Oi Gabriel, tudo bem?
Você conhece o Flash? Já animou alguma coisa nele?
O esquema dos programas de composição de vídeo é o mesmo, só que são muito mais poderosos do que o Flash para este fim.
Então, você poderia desenhar a linha de tempo no PhotoShop, ou mesmo fazer ela em 3D, mas iria salvar a imagem da linha de tempo e a imagem da bolinha separado e com fundo transparente (Alpha).
Num soft de composição, o mais acessível é o After Effects da Adobe, você pode colocar estas duas imagens sobre o seu vídeo e poderá animar a bolinha de acordo com o vídeo facilmente.
Dessa forma você vai fazer a animação 3D conforme quiser, sem se preocupar com linha de tempo e bolinha, depois vai fazer estes detalhes indicativos na composição, animando sobre o vídeo, entende?
É muito mais fácil e muito mais rápido.
Isso é bem basicão, mas se quiser, você pode fazer muitas outras coisas na composição, poderia renderizar a cena 3D em elementos e compor toda a imagem lá, assim teria controle total sobre tudo, poderia trocar cores de coisas no vídeo, retirar coisas, é muito importante.
Um soft de composição junto com o 3ds max facilita tudo e ajuda muito.
Abraços