【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
& E9 K: D1 }/ p2 _
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:)。
. G: K- E+ I$ ^/ ?/ _' g
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。
, b. n) M& Y- X& b2 x7 V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。
- H6 n" V% ^% D0 T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。

* d3 {4 O. Y, H9 ZOpenGL版的“Hello, World!”
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。
( k; h8 c4 U  e* y  F4 F0 a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。
7 L% y, R3 a( g' r4 _1 p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：
- l8 \7 F) V# L0 d1 P# r+ P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。
  L, K6 ^; `" _4 s$ C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。
3 v- P! H9 B+ }4 T" T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>。
" P9 |$ F9 G9 ?4 @+ A3 n; ~现在让我们来看具体的代码：
, E- V+ H+ T: x6 I4 J
#include <windows.h>
1 L* f: I# E; g( h
// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
/ p2 e( j6 M6 O- X' d#define MAX_CHAR      128

/ k7 }- c) B7 H8 u8 A3 Z" Avoid drawString(const char* str) {
    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;
( H- i/ W) _9 j2 F$ ]
    if( isFirstCall ) { // 如果是第一次调用，执行初始化
5 H" y- U( R6 ?2 _                        // 为每一个ASCII字符产生一个显示列表
, a* k' d4 w( y0 ]$ \& w        isFirstCall = 0;

1 v  ?5 g  I0 V7 R2 n5 ~        // 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
! `8 Y! G+ h( {        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
1 v) R2 S8 D# X    }
6 H2 ]5 V# {: D0 w# w+ ]    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
! L+ |/ y* O) [! H. h    for(; *str!='\0'; ++str)
9 H! B. j2 {, I7 o7 k  Y' h# c3 F        glCallList(lists + *str);
2 V7 [  I; M5 a0 \( I! ^/ n+ }8 R}
( m$ a$ \8 C5 E3 y' O
. s, j. Z9 h$ X) p+ o% s, j6 m# T

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。
7 J0 p$ n4 l9 s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);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
& O9 o; a! x) J! p1 u, M9 R    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
}
4 A; f4 Q& i$ M! T


效果如图：
5 X' T7 w) c& t

指定字体
$ [3 P! Z1 ?+ R$ ]! U: ^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。
, K" h8 I- h, Y3 X; L# s4 `
void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
# [  D8 K- Y2 P+ ~! ~+ R3 E: X0 J    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
  x' N* g5 j0 e4 Y' c        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
, g- K& x+ C6 H% T- x        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
    DeleteObject(hOldFont);
& W3 I' M6 \1 Q2 X" ]- `}

! \2 B) z  Q: b7 A) C* k5 C  Yvoid display(void) {
$ ]5 C; B5 O" H( A6 d# F    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

' v2 N$ j4 T! l  [    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
2 Z5 |8 Y9 W$ O6 D
1 [2 G4 W1 Q: E/ r7 {: h" U    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");
. u* A4 ]4 m& S. A0 e
: n6 [, x5 g8 b    glutSwapBuffers();
}
& h$ _9 [( E3 [3 p: k% L& c
; C: e( \+ L; F9 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:(
# l: ]3 s9 `9 u7 E& a( p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：

  \, ]# l3 t. V& V0 J: [0 D( s7 O
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。
5 ?% `  d* Q3 L, E& N. \1 b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:)
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:)）。
, C7 Y, n: d' r& a2 n转化的代码如下：

// 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
  X( b$ g" u7 I) a# b7 i4 C' {// 否则一个字节算一个字符
* Z3 ?- D6 l& m2 ulen = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
{
0 r# \# q) J7 l+ ]8 V    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
7 N: f8 [% f; p0 i* j    ++len;
}

// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
  s8 F, K) C1 T  [- AMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
free(wstring);
6 B% {( H; U  b9 Y- O; c9 R/ B


加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。
5 t6 F. J+ d/ }5 R8 x4 W' s3 `$ L
void drawCNString(const char* str) {
    int len, i;
. l# x) G) K# S( f) b8 O    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
: u9 B( z! b7 \$ C# i; |$ J    GLuint list = glGenLists(1);
, L0 v+ {* x/ O+ N9 O$ Z
    // 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
    // 否则一个字节算一个字符
    len = 0;
    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
6 A" k! G! o8 t# b* j# g- j. j$ y        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
        ++len;
    }
6 J4 v7 ]" I7 P: d' E2 N' `& E& I
    // 将混合字符转化为宽字符
8 w. O; d+ B  G0 y# N    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
& w( x2 Q4 Q1 g* w    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';

    // 逐个输出字符
! r9 [# N0 L- `1 q    for(i=0; i<len; ++i)
' L& e8 o% ]+ i4 x    {
; ^, E7 t5 W  j  G        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
/ S$ w* A' _; t$ G7 b( g7 D9 v    }

1 w- ~5 F; ]# U4 H3 B0 A7 o    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
    glDeleteLists(list, 1);
}

% E  T0 K0 m8 ^3 }: h2 p- x
+ w* R1 ^+ I: D2 C
7 w8 Q2 Z  ~4 s" Q, P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");
  L9 S2 ?) ?7 O    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
    drawString("Hello, World!");

    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
' e6 h6 H& C4 O: C5 K  P    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
$ v9 W; h  ]& z; y+ F( r    drawCNString("当代的中国汉字");

    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
* A9 K: x+ r$ X8 B& u3 f    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
    drawCNString("傳統的中國漢字");

8 U1 `$ z$ [6 {( y4 l    glutSwapBuffers();
# T& R( l" C3 l7 x7 t. Y' T}
  S# c# Y$ ~+ ^( y( k! _5 @4 ]7 N

效果如图：