【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
  d) B0 `2 n/ K
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:)。
& Q: ^- m8 J- K& \5 D
本课我们来谈谈如何显示文字。
1 f* q) ]6 n1 W& B) \, P* N$ e1 hOpenGL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。
' X6 ?: C/ r3 H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。
; @. f3 H% {4 \5 q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。
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。
( L0 P$ R8 X- i0 c
4 T# f! B& t$ ROpenGL版的“Hello, World!”
$ f3 x) c- A$ m" S1 d8 `7 V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。
呵呵，别一开始就被吓住了，让我们先从“Hello, World!”开始。
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。
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：
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。
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。
  z4 {& d; Z! L* `2 }% x  `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>。
$ [4 X( d, ?) t' q( ]& @& O' ~现在让我们来看具体的代码：
4 ]7 r* W% j- H. I
#include <windows.h>
5 p; d6 B4 u1 K# b' B$ t, z
// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
#define MAX_CHAR      128
+ i& o  M( t: X- v
0 ~; [3 j3 a7 o$ e6 a- rvoid drawString(const char* str) {
3 e( g7 a$ L" O1 ^* d    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;

5 u& N& K: @5 w4 l! G0 i! J: l% J    if( isFirstCall ) { // 如果是第一次调用，执行初始化
- B3 m0 o" @. `( M4 j# }                        // 为每一个ASCII字符产生一个显示列表
' A# u6 {' X1 d7 Q, n) T3 I        isFirstCall = 0;

        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
        lists = glGenLists(MAX_CHAR);

        // 把每个字符的绘制命令都装到对应的显示列表中
, w  B/ b7 ~5 a' x        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
3 G: O1 X$ j/ c- A% t4 ?$ R    }
! v) d0 Q, B2 U7 {    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
* u# T5 ^5 \! Z2 c+ Q) G    for(; *str!='\0'; ++str)
        glCallList(lists + *str);
}

9 Q: O, W+ I$ X1 S

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。
- \8 P" {+ }3 U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) {
/ ^3 l- y; e' j    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

4 o1 q3 U; K) T5 X+ F* g4 C    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
/ m: i4 a% i: l) W$ J    drawString("Hello, World!");
% a/ w3 @* L; @: |; `7 `. T" e( v
( h( A: s3 o; V3 y- `- C    glutSwapBuffers();
  i8 f$ s2 w2 P$ K* h. ]}

( v/ t3 w" R7 c4 C( M3 U! z
9 ^! W+ k6 E" d0 E+ G/ u( P
效果如图：


- R  ^$ b1 b" N5 A2 f* Z指定字体
7 ]9 o. y9 |0 s5 P2 \在产生显示列表前，Windows允许选择字体。
我做了一个selectFont函数来实现它，大家可以看看代码。
7 S% S' A( |- A) g- ]- f
& p' C" q+ |  g4 ~  |void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
8 j; n9 X. Q1 @7 ]' ~8 M        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
" \- o  B- F' }! M# m% ]: c    DeleteObject(hOldFont);
" M/ c$ q- ^  Y1 h8 T  h" y}

0 I$ X) Q  N$ ~: Z; n  j; Rvoid display(void) {
" d1 W+ p; n5 C# b) V+ E' b    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
8 D. a6 _- B; X, g0 o6 M    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
}
5 j& O6 W! M# ?" N! L4 }5 D
# c0 z3 @3 b/ S# f  J- o8 c, W, }
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:(
1 R1 B& A3 R/ I  \1 b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。
  u3 O' v  u- k$ U6 l效果如图：
7 S- r/ G. S) ?
- F* d( c: `$ a2 l9 X5 J
6 K2 m) f" }6 n# ?) }; F+ C* c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。
- o0 J" m5 A  O2 p( l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。
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:)
0 h* ]3 \& s, S, s* e0 }/ d; e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:)）。
& B8 v! W. l/ D转化的代码如下：

// 计算字符的个数
1 w/ T6 x5 q$ [* h6 C9 V6 W// 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
* s1 D( T5 R% ~# A// 否则一个字节算一个字符
. J7 p" X0 P$ @0 j( @, C$ alen = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
: F! m( r/ Q, J. |{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
) |5 h0 [8 d% I" _+ Y9 \; Q        ++i;
+ A" p% r. ]) F6 p6 f/ j/ }( N$ ~    ++len;
}
4 }& L& e! s* T
// 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);
; a2 p/ ?3 C1 c( ~wstring[len] = L'\0';

  K+ p# X: E8 q' M. w// 用完后记得释放内存
; b8 P0 q9 v# k  x7 {- A+ E6 bfree(wstring);

+ L2 p; ]- K& e% C

$ ~" z7 Z) A% C加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。
& g. K/ N: K& i- i* g% O5 `* o
1 y$ n- |3 d9 J% h- Lvoid drawCNString(const char* str) {
- V7 f* _* `: n0 x6 \+ V  a6 i    int len, i;
/ |! p- P" Q, D+ @- m; h    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

7 H+ ]& X* H4 y9 P$ p; R: b8 n    // 计算字符的个数
& {6 @/ V5 `# E. V    // 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
( {4 K" {, p: ^    // 否则一个字节算一个字符
- @( z8 V; E: T- m; c    len = 0;
/ G; K) E( x: t! P/ l# U    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
% T- [; h0 K: K% W7 d3 o% L        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
        ++len;
    }
% j; ]* F% z9 [% |$ C
% |  O" f' o; _" }    // 将混合字符转化为宽字符
  u  h1 o' j3 k0 g3 |5 ?    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';

    // 逐个输出字符
    for(i=0; i<len; ++i)
    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
* N7 M9 j# F  ^5 R' p    }
" m6 V  O$ }; L7 r" M
( G: k0 C* o( W, @    // 回收所有临时资源
7 H; V5 W5 E1 [* Z    free(wstring);
% _, ]) n) w. S5 }; F0 h    glDeleteLists(list, 1);
' m7 S3 p6 T+ j# E( r; C}

. P9 v) ?& g- O, W3 Z
* {2 k# R! X0 j& P+ H2 \0 C! l
  n  Y0 o% T" F+ T6 n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。

void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
' v0 m0 _) Q! {; E9 X    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
7 Y( ^% i9 @) H0 f    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
    drawString("Hello, World!");
0 W0 z: a. S, [- t) b. ~
; T1 F7 I. p( _    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");

; h* Q" W9 G5 I2 u# C  ?3 G) j    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
- }6 ?* U) k. E% Y    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
+ `1 a# l- A, j$ s9 J$ m    drawCNString("傳統的中國漢字");

    glutSwapBuffers();
}


效果如图：