（一）几何建模处理
三维图形与二维图像最根本的差别是对空间关系的描述方法不一样。使用数学方法描述空间关系，主要的功劳应归功于18世纪的法国哲学家、数学家笛卡尔，他使用x、y、z三个方向轴描述了三维空间，用这种方法描述的坐标系被称为笛卡尔坐标。xy轴定义前视图，xz轴定义顶视图，yz轴定义侧视图。所有在空间中的点、线、面可以通过笛卡尔坐标精确地描述出它们的位置和空间关系。通过这种描述方法就可以进行模型化了，再复杂的三维物体都可以通过笛卡尔坐标来描述。当然，还有其他的坐标系可以用来描述三维空间，但最常用的坐标系是笛卡尔坐标系。
有了模型描述方法，接下来的问题就是视点的移动和模型的操作，这部分技术直到20世纪五六十年代才逐渐确立起来。确立了描绘三维空间关系的方法，就可以产生最初的多边形模型了，但是还有一个最基本的技术问题需要解决，即消隐面技术，必须将从摄像机角度看到的交叠的面隐藏起来，来显示三维线框物体的空间关系。法线方向和摄像机位置决定了消隐的部分。另外，这种技术的使用，还可以大大减少数据量。
早期的建模技术多采用多边形法（Polygon），它简单、易用，而且效果不错。多边形技术尽管解决了很多问题，但对于挑剔的观众而言，仍然有许多不足。经过无数次改进和优化之后，多边形技术慢慢过渡到自由曲面技术。
自由曲面是一种高级成形技术，使用数学函数来描述模型，但它所产生的庞大的数据比较难处理，这对当时的个人计算机是一个巨大的挑战。经过多年的研究探索，面片建模和Nurbs（曲线曲面非均匀有理样条）建模技术应运而生。与此同时，出现了结合这两者的优缺点而提出的细分建模法（Sub-Division），这一技术是著名的皮克斯工作室开发的。逐渐地，细分法被通称为曲面化建模的术语。
Nurbs适合制作外表光滑流畅的工业模型，模型复杂度较低（对于计算机而言），但对于细节很多的物体则有些力不从心，在处理接缝和面面连接处时需要相当高的技巧，导致其高端模型的建模过程非常复杂；Polygon则恰恰相反。由于两种方法有着截然不同的特性，而实际中的建模往往又需要同时具有Polygon和Nurbs的特性，很多三维动画制作人员在遇到这种情况时都感觉很棘手。
Sub-Division细分建模的出现和迅速发展，在很大程度上解决了这一问题。它是介于Nurbs和Polygon之间的一种建模方法，结合了这两种建模方式的特点，具有两种编辑形态，既能制作表面光滑的物体，又能制作棱角分明的物体，同时模型的复杂度又不算太高，还可以在Nurbs和Polygon之间自由地转化，很多操作命令可以和Polygon共用，使用起来相当灵活，受到很多三维动画制作者的好评。
最新的建模技术是雕刻建模，比如在Maya软件中可以直接使用雕刻刀工具对表面进行雕刻，使建模过程更加形象化。Maya同时还独创了立体绘图技术，可以在模型表面直接绘制三维物体，如羽毛、胡须、头发、草等。
（二）动画处理
数字角色的动作调节一直以来都是让三维动画师困扰的问题。从前，动画师们往往需要逐帧调节角色的动作，因此，动画师的经验非常重要，而且工作量巨大。针对这一问题，好莱坞的工程师们发明了运动捕捉系统。这一系统的确立者是VICON，其运动捕捉系统FilmBox和摄像机解算系统Boujou在好莱坞大显身手。工程师们在运动物体的关键部位（例如演员的关节）设置跟踪器，由运动捕捉系统捕捉跟踪器，经过系统运算得到动画数据，然后再利用三维动画制作软件继续调整、完善角色的运动。运动捕捉系统为数字角色提供了精确的运动数据，让演员的表演更逼真。
不仅如此，这些被运动捕捉系统所捕捉并运算出的运动数据，可以单独以运动素材库的形式保存，当换了一个三维角色时，仍然可以快速地套用这些数据，做出一样的动作，极大地提高了工作效率。盛极一时的影片《黑客帝国》使用了FilmBox数字摄像机的Camera Reality功能。在这部影片中，该功能可以控制关键动作镜头，设置最多120部静止摄像机，以每秒24～500个画面的速度触发这些摄像机，创造了非常自由、超越时间的运动感。这种被称为Freeze Time的技术，之后被好莱坞以及其他国家的电影、电视争相模仿。(www.xing528.com)
