【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html

+ S) A9 w2 V1 j' ?, Y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:)。
8 G  _4 K3 P. @3 d+ L
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。
# E& N9 L, V6 R1 k6 A) l& Y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。
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。
4 i( r2 N/ H# M+ x' j
OpenGL版的“Hello, World!”
& o5 W. X3 T' y" F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。
9 |) o: I. t6 u) b$ V$ I, w( u/ A1 E* n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。
! M9 ?  K" q& u6 o4 xWindows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：
( K6 _" t6 p: v7 X" }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。
6 k/ r" |& b/ v( O* t. O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。
6 s; \0 K3 y  U  J6 S! @  [! h% 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>。
# h$ \/ F4 T2 j' P现在让我们来看具体的代码：
1 M5 m# l; o0 Q+ [4 E9 v% u" s0 p
* a% U( p5 M& f! u#include <windows.h>

9 S# [% w, x7 d5 L/ A# ^" O! L4 z// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
" l# T; q0 T9 i* X" ?" u#define MAX_CHAR      128

void drawString(const char* str) {
    static int isFirstCall = 1;
3 I5 e8 _% Z& Y6 t    static GLuint lists;
1 h% U& ]4 l2 E
    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
        isFirstCall = 0;
& P7 O1 c5 R, `
        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
( q  E4 H& X8 E3 r0 [# p! g        lists = glGenLists(MAX_CHAR);
3 r( b3 b- \' B) `: a$ f
        // 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);
7 M9 [) X. Z0 m: Q, O( Y    }
    // 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);
7 |. p# B/ m% r7 k}
: ?" n1 z8 W0 r9 i1 b; o" b! k

6 `# o6 D  |; [
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。
1 ^& }. \1 D5 x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。

* s) @1 k& T$ ?. t* b, mvoid display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
% [# i. N. k6 ^; Z# e
7 l$ `( U4 [9 p9 o% Q    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
" i$ K; z, m3 a    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
* L5 ^6 v7 Y4 P* r) @6 O" \    drawString("Hello, World!");
& O5 m3 j( m0 I& N
7 }3 A# ?; O! H) u9 ~% P) a$ j    glutSwapBuffers();
}
5 W% e& Y6 S4 Q- g3 u

# e3 Y" [) _8 o0 p
效果如图：
' n3 k: G. G+ |4 f7 q4 [
) _" V4 j( A( D! v6 F: }, @, B
. C# d0 G" }  v* |3 s( b7 _指定字体
0 k+ i. p+ g4 F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。
( h6 ^; D* C4 c2 @6 t7 m" m7 m; J5 `" f$ q
void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
* s/ M$ u  t1 Y$ H6 m* T+ l        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
9 d( e' ~8 V* u& C- Z) m; ]        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
8 Y8 v4 W4 Q& r; {& t% R" x    DeleteObject(hOldFont);
0 Q0 c+ |$ h& e: K4 P5 X4 |: d}
' Q+ _( O3 y+ f8 j
void display(void) {
7 `+ S6 B1 Q2 C& G( r    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

8 F$ R, Y% r8 R" J    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
+ F* w* S+ R; T' O4 [( G7 Z9 E    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

- A% E$ y, R6 l: _) O9 j    glutSwapBuffers();
8 v8 J: n& k- F7 a}


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。
/ j, R# [8 v1 l7 ~) v效果如图：
. f9 z1 L' V2 c" p# L$ ~9 H9 C+ C: E
4 d. ?$ Q' D. @/ C4 v! W* ]8 C9 w2 ]- u
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。
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:)）。
转化的代码如下：
8 P0 T; @! q, N6 [6 q9 v* _$ f
// 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
  R7 J  `2 \& p1 Q, ulen = 0;
/ Y, u# n- f( e0 j6 Kfor(i=0; str!='\0'; ++i)
{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
( }: e( T& O( P' P        ++i;
) F1 U. J. ]: e% ?! Q0 O    ++len;
4 c% |  `5 g4 h% j& w$ u8 \}

// 将混合字符转化为宽字符
# h2 }+ y6 b2 i5 o0 b2 `/ q4 H, y% rwstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';
5 i6 s# D; R% ]  B
7 c5 K( I1 N, l8 m- J& r// 用完后记得释放内存
free(wstring);



加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

void drawCNString(const char* str) {
    int len, i;
    wchar_t* wstring;
8 q& P* b2 B( e0 G0 K, ]- e' v    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

    // 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
1 _& C6 }, z7 D1 X* e    len = 0;
: m6 x. B( X8 k    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
2 d# \$ _$ G/ L, W( `* r' Y2 E  I; c        if( IsDBCSLeadByte(str) )
$ l' o8 l* G% _$ R2 h            ++i;
        ++len;
0 W8 r" R' l0 Q# y4 r    }

2 F( h# |6 z+ V, J4 q, W# z    // 将混合字符转化为宽字符
6 K6 D, z( {' s5 x    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
/ W8 X% M& D  B( G) \& k. o    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';

    // 逐个输出字符
/ m! g2 U0 ~( R& n5 ?$ T    for(i=0; i<len; ++i)
3 p5 A+ Y, b) q" I" f* e% a    {
6 N/ E% W- P8 T0 E; X4 l        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
* \( G2 l: y; h/ Z9 v7 N        glCallList(list);
6 J% B6 ?7 ]" o. V3 f" B! h    }

    // 回收所有临时资源
2 K7 B5 W4 _* ^! t7 e: u( c    free(wstring);
: o7 {, @$ K& b* N8 W: g    glDeleteLists(list, 1);
}


; w. q$ E) }  M' Z
, x& `0 ^0 P2 J% Y" G5 m/ L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) {
% @1 q% _) R0 U2 V* ]8 E8 g- K2 i    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
- F9 p7 T" h* ]0 {; Q/ u
6 f# ~4 T' m; `) O( R    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
    drawString("Hello, World!");
8 U, t1 X9 O! O7 l  W
    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
3 x* S% T4 C& @& ?# V. D' }& K    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");
! r6 V  y7 L% m
    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
7 ?7 I) L+ b( k1 t, t1 {    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
    drawCNString("傳統的中國漢字");
) [# j' _* o5 Q% j! a
    glutSwapBuffers();
* v# X* {5 ?! ~  X- B6 r}

* L- n( D" n; O  ?: w9 e% u# l0 D
, F7 _* s8 H6 Q( I6 F/ A! g+ Q$ k' g效果如图：
& b3 D7 H! p  p. r7 h