raycaster-3d

A pseudo-3D dungeon crawler built from scratch in C++ and OpenGL — no engine, no framework.

Rendering is based on the DDA (Digital Differential Analysis) raycasting algorithm, the same technique used in Wolfenstein 3D. Every rendering system, texture sampler, lighting model, and game loop is written manually from the ground up.

Status

🚧 Active development — core systems complete, serving as engine foundation for a larger project.

Technical Details

Language	C++20
Graphics	OpenGL (no engine, no framework)
Renderer	Column-based DDA raycasting with per-column texture mapping
Textures	CPU-side sampling via stb_image — no GPU texture units used for world rendering
Build system	CMake + vcpkg

What's Implemented

Rendering

• DDA raycasting with N/S vs E/W face shading for depth perception
• Distance-based fog and shading on walls, floor, and ceiling
• Textured walls with multiple tile types (stone, brick, concrete, glass, sealed)
• Textured floor and ceiling with perspective-correct ray projection
• Billboarded sprite rendering with depth-correct z-buffer culling
• Animated sprite sheets (frame-based, configurable FPS)
• Wall-face decal system — entities rendered as overlays on specific wall faces
• Glass wall transparency — ray continues through glass to render wall behind, blended

Lighting

• Dynamic point light system — radius, intensity, and color per light
• Smooth inverse-square falloff with squared attenuation envelope
• Deterministic layered sine flicker — hanging bulb, wall sconce, flashlight variants
• Per-entity flicker phase offset — no two lights pulse in sync
• Light contributions accumulated per wall column and per sprite
• Player-held flashlight as a tracked light entity

World & Entities

• Zone manager — load/unload self-contained map zones at runtime with entry points
• Zone transition tiles — step on trigger, teleport to target zone and entry
• Dynamic map resizing — zones define their own dimensions
• Door system — horizontal and vertical orientations, recessed half-width rendering, locked variant
• Locked door registry — key item consumed on use, keyID matching for specific keys
• Entity factory system — typed prop constructors with collision, interaction, and loot flags
• Stackable entities — props have a stack top height for placing items on surfaces
• Loot containers — lockers, desks, crates with item contents, partial loot on full inventory
• Collectible pickups — key, fuse, flashlight, baton, first aid kit, logbook
• Wall note / journal system — read notes in world, collected into a persistent readable journal
• Event system — named events (PowerOn, FuseRestored, UnlockDoor, etc.) fire on interaction
• EventTag groups — target sets of entities by tag (e.g. all powered lights activate together)

Player

• Inventory system — fixed-slot array, persistent across zone transitions
• Journal — persistent entry collection, readable in-game
• Movement with sprint, stamina drain/regen, and exhaustion threshold
• Slide-along-wall collision (separate X/Y axis testing)
• Entity circle collision — player pushed out of prop collision radii
• Mouse look with pitch (vertical look) and cursor lock
• Flashlight toggle with random battery cut-out over time

HUD

• Crosshair
• Health and stamina bars
• Interaction prompt — context-sensitive, updates based on what you're looking at
• Notification system — timed message queue, up to 4 stacked
• Minimap — 4 modes (off, close follow, medium follow, full map)
• Inventory screen with item descriptions
• Journal screen with entry list and body text

Controls

Key	Action
W / A / S / D	Move
Mouse	Look
Shift	Sprint
E	Interact
F	Toggle flashlight
I	Inventory
J	Journal
Tab	Cycle minimap
Escape	Quit

Building

Requires OpenGL and CMake. Clone the repo and open CMakeLists.txt in Visual Studio, or build via CMake from the command line. Dependencies are managed via vcpkg (vcpkg.json included).

git clone https://github.com/AEspinosa-FoxglowGames/raycaster-3d
cd raycaster-3d
cmake --preset default
cmake --build out/build/default

About

Built by Austin Espinosa — indie developer and Information Science student at ICU Tokyo.

🌐 foxglowgames.com

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raycaster-3d（日本語）

C++とOpenGLをゼロから実装した擬似3Dダンジョンクローラー。ゲームエンジン・フレームワーク不使用。

レンダリングには『Wolfenstein 3D』と同じ技術であるDDA（Digital Differential Analysis）レイキャスティングアルゴリズムを採用。レンダリングシステム、テクスチャサンプラー、ライティングモデル、ゲームループをすべて手動で実装しています。

開発状況

🚧 開発中 — コアシステム実装済み。より大規模なプロジェクトのエンジン基盤として使用中。

技術詳細

言語	C++20
グラフィックス	OpenGL（エンジン・フレームワーク不使用）
レンダラー	カラムベースのDDAレイキャスティング（カラム単位のテクスチャマッピング）
テクスチャ	stb_imageによるCPU側サンプリング — ワールド描画にGPUテクスチャユニット不使用
ビルドシステム	CMake + vcpkg