斯皮尔伯格的《侏罗纪公园》通过实践向世人证明反向运动学技术模拟真实动作的能力，以及在电影工业中使用的三维系统的可能性。反向运动学是一个大进步，简化了复杂的模型运动，特别是关节运动。因为反向运动学直接提供了关节的运动结构，而不必让三维动画师将时间浪费在复杂的关节运动的调节上。
在20世纪80年代末，虽然三维动画还有很多技术细节没有解决，但电影工业开始尝试利用这些新技术来重新从电视手中夺回观众。电影公司的加入，大大加快了三维动画技术的开发进程，包括动力学模拟、毛发模拟，以及上面提到的运动捕捉等，但最引人注意的还是真实化渲染技术的进步。光线跟踪（Raytracer）、全局光照（Global Illumination）成为最时髦的词汇，1989年德国的Mental Image公司开发了MentalRay，并将它整合进Softimage的产品中。MentalRay的基本功能是Raytrace，通过独特的RenderTree（渲染树）进行节点的优化大大提高了渲染速度，成了电影工业的实际标准。
光线跟踪、全局光照可以完全模拟出真实的光照条件及光照效果，让向来眼光挑剔的观众们丝毫感觉不出以往三维动画作品的“假”。另外，在渲染技术方面，网络渲染的产生使得三维动画创作人员可以不用忍受长时间的渲染等待，通过网络，多台工作站可以同时对同一文件进行渲染，把动画序列分成几个部分，同时渲染，大大提高了工作效率。
（三）软件开发
最初，许多电影特效制作主要依靠内部开发的软件来完成，随着商业软件竞争越来越激烈，三维动画商业软件也越来越成熟，许多电影制作公司开始尝试使用商业软件。由SideEffects软件公司开发的Prisms制作了《终结者2》的变形特效，新一代的Houdini 3D动画系统具有的强大粒子动力学功能，一直成为好莱坞主流大片制作特效的优先选择工具。直到Alias公司开发的Maya的出现，该软件强大的Mel语言（Maya埋入式语言）、可扩展能力和粒子动力学获得了一致赞赏，Maya在开发阶段就参与著名影片《精灵鼠小弟》的制作，获得了令人惊讶的毛发效果。
但没有解决的事情还是很多，首先是处理器的计算速度，无论32位的BM计算机还是64位的SGI图形工作站，速度成为最大的问题，没有人可以忍受长时间的渲染等待，以及大量的制作经费。效率、价格和易用性成为20世纪90年代以及之后几年计算机三维动画的主要研究方向。许多商业软件、硬件开发商相继成立，电影与游戏公司与软件、硬件厂商成立了一个良好的供求环境。
Open GL作为一个开放的图形图像接口被确立起来，这个源于SGI高端系统的语言在1992年发布了1.0版本。对于三维图形图像来说，这是一个非常重要的事情，或许在当时许多显卡厂商没有意识到，但它的确迅速成为专业三维图形图像的标准。《异形》《侏罗纪公园》《泰坦尼克号》引领了新的审美方向。技术在今日的主流影片中成为审美不可缺少的一部分。
Softimage是最早从高端图形工作站转而支持NT的三维软件，虽然新产品XSI最先提出先进的非线性动画概念，但Avid公司却在长期致力于与Avid DS非编和特效系统的研究，这给了Alias一个很好的机会，使得Maya逐渐成为电影三维动画和视觉特效的最佳选择工具之一。
新的想法不断产生，而随着这些数字创作技术的逐渐成熟，审美也在发生变化。真实性是首先追求的目标，其次是感观刺激，而后是技术突破。传统艺术追求的韵味或境界的审美体验被主流影片所漠视。
当新的技术突破以前的技术时，由技术创造的艺术被世人所惊羡，但这种荣誉是那样短暂，以至于一出世就在等待被新的技术所突破，一切只是时间的问题，这使我们想到体育运动的某些相似的体验。技术影响着艺术，但不是限制，三维动画艺术从最简单的技术到现在不断复杂化的技术缝隙中一直发展着。未来的发展没有任何人敢妄下结论，但必然与计算机性能、更人性化的操作以及实时预览等有关。但瞬间的时间性仍然是作为技术的艺术不变的本质。
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