【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
6 ~( ~9 o4 X5 J
+ A4 u! v' P4 k7 n% M  a内容超多的一课！不过我想精彩的程度也一定不会让大家失望。大家不妨先浏览一下课程里的图片:)。

  E- _4 G+ m7 L- ~9 s& J本课我们来谈谈如何显示文字。
OpenGL并没有直接提供显示文字的功能，并且，OpenGL也没有自带专门的字库。因此，要显示文字，就必须依赖操作系统所提供的功能了。
5 b9 d# L& r  R# [2 S各种流行的图形操作系统，例如Windows系统和Linux系统，都提供了一些功能，以便能够在OpenGL程序中方便的显示文字。
最常见的方法就是，我们给出一个字符，给出一个显示列表编号，然后操作系统由把绘制这个字符的OpenGL命令装到指定的显示列表中。当需要绘制字符的时候，我们只需要调用这个显示列表即可。
; E$ H6 l( G' l. Q! X0 Y1 A不过，Windows系统和Linux系统，产生这个显示列表的方法是不同的（虽然大同小异）。作为我个人，只在Windows系统中编程，没有使用Linux系统的相关经验，所以本课我们仅针对Windows系统。

" N. d0 ]6 e+ {. F6 V7 h" QOpenGL版的“Hello, World!”
+ Q1 S1 ~5 T' b' z/ z! ?5 G% }写完了本课，我的感受是：显示文字很简单，显示文字很复杂。看似简单的功能，背后却隐藏了深不可测的玄机。
- F$ i4 H) O- f9 Q$ j呵呵，别一开始就被吓住了，让我们先从“Hello, World!”开始。
. R. W: z/ t, u0 }3 @& a' |前面已经说过了，要显示字符，就需要通过操作系统，把绘制字符的动作装到显示列表中，然后我们调用显示列表即可绘制字符。
/ O0 S4 |& L' w9 H6 O2 t: S假如我们要显示的文字全部是ASCII字符，则总共只有0到127这128种可能，因此可以预先把所有的字符分别装到对应的显示列表中，然后在需要时调用这些显示列表。
Windows系统中，可以使用wglUseFontBitmaps函数来批量的产生显示字符用的显示列表。函数有四个参数：
: a' A. A$ n. N- m4 Y第一个参数是HDC，学过Windows GDI的朋友应该会熟悉这个。如果没有学过，那也没关系，只要知道调用wglGetCurrentDC函数，就可以得到一个HDC了。具体的情况可以看下面的代码。
第二个参数表示第一个要产生的字符，因为我们要产生0到127的字符的显示列表，所以这里填0。
第三个参数表示要产生字符的总个数，因为我们要产生0到127的字符的显示列表，总共有128个字符，所以这里填128。
. R5 v7 r/ i. a% I第四个参数表示第一个字符所对应显示列表的编号。假如这里填1000，则第一个字符的绘制命令将被装到第1000号显示列表，第二个字符的绘制命令将被装到第1001号显示列表，依次类推。我们可以先用glGenLists申请128个连续的显示列表编号，然后把第一个显示列表编号填在这里。
还要说明一下，因为wglUseFontBitmaps是Windows系统特有的函数，所以在使用前需要加入头文件：#include <windows.h>。
& a* i& s' s; N# ~* N现在让我们来看具体的代码：

  k) m+ r: _  o#include <windows.h>

0 Q3 V- r; b4 u& S2 }// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
#define MAX_CHAR      128

void drawString(const char* str) {
" n2 {; `2 U1 o0 C! O    static int isFirstCall = 1;
7 _$ b" B1 t9 r0 z" m7 `6 H    static GLuint lists;
& |, g3 ?+ f, A
( Y% b) i# E# H8 j% d2 d" t    if( isFirstCall ) { // 如果是第一次调用，执行初始化
                        // 为每一个ASCII字符产生一个显示列表
# T$ C7 m. ?" v& ?! ?        isFirstCall = 0;

