2026/07/23 23:17

素のC++で500行だけで実現するソフトレNDERING

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要約▶

Japanese Translation:

このプロジェクトは、グラフィカルなインターフェースなしで、サードパーティ製のグラフィックライブラリを使用せずに簡易的なソフトウェアレンダラを裸の C++ で構築することで、3D グラフィックスの基本ロジックを教えます。三角メッシュモデル（オプションのテクスチャ付き）をロードし、画像を保存するという基本的なタスクにスコープを限定することで、

diablo3_pose.obj

または

floor.obj

のようなモデルを対象とし、学習者はラインと三角形に関する本質的なレンダリングロジックを手動で実装することを強制されます。これにより、複雑なグラフィック API に伴う急峻な学習曲線に対処します。このチュートリアルが直ちに GPU プログラミングを教えないとしても、それは重要な基盤段階となり、学生は高度なハードウェアアプリケーションに取り組む前にコアの効率化原理を理解するのを助けます。始めるには、GitHub リポジトリ（

https://github.com/ssloy/tinyrenderer.git

）をクローンし、構成のために

cmake -Bbuild

を実行し、

cmake --build build -j

でビルドしてプログラムを実行すればよく、これはシーンを

framebuffer.tga

にレンダリングします。このコンパクトな 500 行程度のプロジェクトを完了するには通常、集中的な開発で約 10～20 時間かかりますが、その最小限の依存関係（RGB、RGBA、グレースケールをサポートする単一の画像ハンドリングクラスのみ）により、開発者は非常に少ない行数で機能のあるレンダラを作成でき、高度なレンダリング概念が教育目的と軽量な実用的プロジェクトの双方にとってアクセスしやすくなっています。

Text to translate:

This project teaches the fundamental logic of 3D graphics by building a simplified software renderer in bare C++ that generates

.tga

images without any graphical interface and without third-party graphics libraries. By restricting the scope to basic tasks like loading triangulated mesh models (with optional textures) such as

diablo3_pose.obj

floor.obj

, and saving images, the initiative forces learners to manually implement essential rendering logic for lines and triangles—thereby addressing the steep learning curve associated with complex graphics APIs. Although this tutorial does not teach direct GPU programming immediately, it serves as a crucial foundational step, helping students understand core efficiency principles before tackling advanced hardware applications. To get started, users simply need to clone the GitHub repository (

https://github.com/ssloy/tinyrenderer.git

), run

cmake -Bbuild

for configuration, build with

cmake --build build -j

, and execute the program, which renders the scene into

framebuffer.tga

. Although completing this compact 500-line project typically takes about ten to twenty hours of focused development, its minimal dependency—just a single image-handling class supporting RGB, RGBA, and grayscale—empowers developers to create capable renderers using very few lines of code, making advanced rendering concepts accessible for both educational purposes and lightweight practical projects.

本文

C++ による純粋なソフトウェアレンダリング：500 行で実現

本連載では、OpenGL、Vulkan、Metal、DirectX の動作原理を、ゼロから簡略化されたクラスを構築することで示します。多くの人が 3D グラフィックス API の「学習の初期段階」で苦戦する現状を変え、受講生が高度なレンダラー開発能力を獲得できるようにした講義シリーズです。

タスクと目標

以下のような画像を生成することを目的とします：

禁止事項: 第三者製のグラフィックス関連ライブラリは一切使用不可
対象: 三角メッシュとテクスチャから構成される 3D モデルを入力とし、レンダリングされた画像を出力するプログラム
UI なし: グラフィカルなインターフェースは用意せず、画像ファイルのみを生成

注意: これは現代的な 3D ライブラリの構造を模倣したトレーニング資料であり、GPU アプリケーションの直接実装ではありません。ただし、内部仕組みを理解することは、効率的なライブラリ利用に不可欠です。

出発点：外部依存関係を最小限に

受講生は通常、10〜20 時間を要して開発します。ここでは TGA ファイル処理用の単一クラスのみを提供し、以下の制約の下で実装を行います：

画像形式: TGA（RGB/RGBA/グレースケール対応のシンプル形式）
初期機能: ピクセル色設定のみ可能
描画関数: 線分や三角形を描画する組み込み関数は用意せず、すべて手動実装

完全なソースコードは GitHub に公開されています。自らの手を動かして概念を理解することが推奨されます。

コード例：初期のフレームバッファ生成

以下にmain.cppの抜粋を示します。64×64 の画像を生成し、3 点に白いピクセルを設定しています（※TGA は BGRA 形式です）。

#include "tgaimage.h"

constexpr TGAColor white   = {255, 255, 255, 255}; // 注意：BGRA の順序
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);

    // 三角形の頂点座標
    int ax = 7, ay = 3;
    int bx = 12, by = 37;
    int cx = 62, cy = 53;

    // 頂点に白色を設定
    framebuffer.set(ax, ay, white);
    framebuffer.set(bx, by, white);
    framebuffer.set(cx, cy, white);

    // TGA ファイルとして保存
    framebuffer.write_tga_file("framebuffer.tga");
    
    return 0;
}

コンパイルと実行

以下のコマンドを使用して、プロジェクトをセットアップし実行します。

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

出力:
```
framebuffer.tga
```
として保存されたレンダリング済み画像

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