500行のプレーンC++で実現するソフトウェアレンダリング

500行のプレーンC++で実現するソフトウェアレンダリング この一連の記事では、OpenGL、Vulkan、Metal、DirectXがどのように機能するかを、ゼロから単純なクローンを作成することで実証することを目的としています。驚くべきことに、多くの人が3DグラフィックスAPIの学習という最初のハードルに苦労しています。これを助けるために、短い一連の講義を用意しました。その後、私の学生はかなり能力のあるレンダラーを作成できるようになります。 タスクは次のとおりです。サードパーティライブラリ（特にグラフィックス関連のもの）を一切使用せずに、次のような画像を生成します。 警告：これはモダンな3Dグラフィックスライブラリの構造を緩やかにたどったトレーニング教材です。これはソフトウェアレンダラーです。GPUアプリケーションの書き方を示すつもりはありません。その仕組みを示したいのです。私は、これを理解することが3Dライブラリを使用した効率的なアプリケーションの記述に不可欠であると強く信じています。 出発点 最終的なコードは約500行です。私の学生は通常、このようなレンダラーを作成し始めるのに10〜20時間のプログラミングを必要とします。入力は、三角形メッシュとテクスチャで構成される3Dモデルです。出力はレンダリングされた画像です。グラフィカルインターフェイスはなく、プログラムは単に画像を生成します。外部依存関係を最小限に抑えるために、学生にはTGAファイル（RGB、RGBA、グレースケール画像をサポートする最も単純な形式の1つ）を処理するための単一クラスを提供します。これは画像操作の基盤となります。最初に利用可能な機能（画像の読み書き以外）は、単一ピクセルの色を設定する機能だけです。線分や三角形を描画するための組み込み関数はありません。これらはすべて手動で実装します。 私のソースコードも提供しますが、学生と一緒に書いたものです。直接使用することは推奨しません。概念を理解するには、自分で作業を行うことが不可欠です。完全なコードはgithubで入手でき、学生に提供する初期ソースコードはここにあります。 ご覧ください、これが開始点です。 main.cpp #include "tgaimage.h" constexpr TGAColor white = {255, 255, 255, 255}; // 注意、BGRA順 constexpr TGAColor green = { 0, 255, 0, 255}; constexpr TGAColor red = { 0, 0, 255, 255}; constexpr TGAColor blue = {255, 128, 64, 255}; constexpr TGAColor yellow = { 0, 200, 255, 255}; int main(int argc, char** argv) { constexpr int width = 64; constexpr int height = 64; TGAImage framebuffer(width, height, TGAImage::RGB); int ax = 7, ay = 3; int bx = 12, by = 37; int cx = 62, cy = 53; framebuffer.set(ax, ay, white); framebuffer.set(bx, by, white); framebuffer.set(cx, cy, white); framebuffer.write_tga_file("framebuffer.tga"); return 0; } これは64x64の画像framebuffer.tgaを生成します。読みやすくするために拡大しました。 コンパイル git clone https://github.com/ssloy/tinyrenderer.git && cd tinyrenderer && cmake -Bbuild && cmake --build build -j && build/tinyrenderer obj/diablo3_pose/diablo3_pose.obj obj/floor.obj レンダリングされた画像はframebuffer.tgaに保存されます。 ティーザー：レンダラーで作成されたいくつかの例 コメント