【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
" y! N/ f! V/ r% \
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:)。
( y7 B, |9 z9 ?7 X* f3 ^
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。

; E+ A0 M* L5 e4 b  j! h* AOpenGL版的“Hello, World!”
/ @: U3 ^" g6 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。
; F7 d$ @" \3 l+ t- q) G) s8 ?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：
3 @$ L* n# B$ d; L8 Y0 ?( p6 }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。
5 L+ e/ h$ a" G( P% C" n# Z0 w* X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。
0 m3 h( j/ Q9 t# @! L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。
1 P) G7 o3 N7 y% c, [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>。
. O+ B' U& s$ G$ f7 R9 P' z现在让我们来看具体的代码：

#include <windows.h>

// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
% K1 D) E/ h/ {3 |3 v8 p#define MAX_CHAR      128

void drawString(const char* str) {
    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;

' _+ ^# w! |6 q% y, K; N8 L    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;

- m; T2 ^7 W. \        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
. I% C5 v" g; V: q        lists = glGenLists(MAX_CHAR);
4 `% f5 p5 m) s0 M
! J- k' \, S+ p* 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);
) z4 S4 R+ t' A; c# ~, b    }
    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
+ k  m2 x" D0 Z: o8 p    for(; *str!='\0'; ++str)
" a' r& z$ E4 x1 B5 N1 q3 O        glCallList(lists + *str);
}
9 z! w  ^  H# b8 V% b
& ~$ N( ]8 ?, ?0 A5 v: ^% R

+ R$ b9 t+ y5 }+ ]: k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。

void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
* F8 C) p, i& }$ P
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");
9 Q# E. U; L3 C- _- x/ O
* ^! p& P0 r% t% E( }; ?7 o    glutSwapBuffers();
0 t& ]1 F# y# W% A2 @9 f6 o}
$ L* l" n& Z. G

3 S3 K5 E; v5 T% E4 u* |
( K! S0 y6 w% ^8 i效果如图：


: s# g* V9 g' N( {+ I; B5 {指定字体
" @) G5 e4 S- j9 M& C# U: D: O在产生显示列表前，Windows允许选择字体。
+ J9 k1 H9 l; `我做了一个selectFont函数来实现它，大家可以看看代码。
' A, X1 J# Y% S" A7 b' b: W
% Y; Z/ m* w, J( Avoid 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,
! ^! O4 j3 f$ j- V1 S7 x6 O        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
2 u& ]  A  X4 P    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
    DeleteObject(hOldFont);
}

3 y2 e' ?& R' d1 Hvoid display(void) {
. Z% V' v7 p3 l2 i$ ^    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
% p0 B' D+ n( o$ g0 y) x; j3 j    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
+ ^+ Q% v! y( U5 p}
7 n* }( r0 O! D" w& ?" B
( ~! @, A% R+ ~0 D
6 X. b7 i7 O2 ?+ I+ [( \' k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：


" G3 u1 a9 P" B& Z" G( h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:)
. [& \+ \/ r- |* q- X$ ^! {6 U3 J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:)）。
/ ^/ |* }' @. [7 u- m5 Z! b转化的代码如下：

// 计算字符的个数
  O' _- _! w7 P/ c; N! e// 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 ], Z  ^7 S2 k% a4 p/ g; M// 否则一个字节算一个字符
len = 0;
0 P9 t: ~8 ?  Q* Y2 Tfor(i=0; str!='\0'; ++i)
{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
1 O* i& ^/ ~+ C$ |        ++i;
    ++len;
8 U2 [5 E8 ?$ ^}

// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
* P$ g9 w' V& H) VMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
8 L' ~- @2 n9 ?wstring[len] = L'\0';

1 u. ~; J& G& n+ ~// 用完后记得释放内存
0 J* t4 v' ~+ }* s  J3 }: Ofree(wstring);
4 U1 l1 w0 v% e( c1 V% m

- B* |+ W1 T2 U7 N* T0 F
加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

0 |5 J2 {/ H6 W0 d! W" fvoid drawCNString(const char* str) {
! `! D  E. ]  f! t" A3 E6 g6 r    int len, i;
- k5 ^. |( d* N: a# C% V+ Z    wchar_t* wstring;
# f- `, ^' Y9 X$ Q7 P  C    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

/ d+ c" [" \3 ^* M, \    // 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
0 z6 x3 J; R$ _. L0 Z    // 否则一个字节算一个字符
    len = 0;
    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
# ?, ~/ o+ o0 C6 D        ++len;
    }

    // 将混合字符转化为宽字符
( v9 W& @0 s1 g. k5 l9 f2 [+ f    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
* D9 h8 }% U4 v+ p    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
: d* h2 Q! m5 g# I/ U: [    wstring[len] = L'\0';
- {& \% X  R4 U1 K$ t9 s7 E) u. k
    // 逐个输出字符
3 k. e  G' {0 p8 ~5 B    for(i=0; i<len; ++i)
2 w  _6 a4 S6 x! u  C& X    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
' E& M* f* A, o8 O0 J        glCallList(list);
2 l$ n' z$ E; [/ u7 `. e. i    }

& A  u5 R8 ^( T/ B    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
    glDeleteLists(list, 1);
2 _9 _9 p: o0 X}



( x& X0 d4 {, W8 ]( P; m9 `! k; `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。
: t( h) ]$ D: \! |! [* g
/ _7 |) N% I+ I3 k$ \) o# a2 ]; vvoid display(void) {
5 k6 R! P) Y5 S0 K1 `    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
$ R7 h6 X6 k8 Z5 E: V8 I7 w( A# O    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
3 e6 \6 x/ o* _; v, C- q    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
    drawString("Hello, World!");
) {" \+ x" g4 g' Q7 L* f* E" @6 h
% v9 p( |7 o! Z6 W9 o    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");
; x6 n: T8 R" z6 y) o0 U' y
# ~7 ?; q# F3 B( D    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
; k) Q- j2 m: }% L6 }8 b5 U& d3 b: T    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
: f( K% v( U. \& f/ D3 i) Z+ f4 r    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
7 r# T1 D# l: y% b    drawCNString("傳統的中國漢字");
# _1 G4 S5 |2 c$ b/ n
    glutSwapBuffers();
}
4 u  S# N8 g0 S2 i/ F
: S" z2 e4 p! e
7 B" l3 u! f7 D9 x! ?; _- t' {" {& w' _效果如图：
7 e* b2 {. p5 v& I. I" w# G