Keyframe interpolasyon, animasyonun kalitesini doğrudan belirleyen matematiksel süreçtir. İki anahtar kare arasındaki değerlerin nasıl hesaplandığı, hareketin mekanik mi yoksa organik mi görüneceğini yönetir. En temel düzeyde lineer interpolasyon, iki keyframe değeri arasında sabit bir ilerleme hızı tanımlar. f(t) = A + t(B - A) formülüyle ifade edilebilen bu yaklaşım, t parametresi 0'dan 1'e ilerledikçe değeri A'dan B'ye düz bir çizgide taşır. Sonuç kasıtlı olarak robotik görünmesi istenen mekanik objeler için uygundur; ancak organik hareket gerektiren durumlarda yetersiz kalır. Bézier interpolasyon, kontrol noktaları aracılığıyla eğri şeklini manipüle eder. Kübik Bézier'de dört nokta tanımlanır: P0 (başlangıç), P1 ve P2 (kontrol kolları), P3 (bitiş). t parametresi için B(t) = (1-t)³P0 + 3(1-t)²tP1 + 3(1-t)t²P2 + t³P3 formülü geçerlidir. Grafik editor'lerde gördüğünüz eğri tutamakları doğrudan P1 ve P2 noktalarını temsil eder. Ease-in eğrisi P1'i başlangıca yakın konumlandırır; bu nedenle hareket başta yavaş, sonda hızlı olur. Ease-out bunun tersidir. Hermite interpolasyon ise pozisyon değerlerinin yanı sıra her keyframe'deki türev bilgisini (hız vektörü) de depolar. Bu yaklaşım, hız sürekliliğini garanti eder: bir keyframe'den diğerine geçişte ani ivme değişimi yaşanmaz. Catmull-Rom spline, Hermite'in özel bir türevi olup kontrol noktalarını otomatik hesaplar ve keyframe'lerin doğrudan geçiş noktası olarak davranmasını sağlar. Profesyonel animasyon pipeline'larında karşılaşılan stepped (adımlı) interpolasyon, pose-to-pose animasyonda blocking aşamasında tercih edilir. Değer bir sonraki keyframe'e ulaşana dek sabit kalır; bu sayede animatör ara geçişleri düşünmeden ana pozları yerleştirebilir. Keyframe interpolasyon seçimi, üretim kararlarını doğrudan etkiler. Karakter animasyonunda genel tercih Bézier veya Hermite tabanlı eğrilerdir; çünkü eklem hareketi asimetrik hızlanma ve yavaşlama profilleri sergiler. Kamera hareketlerinde ise Catmull-Rom spline'lar tercih edilir; bu eğriler konumların tam üzerinden geçer ve keskin köşe oluşturmaz. Graph editor üzerinde çalışırken eğrinin birinci türevine (hız) ve ikinci türevine (ivme) dikkat etmek gerekir. Hız eğrisindeki süreksizlik gözle hissedilen sarsıntıya dönüşür. İkinci türev süreksizliği daha ince bir soruna işaret eder: hareket teknik olarak pürüzsüz görünür ama seyircide açıklanamaz bir rahatsızlık bırakır. Bu fenomene C1 sürekliliği ile C2 sürekliliği arasındaki fark denir ve ileri seviye keyframe interpolasyon çalışmalarının merkezinde yer alır.
