Aus einer Hausaufgabe schafft ein vietnamesischer Ingenieur die Grundlage der 3D-Grafikindustrie

Für Grafikinteressierte erscheint der „Phong-Shading“-Algorithmus nicht allzu fremdartig, da er als Grundlage für die Entwicklung der weltweiten 3D-Grafikbranche gilt.

„Phong-Shading“ bezeichnet eine Schattierungstechnik für Bilder am Computer. Diese Technik trägt im Wesentlichen dazu bei, dass Bilder dreidimensionaler Natur realistischer wirken. Es handelt sich um einen bahnbrechenden Algorithmus, ohne den Grafikprogramme wie 3D Max, Maya, Cinema 4D, RenderMan usw. wahrscheinlich noch in der Entwicklung wären oder gar nicht existieren würden. Diese Technik ist mit dem Namen des Vietnamesen Bui Tuong Phong verbunden.

Kurze Biographie von Bui Tuong Phong

Bui Tuong Phong wurde 1942 in Hanoi geboren. Er besuchte das Lycée Albert Sarraut (heute Tran Phu School). 1954 zog er mit seiner Familie nach Saigon und setzte seine Ausbildung am Lycée Jean Jacques Rousseau (heute Le Quy Don High School, Distrikt 3, Ho-Chi-Minh-Stadt) fort.

Herr Bui Tuong Phong – der „Vater“ der Technologie, die die Grundlage der 3D-Grafikbranche bildet.

1964 schloss er sein Ingenieurstudium in Frankreich ab, nachdem er in Grenoble und Toulouse studiert hatte. Gleichzeitig beteiligte er sich an der Erforschung von Computerbetriebssystemen, einem Konzept, für das die meisten Menschen damals „blind“ waren. Bui Tuong Phongs Karriere nahm einen bemerkenswerten Wendepunkt, als er 1971 in die USA kam, um an der University of Utah zu promovieren. Dies war die Wiege, die eine Reihe von Talenten für berühmte Grafikunternehmen wie Pixar, Adobe, Silicon Graphics usw. hervorbrachte. An einer Pionierschule für Informatik hatte er mehr Raum und Möglichkeiten, sich zu entfalten und weiterzuentwickeln. Bui Tuong Phong schloss seine Doktorarbeit 1973 ab. Dieses Genie starb jedoch jung und starb nur zwei Jahre später an Leukämie, genau zu dem Zeitpunkt, als er eine Einladung an die Stanford University als Dozent annahm.

Von links nach rechts: 2D-Bild, 3D-Bild ohne Schattierung, 3D-Bild mit Phong-Schattierung.

Von der Hausaufgabe zum grundlegenden Algorithmus für 3D-Grafiken

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Professor Ivan Sutherland gab Phong und drei Freunden (Jim Clark, Robert McDermott und Raphael Rom) eine Aufgabe: Sie sollten ein 3D-Computermodell eines realen Objekts erstellen. Das heißt, sie sollten ein Bild erstellen, das sofort erkennbar ist. Die Gruppe entschied sich, den Volkswagen von Ivans Frau zur Erstellung des Computermodells zu verwenden. Sie unterteilten das Auto in Punkte und Polygone, um das Messen und die Dateneingabe zu erleichtern. Phong und Raphael, die klein sind, sollten vom Boden aufwärts messen. Robert und Jim nutzten derweil ihre Größe, um das Dach herunterzulassen.

Phongs Team hat jeden Punkt gemessen und markiert, um detaillierte Daten für den Bau eines 3D-Modells des Volkswagen-Autos zu erhalten.

Das 3D-Modell der Volkswagen-Karosserie überzeugte Professor Ivan jedoch nicht, da es leblos wirkte. Die Studentengruppe bearbeitete und testete weiterhin viele verschiedene Optionen. In der zehnten Woche, dem Abgabetermin des Projekts, kam Phong auf die Idee, die auf das Objekt scheinende Lichtquelle mathematisch zu simulieren. Ausgehend von der Untersuchung optischer Phänomene entwickelte er eine Modellgleichung, die die Bildqualität so ausbalancierte, dass der damals begrenzte Computerspeicher nicht überlastet wurde. Gleichzeitig beschrieb er die Reflexionen und Streuungen in der Kurve und identifizierte den verdeckten Teil des Modells.

Ein 3D-Würfel wird auf einer Ebene (links) und mit der Phong-Shading-Technik (rechts) dargestellt.

Laut Bui Tuong Phongs Forschung gilt eine 3D-Form erst dann als vollständig, wenn sie ohne geometrische Fehler um 360 Grad gedreht werden kann. Mit den oben genannten Hausaufgaben und der Phong-Shading-Technik verfügen wir über die Grundlage für die Entwicklung der weltweiten 3D-Grafikbranche.

Tuoitre.vn

Quelle: https://cuoi.tuoitre.vn/tu-mot-bai-tap-ve-nha-ky-su-viet-tao-ra-nen-tang-nganh-do-hoa-3d-20240715184321797.htm