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二維動畫和三維動畫除了按照在制作過程中攝像機或者虛擬攝像機是否可以任意進行旋轉的區別外，主流的二維動畫（不包括平面材料動畫）和三維動畫還有以下幾點主要區別：
1、 制作流程不同：由于制作手段的不同而造成的。
a. 二維動畫：編寫劇本→角色和場景設定→色彩設計及色彩→設計分鏡頭腳本→前期配音→制作故事板→繪制設計稿→背景繪制→繪制原畫→繪制動畫→著色→制作特效→填寫攝影表→拍攝→配音配樂→最終輸出。
b. 三維動畫：編寫劇本→角色和場景設定→設計分鏡頭腳本→前期配音→制作故事板→制作模型→繪制貼圖→設置材質燈光→制作動畫→制作特效→材質燈光調整→分層渲染輸出→后期合成→配音配樂→最終輸出。
2、 制作效率不同：由于制作流程不同而造成的。
a. 二維動畫：因為二維動畫不需要制作模型、繪制貼圖和設置材質燈光，準備工序相對較少，但是后續的制作工作需要人工完成。因此，二維動畫制作動畫短片效率較高，制作動畫長片的周期較長。一部高品質的二維動畫電影制作周期一般為四年。
b. 三維動畫：因為三維動畫需要制作模型、繪制貼圖和設置材質燈光，準備工序相對較多，但是動畫生成和鏡頭輸出由計算機根據人工設置的參數自動生成。因此，制作動畫長片效率較高，制作動畫長片的周期較短。一部高品質的三維動畫電影制作周期一般為兩年。
3、 動畫制作的優勢不同：由于制作手段的不同而造成的。
a. 二維動畫：由于逐幀手繪的原因，所以制作碰撞、布料、吃食物、切割、大幅度變形等動畫效果有較大優勢。如果使用三維軟件制作這些效果，需要計算機進行大量的計算，而且有些功能還需要單獨開發適合的插件來制作。
b. 三維動畫：由于計算機可以自動生成動畫，所以制作透視變化效果、光影變化、群組動畫、爆炸效果、云霧、毛發等有動畫效果較大優勢。如果使用手工繪制的方式進行制作，很難制作出十分流暢的動畫效果。
4、 場景和角色的處理方式不同：由于圖形生成方式的不同而造成的。
a. 二維動畫：由于二維手繪動畫制作透視變化效果時很難應用在場景上，通過以角色的透視變化來豐富畫面，因此場景繪制的色彩層次豐富，角色只有明暗兩種色彩層次。
b. 三維動畫：由于使用計算機技術的三維動畫可以自動計算出發生透視變化的效果，因此場景和角色的色彩層次都可以很豐富。
5、 對質感的表現程度不同：
a. 二維動畫：很難表現出真實的質感，尤其是金屬、玻璃、液體等質感的反射和直射效果的層次變化，特別是在這些物體運動的時候。
b. 三維動畫：可以表現出所有能夠想象出來的質感，所有的效果可以通過材質球實現，計算機會自動計算出運動效果。
6、 經費支出的側重點不同：由于制作手段的不同而造成的。
a. 二維動畫：制作經費在制作人員的工資和拍攝費用上支出較高。
b. 三維動畫：制作經費在計算機軟件和硬件用上支出較高。