C/C++ General Discussion

用 500 行纯 C++ 实现软件渲染

在本系列文章中，我的目标是通过从头编写一个简化版克隆来展示 OpenGL、Vulkan、Metal 和 DirectX 的工作原理。许多人在学习 3D 图形 API 的初始障碍上遇到了困难。为了帮助解决这个问题，我准备了一系列简短的讲座，完成之后我的学生们能够制作出相当有能力的渲染器。

Lobsters · Jul 23, 2026

Software rendering in 500 lines of bare C++

用 500 行纯 C++ 实现软件渲染

任务如下：在不使用任何第三方库（尤其是与图形相关的库）的情况下，我们将生成如下所示的图像：

警告：这是一个训练材料，松散地遵循现代 3D 图形库的结构。它是一个软件渲染器。 我并不打算展示如何编写 GPU 应用程序——我想要展示它们是如何工作的。 我坚信，理解这一点对于使用 3D 库编写高效应用程序至关重要。

起点

最终代码大约有 500 行。我的学生通常需要 10 到 20 小时的编程时间才能开始制作这样的渲染器。输入是一个由三角化网格和纹理组成的 3D 模型。输出是一个渲染结果。没有图形界面，程序只是生成一张图像。

为了尽量减少外部依赖，我为学生提供了一个处理 TGA 文件的类—— 这是支持 RGB、RGBA 和灰度图像的最简单格式之一。这将作为我们进行图像操作的基础。在开始时，唯一可用的功能（除了加载和保存图像）是设置单个像素的颜色。

没有用于绘制线段或三角形的内置函数——我们将手动实现所有这些。虽然我提供了我与学生一起编写的源代码，但我并不推荐直接使用它，因为自己动手做对于理解概念至关重要。完整代码可在 github 上找到，您可以在这里找到我提供给学生的初始源代码 here。请看，这就是起点：

main.cpp

#include "tgaimage.h"

constexpr TGAColor white   = {255, 255, 255, 255}; // attention, BGRA order
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;
}

它生成了 64x64 的图像 framebuffer.tga，这里我为了更好的可读性对其进行了缩放：

编译

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