CHỦNHẬT 24-4-2016
5
HỒSƠ TƯ LIỆU
ChiếcVolkswagen
nàyđã trở thànhbiểu tượngcủagiớiđồhọa.Nhiềuchương
trìnhđồhọahiệnđại vẫn thườngđínhkèmmôhìnhchiếcxenày (cũngnhưmô
hìnhấm trà -biểu tượngcủaPixarvàRenderMan)nhưmộtmôhìnhmặcđịnh
đểngườidùngcó thể thửngaysảnphẩmsaukhi càiđặtvàomáy tính.
VŨQUANGDUY
(Seatle)
G
iớiđồhọacó lẽkhông
ailàkhôngquenthuộc
với thuậtngữ“Phong
shading”.Đây làmột
kỹ thuậtđổbóngcho
hình ảnh được tạo trênmáy tính,
giúp hình ảnh có tính chất ba
chiều sát với thực tế.Về cănbản,
“Phongshading” làmột thuật toán
giúpchuyểncácnguyên lýquang
học như phản xạ và tán xạ thành
một công thứcđểmáy tính có thể
mô phỏng yếu tố tự nhiên trong
môi trường giả lập. Đây là thuật
toán tiên phong trong lĩnh vực
đồ họa điện toán mà nếu không
có nó, những chương trình nặng
ký hiện nay như 3DMax, Maya,
Cinema 4D, RenderMan... chưa
chắc sẽ tồn tại.
Nhàkhoahọcbí ẩn
Bùi Tường Phong có lẽ là một
trong những nhân tài có lý lịch bí
ẩnnhất trongkỷnguyênsố.Hầuhết
tài liệu tìm được về ông chỉ nhắc
về quãng thời gian ngắn ngủi ông
học và bảo vệ luận án tiến sĩ tại
ĐHUtah,Mỹ.Bản thânnhững tài
liệu trên cũng nằm trong kho lưu
trữ của ĐHUtah. Trong một vài
ghi chépkhanhiếmcầnđượckiểm
chứng,BùiTườngPhongsinh raở
HàNộinăm1942vàhọc tạiLycée
Albert Sarraut (tiền thân Trường
TrầnPhú), sauđó theogiađìnhdi
cưvàoSàiGònnăm1954 rồi tiếp
tục theohọc tạiLycéeJeanJacques
Rousseau (nay làLêQuýĐôn).
Saumột thờigianhọc tạiPháp từ
năm 1964 ởGrenoble (tỉnh Isère)
và Toulouse, ông lấy bằng kỹ sư
(Diplôme d’Ingénieur - một bằng
lớn được cấp bởi những trường
GrandesÉcolevới việc tuyển sinh
đầuvàokhágắt)và thamgianghiên
cứuhệđiềuhànhchomáy tính.Xin
lưuý rằngnhữngnăm1960 là thuở
“hồng hoang” củamáy điện toán,
chỉnhững lab lớnmới cóđiềukiện
để kỹ sư nghiên cứu phát triển và
phần lớnnhân loại cònkhôngbiết
“hệ điều hành” là gì. Năm 1971,
ông sangMỹ tiếp tục sự nghiệp
học vấn và từ đây những gì ông
để lạimới đượcghi chépcẩn thận.
ĐH Utah là một trong những
ngôi trường tiênphong trongkhoa
học điện toán (computer science)
trên toàn thếgiới.Ngànhđiện toán
của đại học này là nơi sản sinh ra
hàng loạt nhân tài chocáchãngđồ
họa hạng nhất như Pixar, Adobe,
Silicon Graphics và đặc biệt là
Công ty Evans& Sutherland vốn
được khai sáng bởi hai cựu giáo
sư của trường là David Evans và
Ivan Sutherland. Ivan Sutherland
“Robert Remembers” của tạp chí
ngànhkhoahọcđiện toán
TheUtah
Teapot
thuộcTrườngĐHUtah (số
ranăm2003), vàonăm1972, giáo
sưphụ tráchIvanSutherlandđãgiao
chobộ tứnàymộtbài tập:Tạoramô
hìnhđồhọa trênmáy tínhcủamột
vật thể thật ngoài đời, làm sao để
nhìnvào lànhận rangayvật thểđó
làgì.Mọi người lúcđóđềukhông
nghĩ rằngbài tậpnày sẽ gópphần
làm thayđổi cả thếgiới điện toán.
Cảnhómquyết định chọn chiếc
xe con bọ Volkswagen để dựng
mô hình trênmáy tính, vì theo họ
đây làmột vậtmangđầy tínhbiểu
tượngvàcũngvìvợcủangười thầy
Ivan - côMarsha sở hữu chiếc xe
này, rất thuận tiện cho cả nhóm
mượnđểđođạc.Quá trìnhđođạc
củanhómkhávui nhộn:Robert và
Jim vốn cao to nên đo phần mái
xe trở xuống, Raphael và Tường
Phongvốnnhỏngười nênđophần
sànxe trở lên.Họphânchiếcxe ra
thànhnhữngđiểmvàhìnhđagiác,
giúpchoviệcnhậpsố liệuvàomáy
tínhdễdànghơn.Bốnchàng traivẽ
thẳng lênxeđểđánhdấucácphần,
trongmột tiến trìnhmà theo lời kể
củaRobert là“chậmchạpvàchán
chết được”. CôMarsha tốt bụng
không lấy làmphiềnmàcòn lái xe
bát phốvới đầyđườngkẻ trênxe.