7 S+ m2 u/ p: V( V5 q- ~/ Q        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
, q4 `% ]) G# H/ g. G! \2 y        lists = glGenLists(MAX_CHAR);

% y2 \) E! j* H/ O  s        // 把每个字符的绘制命令都装到对应的显示列表中
        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
    }
- T! g& H; o  B    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
    for(; *str!='\0'; ++str)
        glCallList(lists + *str);
}


$ b# Z: ?" B- U+ i) `! j/ M
显示列表一旦产生就一直存在（除非调用glDeleteLists销毁），所以我们只需要在第一次调用的时候初始化，以后就可以很方便的调用这些显示列表来绘制字符了。
/ p! h0 j/ u4 b+ e绘制字符的时候，可以先用glColor*等指定颜色，然后用glRasterPos*指定位置，最后调用显示列表来绘制。

void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
' R" T8 q8 s- ~, I" }- h% ]0 K2 V
* K; O3 @9 q) j! ~1 T    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

1 ~1 y5 z& L9 N& o2 i& l    glutSwapBuffers();
}

7 U, T  J1 Q) z* |# B3 J% _3 {! v

! W3 M1 Q& T$ o. G. Y$ p6 x效果如图：


指定字体
在产生显示列表前，Windows允许选择字体。
% m3 ~" ^9 W9 ?  h我做了一个selectFont函数来实现它，大家可以看看代码。
$ z# }8 c& v7 Q5 F9 k1 n: Z! Z2 j
void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
& P2 U/ s' k$ T! q1 p# i( u    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
8 J1 R; e" T! {: k/ R) W. z9 }4 P3 `/ ^    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
5 }& @4 y3 @+ e# T0 @    DeleteObject(hOldFont);
7 Q1 u7 K& q5 H}

9 B2 L: ^, q  q( k/ @" z4 {void display(void) {
) K" @1 [, l0 z3 ^& N- u    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

3 K3 B8 i. o; y    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

% U# x) o% M/ H    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
( r8 F& p" Q/ [3 r    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");
- u# u) ?' g2 C, q0 T
    glutSwapBuffers();
}
1 c2 F$ P6 P; B  ^2 x

最主要的部分就在于那个参数超多的CreateFont函数，学过Windows GDI的朋友应该不会陌生。没有学过GDI的朋友，有兴趣的话可以自己翻翻MSDN文档。这里我并不准备仔细讲这些参数了，下面的内容还多着呢:(
如果需要在自己的程序中选择字体的话，把selectFont函数抄下来，在调用glutCreateWindow之后、在调用wglUseFontBitmaps之前使用selectFont函数即可指定字体。函数的三个参数分别表示了字体大小、字符集（英文字体可以用ANSI_CHARSET，简体中文字体可以用GB2312_CHARSET，繁体中文字体可以用CHINESEBIG5_CHARSET，对于中文的Windows系统，也可以直接用DEFAULT_CHARSET表示默认字符集）、字体名称。
效果如图：


% n* w. I7 }: G- ~显示中文
原则上，显示中文和显示英文并无不同，同样是把要显示的字符做成显示列表，然后进行调用。
0 j+ L- Y( Y) }9 q  F但是有一个问题，英文字母很少，最多只有几百个，为每个字母创建一个显示列表，没有问题。但是汉字有非常多个，如果每个汉字都产生一个显示列表，这是不切实际的。
6 W# ^2 j! O0 @3 ?我们不能在初始化时就为每个字符建立一个显示列表，那就只有在每次绘制字符时创建它了。当我们需要绘制一个字符时，创建对应的显示列表，等绘制完毕后，再将它销毁。
这里还经常涉及到中文乱码的问题，我对这个问题也不甚了解，但是网上流传的版本中，使用了MultiByteToWideChar这个函数的，基本上都没有出现乱码，所以我也准备用这个函数:)
通常我们在C语言里面使用的字符串，如果中英文混合的话，例如“this is 中文字符.”，则英文字符只占用一个字节，而中文字符则占用两个字节。用MultiByteToWideChar函数，可以转化为所有的字符都占两个字节（同时解决了前面所说的乱码问题:)）。
# E' y* z9 I& X4 I: l* q转化的代码如下：

