【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
- m" p  u& k+ D, B" rhttp://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html

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:)。
9 F- Q$ o. o4 _. J) p8 i% S5 w
8 T# Q5 l' n9 C7 p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。
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。

# y* R7 Y& s) L, P9 `" N! _OpenGL版的“Hello, World!”
0 N7 S9 q, ~* e( @8 F9 d, L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。
- X! m" J1 n# g9 M) K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。
6 E+ o0 n7 ~- ^# n" K/ U1 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：
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。
2 p  z' l: Y% D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。
* z: n2 q0 k* P1 F  N' ?) J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>。
现在让我们来看具体的代码：
8 X* ^; I, ?7 N- H9 z7 U
#include <windows.h>
+ O' P  T2 ?+ g+ J' n- X, ^0 }# ~7 M
// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
: e+ c8 Q# J/ B: z( m#define MAX_CHAR      128

void drawString(const char* str) {
) B8 p: c; @# @5 G2 [    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;

    if( isFirstCall ) { // 如果是第一次调用，执行初始化
$ s) @8 {$ {7 t2 Q+ S                        // 为每一个ASCII字符产生一个显示列表
        isFirstCall = 0;
! k/ S4 F  b+ t& J! t0 K# c3 R
( M0 g& _- o  \1 k+ p' e( W/ z        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
        lists = glGenLists(MAX_CHAR);
. R1 r. Y4 y5 j9 Y- c! a/ B
! |; n" I0 I: ]: P5 J        // 把每个字符的绘制命令都装到对应的显示列表中
$ n' U; q7 ]8 f, ~. W        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
6 _$ c4 j! @* G5 c    }
/ M8 w9 J' u- Z, B    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
5 u1 a% |! \' z) s- {. u7 T    for(; *str!='\0'; ++str)
        glCallList(lists + *str);
}

& L" R' a1 H, n, D7 }4 x+ Y

( p6 K2 X3 ^% {5 L: L6 j" r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。
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。

8 Z) o! N/ a8 h! s/ y8 G' P! mvoid display(void) {
$ h" w" Y* h/ h' q. P. F2 a, o    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");
7 J( E+ ?9 F- B$ e& m
) z6 }0 @' P% t4 D2 Y  r9 h, W    glutSwapBuffers();
}
  g! Z+ I$ H6 R  {0 X( s: N9 {+ q
' T, [; p4 z2 M. g$ i8 s& b
. b- K8 U8 f" B  Q1 l
- S; A* W1 B" d1 H2 U4 S效果如图：
9 @: P" w6 U, }

' b$ H; O$ v6 Y, p9 q指定字体
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。

void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
$ [  U" @3 K- a+ b  N' v6 z        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
. L9 N. @, Q! d6 Z$ T$ k    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
    DeleteObject(hOldFont);
, o* y+ T2 g+ q  e% g}
8 [9 V  |' y  S- d9 j
' E$ q3 s4 N% l! {void display(void) {
$ _) h+ e4 m. r/ j) n    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

. w1 w5 y/ }; s! V    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

- \* }  q* G1 X" ~    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
8 g2 W) {' G3 ~    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
$ K8 s! U$ g5 K7 i( W. p5 w    drawString("Hello, World!");
7 q4 l0 @! C. l# ]7 Q3 H
    glutSwapBuffers();
5 F7 O4 w  ~. e1 C2 s}
: P' W3 K9 r: b3 u' x: |7 z
' ]# A9 p& C" N2 Q& r; j
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：


) y( c) a& d. m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。
4 E6 l: `$ ~/ Z, v! r/ B" d9 ~) B1 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。
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:)
, K  c' @# ]1 c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：
' ^4 G6 S( E" i% r; K" f& w+ F! e
/ V* f5 E8 |6 r) w5 x* h, ?" G// 计算字符的个数
; [" u; S6 N2 O2 u// 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
9 Z8 O- d. x; k# a; ]& R& N// 否则一个字节算一个字符
len = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
0 x' R( G; ~2 t& W5 @" O{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
% c+ a$ p) Y3 u* w7 S+ H    ++len;
}

// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
  s+ E3 s0 `$ }MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
' F* [/ E4 E, m% ?+ }" Lwstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
free(wstring);

) T  \9 I: @0 L( e0 k

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) {
; {( N' n# G$ W& x/ j    int len, i;
    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

    // 计算字符的个数
7 ~8 W1 ?$ |0 M$ J6 S    // 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
# w# I) `5 i, t% ~6 y    len = 0;
    for(i=0; str!='\0'; ++i)
0 F( @& w2 H8 ^1 ]9 W/ c. e# y    {
8 M, \1 \" m% g- z        if( IsDBCSLeadByte(str) )
* B: G& W: v5 |! t            ++i;
        ++len;
. c7 e- l% P6 T  o0 \) A3 r    }
8 e# h3 Q5 a0 ^6 A& ~
" l( Q+ ?0 L6 ]" u! J9 \    // 将混合字符转化为宽字符
: X* }; p3 C3 L    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';

( r: f0 s, Y& {" e7 {! ]4 Z    // 逐个输出字符
2 I" _! m5 g+ Z* y    for(i=0; i<len; ++i)
    {
1 w( ]) T' ~+ v9 j( @        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
5 T( H* ^4 x" c# I' g/ e+ g0 V    }
5 l/ |6 B4 z+ G: j7 h
    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
+ U. m) R" R3 V! e, D/ j: v    glDeleteLists(list, 1);
}



: n2 D. p' D' `' [+ a- H/ d/ E" x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);
8 }- Y: O) N# ^3 P- v) Z
' j# P( |+ T1 O+ G( P. M    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
& T; i0 T# X9 m! h& N) D    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
; K6 n' d! D+ n% X4 h" l; v* ~    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
3 N5 O+ T2 D2 L' |1 A7 {# c% }    drawString("Hello, World!");
' {5 F2 c9 \" a
    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
+ |$ ]) w2 @  E, L. Q    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");

7 c: K3 _, d! e( o. G% g    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
4 X2 b0 S, i& ~6 t7 p3 d/ w    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
: ^5 G" o4 A" o5 B5 h2 }; {1 F9 @& Y    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
0 e5 p6 ]) H/ C& j8 G    drawCNString("傳統的中國漢字");

    glutSwapBuffers();
' Y( Z0 V+ e  V}


& Y/ W, r2 }+ J1 j, _, d( C8 f; c效果如图：
  t3 Q( R: H: L( C* b. F2 J# m, O- Q