Vietnamese ingenieur legt basis voor 3D-grafische industrie op basis van huiswerkopdracht

Voor mensen die geïnteresseerd zijn in grafische vormgeving, lijkt het "Phong shading"-algoritme niet zo vreemd. Het wordt namelijk gezien als de basis waarop de wereldwijde 3D-grafische industrie zich ontwikkelt.

"Phong shading" is een term die gebruikt wordt voor een schaduwtechniek voor afbeeldingen op computers. Deze techniek helpt afbeeldingen dichter bij de werkelijkheid te brengen wanneer ze driedimensionale eigenschappen hebben. Dit wordt beschouwd als een van de baanbrekende algoritmen; zonder deze techniek zouden grafische programma's zoals 3D Max, Maya, Cinema 4D, RenderMan... waarschijnlijk nog steeds in ontwikkeling zijn of niet bestaan. Deze techniek is verbonden met de naam van een Vietnamees, Bui Tuong Phong.

Korte biografie van Bui Tuong Phong

Bui Tuong Phong werd geboren in 1942 in Hanoi . Hij studeerde aan het Lycée Albert Sarraut (nu Tran Phu School). In 1954 emigreerde hij met zijn familie naar Saigon en vervolgde zijn studie aan het Lycée Jean Jacques Rousseau (nu Le Quy Don High School, District 3, Ho Chi Minhstad).

De heer Bui Tuong Phong - de "vader" van de technologie die de basis vormt van de 3D-grafische industrie.

In 1964 behaalde hij zijn ingenieursdiploma in Frankrijk, na gestudeerd te hebben in Grenoble en Toulouse. In die tijd deed hij onderzoek naar computerbesturingssystemen, een concept waar de meeste mensen destijds "blind" voor waren. Bui Tuong Phongs carrière begon een opmerkelijke mijlpaal te bereiken toen hij in 1971 naar de VS kwam om te promoveren aan de Universiteit van Utah. Dit is de bakermat van een reeks talenten voor bekende grafische bedrijven zoals Pixar, Adobe, Silicon Graphics... Aan een baanbrekende school voor computerwetenschappen kreeg hij meer ruimte en mogelijkheden om te ervaren en zich te ontwikkelen. Bui Tuong Phong voltooide zijn proefschrift in 1973. Dit genie stierf echter op jonge leeftijd, slechts twee jaar later aan leukemie, precies op het moment dat hij een uitnodiging accepteerde om docent te worden aan Stanford University.

Van links naar rechts: 2D-afbeelding, 3D-afbeelding zonder schaduw, 3D-afbeelding met Phong-schaduw.

Van huiswerkopdracht tot fundamenteel algoritme voor 3D-graphics

- Advertentie -

Professor Ivan Sutherland gaf Phong en drie vrienden (Jim Clark, Robert McDermott en Raphael Rom) de opdracht: maak een 3D-computermodel van een echt object. Dat wil zeggen, creëer een afbeelding die direct herkenbaar is. De groep koos de Volkswagen van Ivans vrouw als computermodel. Ze verdeelden de auto in punten en polygonen, waardoor het gemakkelijker werd om te meten en gegevens in te voeren. Phong en Raphael, die klein van stuk zijn, kregen de opdracht om vanaf de vloer naar boven te meten. Robert en Jim maakten ondertussen gebruik van hun lengte om het dak naar beneden te verzorgen.

Het team van Phong heeft elk punt opgemeten en gemarkeerd, zodat ze over gedetailleerde gegevens beschikten waarmee ze een 3D-model van de Volkswagen-auto konden maken.

Het 3D-model van de Volkswagen-carrosserie kon professor Ivan echter niet overtuigen, omdat het er levenloos uitzag. De groep studenten bleef verschillende opties bewerken en testen. In de tiende week, de deadline van het project, kwam Phong op het idee om wiskunde toe te passen om de lichtbron die op het object schijnt te simuleren. Op basis van zijn studie van optische verschijnselen schreef hij een modelvergelijking, waarbij hij de beeldkwaliteit in balans bracht om het beperkte geheugen van de computer op dat moment niet te overbelasten. Tegelijkertijd beschreef hij de reflecties en verstrooiing in de curve en identificeerde hij het verduisterde deel van het model.

Een 3D-kubus wordt weergegeven op een vlak (links) en met behulp van de Phong-schaduwtechniek (rechts).

Volgens het onderzoek van Bui Tuong Phong wordt een 3D-blok pas als voltooid beschouwd wanneer het 360 graden gedraaid is zonder geometrische fouten. Bovenstaand onderzoek en de Phong-shadingtechniek vormen de basis om de wereldwijde 3D-grafische industrie te helpen zich te ontwikkelen tot de huidige stand van zaken.

Tuoitre.vn

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