对于我的工作，我倾向于让程序输出一系列静止图像，然后在后期处理步骤中将它们转换为动画格式。为了制作视频，我使用 ffmpeg ( http://www.ffmpeg.org/ )；为了制作 .gif，我使用 imagemagick ( http://www.imagemagick.org/ )。这两个工具都很容易从命令行编写脚本。有许多可用的教程演示了每个程序的此过程。

我认为这个问题背后的基本思想非常有价值（不过，这个问题应该更精确一些），很高兴看到以社区 wiki 样式格式的答案，其中包含软件列表和每个项目的简短说明。然而，下面是我的胡言乱语和个人经历。

2D 动画

正如您已经知道的那样，特别是带有 TikZ/PGF 的 LaTeX 可以产生非常高质量的绘图。我通常使用 PGFPlots 来绘制学术论文等的最终数字，无论如何，除了静态图形之外的任何东西都是不可能的。但是请注意，您实际上可以在 LaTeX (PGFPlots) 中制作动画，正如 TeX.SE 中的许多问题所证明的那样（是的，它很容易出错）。您还可以在 PGFPlots 中绘制简单的 3D 图像。可以使用 Asymptote 生成稍微更具交互性和 3D 的图形，Asymptote 是一种与 LaTeX 很好交互的语言。有一个缺点：据我所知，唯一可以显示这些及其所有属性的阅读器是 Adob​​e Acrobat。

然后是不同的编程语言及其不同的绘图后端：Python、Julia、R 和 Octave，仅举几例科学家通常用于其图形功能的语言。其中许多可能如果不是默认的，至少可以使用 gnuplot 并且应该能够以 3D 绘图。大多数明确支持动画，而那些不支持的，则支持打印出静态图像，然后您可以将其 ffmpeg/avconv/mencoder 放入视频中（无论如何，这是为动画提供前端的库通常在幕后执行的操作）。

现在LaTeX的输出质量这么高的原因之一是它的默认输出格式是PDF，可以存储矢量图形。需要注意的是，大多数其他用于绘图的程序也可以输出矢量图形，但 png 和其他无损光栅图形通常是默认设置。但是，使用最常见文件格式的动画，.gif、.avi 等，您将失去生成矢量图形的能力。好吧，不完全是，我已经提到 PDF 确实支持一些简单的动画。

更好的是，最常见的矢量图形格式 SVG 可以创造奇迹：您甚至可以仅使用 SVG 的特性来编写整个游戏，因此动画很容易。实际上，在准备演示幻灯片时，我在很大程度上从 Beamer 切换到了 HTML5（在某种程度上，SVG 是 HTML5 的一部分），主要是因为它支持动画（两者都是由文档本身交互生成的，但也因为使用 HTML5，嵌入.avis 轻松无忧）。我发现特别有用的是 D3.js，一个用于显示数据（在 SVG 中）的 JavaScript 库。它可以做的不仅仅是简单的绘图，所以它的使用有时会变得有点笨拙。也就是说，图书馆的文档非常完善，并且已经有关于它的书籍。C3.js 是用于绘制图表的 D3.js 的更简单接口，

3D动画

如果您真的想要像 JJ Abrams 那样带有镜头光晕的高质量图形，并且这也适用于 2D，矢量图形不会削减它：您很可能想要使用一些图像过滤器，而矢量图像中可用的过滤器很少格式。现在在 2D 中，这通常不是问题（除非您想包含照片），但对于 3D 透视图，这样的过滤器有很大帮助。有几种方法可以生成看起来像 3D 的矢量图形；例如 LaTeX 的 Sketch 或 MolScript 的 PostScript 输出，仅举几例，但这些通常是特定于应用程序的，甚至无法模拟不同种类的材料等。那么，您真正想要的是呈现任何 3D您想要看起来艺术或逼真的数据而不仅仅是草图，是光线追踪。

我喜欢 POVRay，它是开源的、有据可查且易于使用的。我说易于使用，但可能需要弄清楚如何将它与科学数据一起使用，因为它不是为那些受众而构建的，但它可以做到。分子动力学 (MD) 模拟中流行的一种是 Tachyon，因为它就是为此特定目的而构建的。它带有 VMD，这是最受欢迎的 MD 数据查看器之一。

模拟

我上面写的实际上只是关于静态动画：您制作但后来无法影响的动画，例如 .avi 文件（不过，关于 SVG/D3.js 的部分以交互方式工作）。为什么？因为模拟细节取决于平台：你想要一个网站还是一些物理现象的可下载演示？或者您是否有一个模拟 API 并希望将您自己的交互式图形接口连接到它，以便您可以影响模拟并查看正在发生的事情？

如果您想在线部署，是的，现在您可能想要使用 HTML5（在 JavaScript 中构建模拟并将其与一些基于 SVG 或画布的解决方案连接，例如通过 D3.js）。对于 3D，您可能会使用 WebGL 库。如果您对离线感到满意，那么那里有成千上万的库，其中许多是基于 OpenGL 构建的。

我已经使用过很多 matplotlib，但不是用于动画。但是，我认为matplotlib 动画模块允许您将任何以编程方式创建的图像序列转换为动画。

作为一个例子，请看这个粒子从势垒（和部分调谐）反弹的波函数动画。它的创建者还写了一个简短的教程。