Aus einer Hausaufgabe heraus schuf ein vietnamesischer Ingenieur den Grundstein für die 3D-Grafikindustrie.

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

„Phong-Shading“ ist eine Schattierungstechnik für Computerbilder. Sie trägt dazu bei, dass dreidimensionale Bilder realistischer wirken. Diese Technik gilt als einer der Pionieralgorithmen; ohne sie wären Grafikprogramme wie 3ds Max, Maya, Cinema 4D und RenderMan vermutlich noch in der Entwicklung oder gäbe es gar nicht. Die Technik ist nach dem Vietnamesen Bui Tuong Phong benannt.

Kurze Biographie von Bui Tuong Phong

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

Herr Bui Tuong Phong – „Vater“ der Technologie, die das Fundament der 3D-Grafikindustrie bildet.

1964 erwarb er in Frankreich einen Ingenieurabschluss, nachdem er in Grenoble und Toulouse studiert hatte. In dieser Zeit forschte er an Computerbetriebssystemen – ein Gebiet, das der Menschheit damals weitgehend unbekannt war. Bui Tuong Phongs Karriere nahm einen bemerkenswerten Höhepunkt, als er 1971 in die USA kam, um an der University of Utah zu promovieren. Diese Universität gilt als Wiege zahlreicher Talente für namhafte Grafikunternehmen wie Pixar, Adobe und Silicon Graphics. An dieser wegweisenden Hochschule für Informatik hatte er mehr Raum und Möglichkeiten, Erfahrungen zu sammeln und sich weiterzuentwickeln. Bui Tuong Phong schloss seine Promotion 1973 ab. Doch das Genie starb jung, nur zwei Jahre später an Leukämie, kurz nachdem er eine Einladung als Dozent an der Stanford University angenommen hatte.

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

Von einer Hausaufgabe zu einem grundlegenden Algorithmus für die 3D-Grafikindustrie

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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, also ein sofort erkennbares Bild. Die Gruppe entschied sich für den Volkswagen von Ivans Frau. Sie zerlegten das Auto in Punkte und Polygone, um das Messen und die Dateneingabe zu vereinfachen. Phong und Raphael, die kleiner waren, übernahmen die Messungen vom Boden aufwärts. Robert und Jim nutzten ihre Körpergröße, um sich um das Dach zu kümmern.

Phongs Team maß und markierte jeden Punkt, um detaillierte Daten für den Bau eines 3D-Modells des Volkswagen-Fahrzeugs zu erhalten.

Das 3D-Modell der Volkswagen-Karosserie überzeugte Professor Ivan jedoch nicht, da es leblos wirkte. Die Studentengruppe bearbeitete und testete daher weiterhin verschiedene Varianten. In der zehnten Woche, dem Abgabetermin des Projekts, kam Phong die Idee, die Lichtwirkung auf das Objekt mathematisch zu simulieren. Ausgehend von der Erforschung optischer Phänomene entwickelte er eine Modellgleichung, wobei er die Bildqualität so optimierte, dass der damals begrenzte Speicherplatz des Computers nicht überlastet wurde. Gleichzeitig beschrieb er die Reflexionen und Streuungen an der Kurve und identifizierte die verdeckten Bereiche des Modells.

Ein 3D-Würfel wird auf einer Ebene (links) und mittels der Phong-Schattierungstechnik (rechts) dargestellt.

Laut den Forschungen von Bui Tuong Phong gilt ein 3D-Block erst dann als vollständig, wenn er ohne geometrische Fehler um 360 Grad gedreht wurde. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse und der Phong-Shading-Technik verfügen wir über die Basis, die zur Entwicklung der heutigen 3D-Grafikindustrie beigetragen hat.

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