【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
. g- j0 X3 q, hhttp://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
# X- S# h: o( m4 q7 y* t
) T; {% m7 W" J0 o: C& ]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:)。

, |. C6 c! E3 H. U9 j; c1 ?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。
* M& s, k2 N4 f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。

OpenGL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。
呵呵，别一开始就被吓住了，让我们先从“Hello, World!”开始。
! T/ o5 P' @; O- q: K; @* P+ u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：
; u+ x6 G, \! o, C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。
& z7 q1 B, N$ S: [- q8 d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。
7 y2 X; O8 f4 E. T; a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>。
现在让我们来看具体的代码：
1 O# e# s) ]0 h: i5 k. Q& ?2 W6 ]% l
#include <windows.h>
  E1 f7 s% Q9 K2 v
& c# V. N( J5 Y$ t& L1 }7 T/ \+ p// 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) {
    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;

" o  ], r* u' L# d2 F7 l. 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
  s9 R1 ?0 G2 k        isFirstCall = 0;

5 a  W: i& H8 e* M3 \# c        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
        lists = glGenLists(MAX_CHAR);

& L" e' t4 v0 x* D5 {- b) I, q        // 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);
6 w0 @: B% V. p' t$ H: v    }
4 o2 {2 @( }8 a, z    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
! X4 _% N: o  S    for(; *str!='\0'; ++str)
; ]3 h2 O- g! V7 O        glCallList(lists + *str);
}


+ I! C. a0 X1 d- r7 s  @: y1 F0 G# `5 P
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。
+ a; H5 A$ i4 I9 e+ B
0 y, S& Z# L! T, a5 hvoid display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
4 @! ~  {) R! A. C% {  y  l6 `
$ }9 X. t- ]1 T& N# g/ w/ H- t/ e6 k2 |    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
& \, [6 t/ y! H" v4 l    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
  m) o6 H8 G/ l    drawString("Hello, World!");
3 c/ {8 C5 I2 n4 a" \% i' A
# t5 r" w( c* D2 x8 _( Y6 x    glutSwapBuffers();
}


5 f# i7 y) U# k7 Z) v: i
效果如图：
- m# \' Y2 `7 W

指定字体
2 ~# C9 o3 e: `7 H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。

5 d1 r. y# k1 e3 a0 |9 M& }9 Zvoid selectFont(int size, int charset, const char* face) {
    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
  V3 o" ]6 |9 O- F+ Q- B$ ]3 L        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
( [/ }! z! l8 z) N$ w        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
( L' E- _5 X+ f. q    DeleteObject(hOldFont);
% j* ?4 @2 W# {) H' c4 q}
2 M) F6 l* w* a4 i9 S
void display(void) {
    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
* E" c3 }' b  h$ P* B
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
' A) O: e4 W- Z( P! u( n$ L6 M    drawString("Hello, World!");

* c# `0 o/ ]. w" X# k* J. H9 {    glutSwapBuffers();
: K$ ?4 p" j9 P* \& B; e$ K}
1 w+ i! N, J8 B, V) q+ [

+ X& [* K9 c3 |  R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:(
6 n0 }: R! |% Z5 \, n$ j& |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。
0 K+ B  |, ]2 G' `* x( [) O: N效果如图：
5 v4 V& k+ a5 {' Q& U7 g
' T1 c6 c! s, z% p
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 W2 Q5 L( i, N9 S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。
) p: t: s5 u, z: j' V9 S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。
9 D7 K( i# K: ]3 R+ E4 u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:)
& `" P" h. O7 C5 k5 N4 N7 w/ w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：
7 H/ ]8 l7 ^' U" S9 \$ U- l* v
// 计算字符的个数
. x: \4 ^8 g9 @0 H+ w' s7 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
- z. ~. o; R; V6 T8 L& g// 否则一个字节算一个字符
, V+ g- w& B; R$ b, xlen = 0;
# ^% `6 E7 f- U- h7 d+ Lfor(i=0; str!='\0'; ++i)
* _1 N" T( N: h/ |2 I! P{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
: s4 ]  ~7 s) w# X3 `( U: c        ++i;
0 M7 X0 E# u- D. a( I& s$ I    ++len;
}
& c3 ~( P4 c8 p) C5 C% I% ~3 u) p
// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
! g9 S- S6 N7 C  \) C0 X$ dMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
0 a' ^, t: B. K* c  O* h8 nwstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
  n; H  R4 D; w0 h; v! hfree(wstring);


4 V# k. b4 ?) d+ y2 }0 \
' U0 K' |+ i& X" v6 R4 @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) {
' v3 ~: ?! @) l6 r& P    int len, i;
' U' @8 k2 e, E; o! b" |" y    wchar_t* wstring;
% D+ ^+ z( Q. {. T, T    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
/ m" }% B* x4 x  [5 Q3 s, ?    GLuint list = glGenLists(1);
8 ~) A9 \' a$ [5 m, [0 j9 p
    // 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
5 ~  C' f# ^1 m/ c    // 否则一个字节算一个字符
    len = 0;
! a8 Z: l' y. d% {2 a- E2 l9 s    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
* R9 g* F8 b# V" p5 i        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
        ++len;
    }

1 b- R3 l3 o# J% t$ b& r& C    // 将混合字符转化为宽字符
9 ^3 d; R8 `: N6 L    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
9 ^, F5 n0 m( r$ i    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';
5 ?! ?8 c; \( \/ C3 O2 x- k
    // 逐个输出字符
: G+ S; }) P" b" u& P    for(i=0; i<len; ++i)
0 s7 l& T( A8 ?" i0 \  w$ `1 v    {
8 B; ^0 ?' n1 k/ S# j$ \        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
9 B/ \1 Q0 O7 o5 Q0 Z& g# _    }
- ]0 n0 O' S: g! R7 T! w, r3 [
    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
    glDeleteLists(list, 1);
}
! l5 D  E$ S# `, t8 j+ ?


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) {
" o' z- x$ T* d6 X' ]7 }    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
" O. u: a4 ~4 Q. j. I    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
1 r9 r1 ?  B: [! K- c$ G    drawString("Hello, World!");

2 v  X% y9 m) t1 V: D+ T    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
; ~3 t) w8 P4 j& k    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
+ ]: ^  [: d( k4 d3 G! l/ W) N9 @# S    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
0 a" V) _: s; L2 s    drawCNString("当代的中国汉字");

    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
4 W0 o0 N, ^/ ~0 R. s    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
  _5 W7 d( o! Q4 w5 v    drawCNString("傳統的中國漢字");
7 S* w  [! v7 e; @
    glutSwapBuffers();
}
8 k0 |6 K4 V( y% i# F0 h4 |
3 L( u9 G" m3 Y9 ~5 @
效果如图：