Thuật toáncủaPhong
Trongbàiluậnmangtên“Illumination
forComputerGeneratedPictures”
cầu phải có sự am hiểu về những
yếu tốcănbảncủahệ thống thịgiác
con người...”.
Vớiphươngchâmđó,BùiTường
Phongđãnghiêncứucáchiện tượng
quang học để từ đó có thể viết ra
mộtphương trìnhkiểumẫu.Những
khó khănmà ông gặp phải và cần
giảiquyếtbaogồmhiệuứngMach
band, sự cân bằng giữa số lượng
đagiácvàchất lượnghìnhảnh sao
cho không làm quá tải bộ nhớ rất
có hạn của máy tính thời đó, các
phản xạ và tán xạ ở đường cong,
nhận biết các phần bị che củamô
hình. Trong môi trường giả lập,
thuật toándùngđể làmmất những
phầnbịchecủamôhìnhcũngquan
trọng không kém thuật toán dùng
để vẽ nên những phần được thấy.
Một hìnhkhối 3Dchỉ đượcxem là
hoàn thiệnkhi có thểxoay360
o
mà
khônggặp lỗi hình học.
Từđóông cho ra công thứcmô
hìnhđổbóng.Việcđiđếnmộtcông
thức là bước quan trọng nhất của
bất cứ nghiên cứu điện toán nào.
Một ví dụnhỏcho thấyảnhhưởng
củamột thuật toán:Cùngmộthãng
phim hoạt hình nhưng bộ phim ra
đời năm 2016 có chất lượngmột
trời một vực với bộ phim ra đời
năm2006.Trong thếgiớigame, sự
chênh lệch này còn rõ rệt hơn. Sự
tiến bộ trong chất lượng hình ảnh
chỉ có 30% là domáymóc tối tân
hơn, 70% là do người ta tiếp tục
hoàn thiện các thuật toán. Thuật
toán của Phong có thể coi là nền
tảng cho hàng trăm thuật toán đồ
họa khác phát triển.
Thiên tài đoảnmệnh
Sau khi nhận bằng tiến sĩ năm
1973với đề tài nghiêncứuchia ra
bamục chính: nguyên lýđổbóng
(Phong shading), mô hình phản
chiếu (reflectionmodel)vàphương
phápnội suy (interpolation), Bùi
TườngPhongđượcĐHUtahmời
làm thành viên nghiên cứu trọn
đời (tenure).Cũng trong thời gian
này ông bị chẩn đoán mắc bệnh
máu trắng (leukaemia).Ôngđược
ĐHStanfordmời làmgiảngviên
năm 1975. Trong cùng năm đó,
ông ra đi.
TrênwebsitecủaChuyênngành
Điện toán (School ofComputing)
của ĐHUtah, Bùi Tường Phong
nằm trong danh sách 25 nhân vật
ưu tú (distinguished faculty and
alumni) từ lúcchuyênngành thành
lập đến giờ. Cuộc đời ông dừng
lại ở tuổi 33nhưng thành tựu của
BùiTườngPhong làmãimãi.Tên
ông vĩnh viễn là một thuật ngữ
khoa học.
◄
Chađẻ
củathuật
toán
“Phong
shading”
ngườiViệt
Cha đẻ củamột thuật toán nổi tiếng
trong đồ họa là tiến sĩ gốc Việt Bùi Tường
Phong. Ngoài kỹ thuật đổ bóngmang
tênmình, ông còn phátminh ramô hình
phản chiếu (reflectionmodel) và thuật nội
suy (interpolation) giúp củng cố thêm cho
nghiên cứu củamình.
cũng chính là người thầy dẫn dắt
nhóm sinhviên trongđócónhững
tên tuổi xuất chúngnhư JimClark
(người saunày sáng lập raSilicon
Graphics),RobertMcDermott(người
sau này lưu lại ĐHUtah để giảng
dạy và đặt nền móng cho thế hệ
đồhọa sau), Raphael Rom (người
gốc Israel, sau này giảng dạy tại
Technion -ĐHCông nghệ Israel)
và tất nhiên làBùi TườngPhong.
Bốnchàngsinh viên và
chiếcVolkswagen
TheolờikểcủaRobertMcDermott
trên chuyênmục mang tên ông -
Trênwebsitecủa
ChuyênngànhĐiện
toáncủaĐHUtah,Bùi
TườngPhongnằm
trongdanhsách25
nhânvậtưutútừ lúc
chuyênngànhthành
lậpđếngiờ.
Kếtquả làmviệccủabộtứsau10tuần làhìnhảnhđồhọađiệntoánđầutiên
củanhân loại.Ảnh:Kho lưutrữcủaĐHUtah,Mỹ
(tạm dịch: “Nguyên lý ánh sáng
cho hình ảnh được trích xuất bởi
máy tính”.Ởđây tác giả chơi chữ
vì“illumination”còncó thểhiểu là
“sựkhai sáng”),BùiTườngPhong
đã dẫn dắt vấnđề như sau:
“... Trong việc hoàn thiện chất
lượngcủahìnhảnhđược tổnghợp,
chúng takhôngmongrằnghìnhảnh
được trìnhbày sẽhoàn toàn chính
xác với vật thể ngoài đời thực, có
màu sắc và chất liệu, có bóng...
Chúng ta chỉ hy vọng có thể diễn
đạt hình ảnh cho gần với vật thể
thật, đủ gần để cho thấymộtmức
độ thực tếnhất định.Việcnàyyêu