// 计算字符的个数
5 I' [0 @' y1 O  h4 N6 x% e9 `// 如果是双字节字符的（比如中文字符），两个字节才算一个字符
  {+ l& m/ T& S: m. ]3 Q5 v// 否则一个字节算一个字符
len = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
! P& ~9 M+ t! F: _: E{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
) W( o2 f2 ]  |# N        ++i;
    ++len;
}

6 b9 ?, q$ t  j/ N0 M1 |* K// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
free(wstring);


" }% `. y, ]: S
* p' {& ~/ @- Z+ P- @+ f7 a8 M  s! G加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

2 e7 B; S8 c# t' F% A$ Gvoid drawCNString(const char* str) {
    int len, i;
    wchar_t* wstring;
9 O( ?2 M9 w: U9 ?4 ^    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
6 a( m8 ^1 P7 _+ d    GLuint list = glGenLists(1);

3 d8 g; X  y. S8 E+ j    // 计算字符的个数
    // 如果是双字节字符的（比如中文字符），两个字节才算一个字符
( I$ C7 c% I6 @. E% n8 i! x7 o    // 否则一个字节算一个字符
    len = 0;
    for(i=0; str!='\0'; ++i)
- O' M5 U2 x0 l! X    {
/ c* m; w4 B3 W1 k; ~! \- x        if( IsDBCSLeadByte(str) )
# w! I# L1 V! r& ]            ++i;
% t# e3 ]. A9 p" u. f' `        ++len;
2 C# G9 `5 n: S+ K  B' S- M    }
8 A; ^+ O, R# t4 }3 C0 o- C  `
+ e7 {% D  u; Z+ s- D- z    // 将混合字符转化为宽字符
7 C6 {7 a  N' O, A! |5 Z7 b: U6 W    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';
2 }/ n/ G" ?0 O# t$ m2 V
    // 逐个输出字符
1 C7 o, N( p% j6 M" T2 G' l" X    for(i=0; i<len; ++i)
    {
7 O$ |. o! t' A! z- e' J: L% Y        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
/ m* k; I) ?' _% S        glCallList(list);
    }
% J: I6 W+ Y) i8 S$ A. X
    // 回收所有临时资源
/ J/ l) `; [1 Y2 d9 N1 |    free(wstring);
3 q- [8 B. F/ g4 H    glDeleteLists(list, 1);
}
  Q9 |, ?1 w7 {
8 J7 w, @% ~: n: ^, Z  |  O
( j( M7 l# [5 Q* D: B4 F- [7 w
注意我用了wglUseFontBitmapsW函数，而不是wglUseFontBitmaps。wglUseFontBitmapsW是wglUseFontBitmaps函数的宽字符版本，它认为字符都占两个字节。因为这里使用了MultiByteToWideChar，每个字符其实是占两个字节的，所以应该用wglUseFontBitmapsW。

% \! d" c# B) P- X% zvoid display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
& i" t7 I6 C; \8 e% g$ r7 q
" n- G- z  D8 w3 Z' y    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
" v2 q$ {+ p  |. b' R    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
* m* r( K4 R6 C0 M% v9 r    drawString("Hello, World!");
  f. q! I- E# Y
$ \& m6 m/ [+ D( A2 {- r    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
! a# m# I/ z& K0 g    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
6 o7 w0 f2 Y& Q, E4 |$ s. a6 n    drawCNString("当代的中国汉字");

& v" a) u$ t' C+ J: F% i    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
$ {. z, t9 S5 o3 V6 g    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
  U2 T4 q( n+ m' u& d    drawCNString("傳統的中國漢字");
; G1 N8 B, O1 D* f4 ?7 \0 N, X
    glutSwapBuffers();
& i7 U+ C' P- X- f  T! W/ }. R}
2 O. ?+ D# j4 E  a& V  E

! s. W- F# r9 L1 R- \3 h- g效果如图：
( A% H. ^5 @; U