維模型是由許多單層 X 射線自動生成的，從而生成計算機生成的圖像。涉及磁共振成像的應用程序還匯集了許多快照（在這種情況下通過磁脈沖）以產生合成的內部圖像。

在現代醫學應用中，患者特定的模型是在“計算機輔助手術”中構建的。例如，在全膝關節置換術中，構建詳細的患者特定模型可用于仔細規劃手術。這些三維模型通常是從??患者自身解剖結構的適當部位的多次 CT 掃描中提取的。此類模型還可用于規劃主動脈瓣植入，這是治療心臟病的常見程序之一。鑒于冠狀動脈開口的形狀、直徑和位置可能因患者而異，因此（從 CT 掃描中）提取與患者瓣膜解剖結構非常相似的模型對于計劃手術非常有益。

布料的型號一般分為三組：

• 紗線交叉處的幾何-機械結構
• 連續彈性片的力學
• 布料的幾何宏觀特征。

迄今為止，讓數字角色的服裝以自然的方式自動折疊仍然是許多動畫師面臨的挑戰。

除了用于電影、廣告和其他公共展示方式之外，計算機生成的服裝圖像現在還經常被xxx時裝設計公司使用。

渲染人類皮膚圖像的挑戰涉及三個層次的真實感：

• 在靜態級別模擬真實皮膚的照片真實感
• 類似于其運動的物理現實主義
• 功能現實主義類似于它對行動的反應。

細微的皺紋和皮膚毛孔等最細微的可見特征大約為 100 μm 或 0.1 毫米。皮膚可以建模為 7 維雙向紋理函數 (BTF) 或目標表面上的雙向散射分布函數 (BSDF) 的集合。

交互式可視化是呈現可能動態變化的數據，并允許用戶從多個角度查看數據。應用領域可能會有很大差異，從流體動力學中的流動模式的可視化到特定的計算機輔助設計應用。呈現的數據可能對應于特定的視覺場景，這些場景會隨著用戶與系統的交互而變化——例如，飛行模擬器等模擬器廣泛使用 CGI 技術來表示世界。

在抽象級別，交互式可視化過程涉及數據管道，其中管理原始數據并將其過濾為適合呈現的形式。這通常稱為可視化數據。然后將可視化數據映射到可以饋送到渲染系統的可視化表示。這通常稱為可渲染表示。然后將該表示呈現為可顯示的圖像。當用戶與系統交互時（例如，通過使用操縱桿控制來改變他們在虛擬世界中的位置），原始數據通過管道輸入以創建新的渲染圖像，這通常使實時計算效率成為此類應用程序中的關鍵考慮因素.

雖然計算機生成的風景圖像可能是靜態的，但計算機動畫僅適用于類似于電影的動態圖像。但是，一般而言，計算機動畫一詞是指不允許用戶交互的動態圖像，而虛擬世界一詞則用于交互式動畫環境。

計算機動畫本質上是 3D 模型定格動畫和 2D 插圖逐幀動畫藝術的數字繼承者。計算機生成的動畫比其他更多基于物理的過程更可控，例如為效果鏡頭構建微縮模型或為人群場景雇用臨時演員，并且因為它允許創建使用任何其他技術都不可行的圖像。它還可以允許單個圖形藝術家在不使用演員、昂貴的布景或道具的情況下制作此類內容。

為了創造運動的錯覺，一個圖像顯示在計算機屏幕上，并被一個新的圖像反復替換，該圖像與前一個圖像相似，但在時間域上略微提前（通常以 24 或 30 幀/秒的速率） . 這種技術與通過電視和電影實現運動錯覺的方式相同。

虛擬世界是一個模擬環境，它允許用戶與動畫角色進行交互，或者通過使用稱為化身的動畫角色與其他用戶進行交互。虛擬世界旨在供其用戶居住和互動，今天這個詞在很大程度上已成為交互式 3D 虛擬環境的同義詞，其中用戶采用其他人可以看到的圖形化身的形式。這些化身通常被描繪為文本、二維或三維圖形表示，盡管其他形式也是可能的（例如聽覺和觸覺）。一些（但不是全部）虛擬世界允許多個用戶。

計算機生成的圖像通常與動作捕捉結合使用，以更好地覆蓋 CGI 和動畫帶來的缺陷。計算機生成的圖像在其實際應用中受到其看起來的逼真程度的限制。不切實際或管理不善的計算機生成圖像可能會導致恐怖谷效應。這種效應是指人類識別看起來與人類非常相似但略有不同的事物的能力。這種能力是正常計算機生成圖像的缺陷，由于人體的復雜解剖結構，通常無法完美地復制它。這就是動作捕捉發揮作用的地方。藝術家可以使用動作捕捉裝置來獲取人類執行動作的鏡頭，然后將其與計算機生成的圖像完美復制，使其看起來正常。

缺乏解剖學上正確的數字模型有助于運動捕捉的必要性，因為它與計算機生成的圖像一起使用。因為計算機生成的圖像只反映了被渲染對象的外部或皮膚，所以它無法捕捉到用于精細運動控制（如說話）的互鎖肌肉群之間極小的相互作用。面部的不斷運動，因為它通過塑造嘴唇和舌頭運動發出聲音，以及伴隨說話的面部表情，是難以用手復制的。動作捕捉可以捕捉面部肌肉的潛在運動，并更好地復制伴隨音頻的視覺效果，就像喬什·布洛林的滅霸一樣。