Aus einer Hausaufgabe schafft ein vietnamesischer Ingenieur den Grundstein für die 3D-Grafikindustrie

Für Grafikinteressierte dürfte der „Phong-Shading“-Algorithmus nicht allzu merkwürdig erscheinen, gilt er doch als Grundlage für die Entwicklung der weltweiten 3D-Grafikbranche.

„Phong-Shading“ ist ein Begriff, der eine Technik zum Schattieren von Bildern auf einem Computer beschreibt. Grundsätzlich sorgt diese Technik dafür, dass das Bild durch seine Dreidimensionalität realistischer wird. Dies gilt als einer der wegweisenden Algorithmen, ohne ihn würden Grafikprogramme wie 3D Max, Maya, Cinema 4D, RenderMan... wahrscheinlich noch im Forschungsprozess sein oder nicht existieren. Diese Technik ist mit dem Namen eines Vietnamesen, Bui Tuong Phong, verbunden.

Kurzbiographie von Bui Tuong Phong

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

Ông Bùi Tường Phong - — *Herr Bui Tuong Phong – der „Vater“ der Technologie, die die Grundlage der 3D-Grafikbranche bildet.*

1964 erhielt er nach seinem Studium in Grenoble und Toulouse seinen Ingenieurabschluss in Frankreich. Zu dieser Zeit beteiligte er sich an der Erforschung von Betriebssystemen für Computer, ein Konzept, für das die meisten Menschen damals „blind“ waren. Der berufliche Werdegang von Bui Tuong Phong begann bemerkenswerte Meilensteine aufzuweisen, seit er 1971 in die USA kam, um an der University of Utah zu promovieren. Diese Universität ist die Wiege, aus der eine Reihe von Talenten für berühmte Grafikunternehmen wie Pixar, Adobe, Silicon Graphics usw. hervorgehen. An einer Pionierschule für Informatik hatte er mehr Raum und Möglichkeiten, Erfahrungen zu sammeln und sich weiterzuentwickeln. Bui Tuong Phong schloss seine Doktorarbeit im Jahr 1973 ab. Das Genie verstarb jedoch nur zwei Jahre später an Leukämie – genau in dem Moment, als er eine Einladung als Dozent an der Stanford University annahm.

Từ trái qua: ảnh 2D, ảnh 3D không đổ bóng, ảnh 3D có Phong shading. — *Von links nach rechts: 2D-Bild, 3D-Bild ohne Schattierung, 3D-Bild mit Phong-Schattierung.*

Von der Hausaufgabe zum grundlegenden Algorithmus für 3D-Grafiken

Professor Ivan Sutherland gab Phong und drei Freunden (Jim Clark, Robert McDermott und Raphael Rom) eine Aufgabe: Erstellen Sie ein 3D-Computergrafikmodell eines realen Objekts. Das bedeutet, ein Bild zu erstellen, bei dem Sie sofort erkennen, worum es sich handelt. Die Gruppe entschied sich, für den Bau eines Computermodells den Volkswagen von Ivans Frau auszuwählen. Sie unterteilten das Auto in Punkte und Polygone, um die Messung und Dateneingabe zu vereinfachen. Phong und Raphael waren klein, also wurden sie vom Boden aufwärts gemessen. In der Zwischenzeit kümmerten sich Robert und Jim mit ihren Körperkräften darum, das Dach herunterzulassen.

Nhóm của Phong đo đạc và đánh dấu từng điểm để có số liệu chi tiết dựng mô hình 3D của chiếc xe Volkswagen. — *Phongs Team hat jeden Punkt gemessen und markiert, um detaillierte Daten für den Bau eines 3D-Modells des Volkswagens zu erhalten.*

Das 3D-Modell der Volkswagen-Karosserie überzeugte Professor Ivan jedoch nicht, da es leblos wirkte. Die Studentengruppe bearbeitete und testete weiterhin verschiedene Optionen. In Woche 10, dem Abgabetermin des Projekts, kam Phong auf die Idee, die auf das Objekt scheinende Lichtquelle mathematisch zu simulieren. Auf der Grundlage seines Studiums optischer Phänomene verfasste er eine Modellgleichung, die die Bildqualität ausglich, ohne den begrenzten Speicher der damaligen Computer zu überlasten. Es beschreibt außerdem Reflexionen und Streuungen in der Kurve und identifiziert den Schattenteil des Modells.

Một hình khối 3D được thể hiện trên mặt phẳng (trái) và theo kỹ thuật Phong shading (phải). — *Ein 3D-Würfel wird auf einer Ebene (links) und mit der Phong-Shading-Technik (rechts) dargestellt.*

Den Untersuchungen von Bui Tuong Phong zufolge gilt ein 3D-Würfel erst dann als vollständig, wenn er ohne geometrische Fehler um 360 Grad gedreht werden kann. Mit den oben genannten Hausaufgaben und der Phong-Shading-Technik verfügen wir über die Grundlage, die für die Entwicklung der weltweiten 3D-Grafikbranche erforderlich ist.

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