Từ một bài tập về nhà, kỹ sư Việt tạo ra nền tảng ngành đồ họa 3D

Đối với những ai quan tâm về đồ họa, thuật toán "Phong shading" dường như không quá xa lạ, khi được cho là nền tảng giúp ngành đồ họa 3D thế giới phát triển.

"Phong shading" là một thuật ngữ dùng để chỉ một kỹ thuật đổ bóng cho hình ảnh trên máy tính. Về cơ bản, kỹ thuật này giúp hình ảnh gần gũi với thực tế hơn khi có tính chất ba chiều. Đây được xem là một trong những thuật toán tiên phong, nếu thiếu nó, các chương trình đồ họa như 3D Max, Maya, Cinema 4D, RenderMan... rất có thể còn đang trong quá trình nghiên cứu hoặc chẳng tồn tại.

Kỹ thuật này gắn liền với cái tên của một người Việt, Bùi Tường Phong.

Sơ lược về tiểu sử Bùi Tường Phong

Bùi Tường Phong sinh năm 1942, tại Hà Nội. Ông từng theo học tại Trường Lycée Albert Sarraut (nay là Trường Trần Phú). Sau đó, ông theo gia đình di cư vào Sài Gòn năm 1954 rồi tiếp tục theo học tại Lycée Jean Jacques Rousseau (hiện nay là Trường THPT Lê Quý Đôn, quận 3, TP.HCM).

Năm 1964, ông lấy bằng kỹ sư tại Pháp, sau một thời gian học ở Grenoble và Toulouse. Thời điểm này ông tham gia nghiên cứu hệ điều hành cho máy tính, vốn là một khái niệm mà phần lớn nhân loại đều "mù tịt" lúc bấy giờ.

Con đường sự nghiệp của Bùi Tường Phong bắt đầu có dấu mốc đáng chú ý kể từ khi đến Mỹ học tiến sĩ ở Đại học Utah vào năm 1971. Nơi đây là cái nôi sản sinh ra hàng loạt nhân tài cho các hãng đồ họa đình đám như Pixar, Adobe, Silicon Graphics...

Tại một ngôi trường tiên phong trong khoa học điện toán, ông có nhiều không gian và cơ hội để trải nghiệm, phát triển bản thân hơn.

Bùi Tường Phong hoàn thành đề tài tiến sĩ của mình vào năm 1973. Tuy nhiên, thiên tài này lại đoản mệnh khi qua đời chỉ hai năm sau đó vì căn bệnh máu trắng, đúng thời điểm vừa nhận lời mời làm giảng viên của Đại học Stanford.

Từ một bài tập về nhà trở thành thuật toán nền tảng ngành đồ họa 3D

Giáo sư Ivan Sutherland đã giao cho Phong và ba người bạn (gồm Jim Clark, Robert McDermott và Raphael Rom) một bài tập: tạo ra mô hình đồ họa 3D trên máy tính của một vật thể thực tế. Nghĩa là tạo ra hình ảnh nhìn vào là nhận ra ngay đó là gì.

Cả nhóm quyết định chọn chiếc xe Volkswagen của vợ thầy Ivan để dựng mô hình trên máy tính. Họ phân chiếc xe ra thành những điểm và hình đa giác, giúp cho việc đo đạc cũng như nhập số liệu thuận tiện hơn. Phong và Raphael vốn nhỏ người nên được giao đo từ phần sàn xe trở lên. Trong khi đó, Robert và Jim tận dụng hình thể của mình để đảm trách từ phần mái xe trở xuống.

Tuy nhiên, mô hình 3D của vỏ xe Volkswagen không thuyết phục được giáo sư Ivan vì trông thiếu sức sống. Nhóm sinh viên tiếp tục chỉnh sửa và thử nghiệm nhiều phương án khác nhau. Đến tuần thứ 10, thời hạn cuối cùng của đề án, Phong nảy ra ý tưởng áp dụng toán học để mô phỏng nguồn sáng chiếu vào vật thể.

Từ nghiên cứu các hiện tượng quang học, ông viết ra một phương trình kiểu mẫu, cân bằng được chất lượng hình ảnh sao cho không làm quá tải bộ nhớ có hạn của chiếc máy tính thời đó. Đồng thời mô tả được các phản xạ và tán xạ ở đường cong, cũng như nhận biết phần bị che mờ của mô hình.