実装済み機能

レンダリング

• N/S・E/W面の陰影差によって奥行きを表現するDDAレイキャスティング
• 壁・床・天井への距離ベースのフォグおよびシェーディング
• 複数タイルタイプ（石材、レンガ、コンクリート、ガラス、封鎖済み）に対応したテクスチャ付き壁
• 透視投影レイプロジェクションによるテクスチャ付き床・天井
• Zバッファによる深度正確なビルボードスプライト描画
• フレームベース・FPS設定可能なアニメーションスプライトシート
• ウォールフェイスデカールシステム — 特定の壁面にテクスチャオーバーレイとしてエンティティを描画
• ガラス壁の透過処理 — レイがガラスを通過して背後の壁を描画、ブレンド合成

ライティング

• 半径・強度・カラーを持つ動的ポイントライトシステム
• 二乗減衰エンベロープによる滑らかな逆二乗フォールオフ
• 決定論的重ね合わせサインによるフリッカー — ハンギングバルブ・ウォールスコンス・フラッシュライト各バリアント
• エンティティごとのフリッカー位相オフセット — 複数のライトが同期して点滅しない
• 壁カラムおよびスプライトへのライト寄与の蓄積計算
• トラッキングライトエンティティとしてのプレイヤー所持フラッシュライト

ワールド・エンティティ

• ゾーンマネージャー — エントリーポイント付きの自己完結型マップゾーンを実行時にロード・アンロード
• ゾーントランジションタイル — トリガーを踏むと目的ゾーン・エントリーへテレポート
• 動的マップリサイズ — ゾーンが独自の寸法を定義
• ドアシステム — 水平・垂直方向、フレームストリップ付き半幅凹み描画、施錠バリアント対応
• 施錠ドアレジストリ — 使用時にキーアイテムを消費、特定キーIDによるマッチング
• エンティティファクトリーシステム — コリジョン・インタラクション・ルートフラグ付きの型付きプロップコンストラクタ
• スタック可能エンティティ — プロップがスタックトップ高さを持ち、表面にアイテムを配置可能
• ルートコンテナ — ロッカー・デスク・クレートにアイテム収納、インベントリ満杯時の部分ルート対応
• 収集可能ピックアップ — 鍵、ヒューズ、フラッシュライト、警棒、救急キット、ログブック
• ウォールノート・ジャーナルシステム — ワールド内のノートを読み取り、永続的な読み取り可能ジャーナルに収集
• イベントシステム — インタラクション時に名前付きイベント（PowerOn・FuseRestored・UnlockDoor等）が発火
• EventTagグループ — タグによるエンティティセットの一括ターゲット（例：電源タグ付きライトが一斉点灯）

プレイヤー

• インベントリシステム — 固定スロット配列、ゾーン遷移をまたいで永続
• ジャーナル — 永続的なエントリー収集、ゲーム内で読み取り可能
• スプリント・スタミナ消耗/回復・疲労閾値を含む移動システム
• X軸・Y軸個別判定によるスライド壁コリジョン
• エンティティ円形コリジョン — プレイヤーがプロップのコリジョン半径から押し出される
• ピッチ（垂直視点）対応・カーソルロック付きマウスルック
• フラッシュライトトグル（時間経過によるランダムバッテリー切れあり）

HUD

• クロスヘア
• HPおよびスタミナバー
• インタラクションプロンプト — 視点対象に応じてコンテキスト更新
• 通知システム — 最大4件スタック可能な時間制限付きメッセージキュー
• ミニマップ — 4モード（オフ・近距離追従・中距離追従・全体表示）
• アイテム説明付きインベントリ画面
• エントリーリストと本文表示付きジャーナル画面

操作方法

キー	アクション
W / A / S / D	移動
マウス	視点操作
Shift	スプリント
E	インタラクト
F	フラッシュライト切替
I	インベントリ
J	ジャーナル
Tab	ミニマップ切替
Escape	終了

ビルド方法

OpenGLとCMakeが必要です。リポジトリをクローンし、Visual Studioで CMakeLists.txt を開くか、コマンドラインからCMakeでビルドしてください。依存関係はvcpkgで管理されています（vcpkg.json 同梱）。

git clone https://github.com/AEspinosa-FoxglowGames/raycaster-3d
cd raycaster-3d
cmake --preset default
cmake --build out/build/default

開発者について

Austin Espinosa 制作 — インディーゲーム開発者・ICU東京在籍の情報科学専攻学生。

🌐 foxglowgames.com