【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
6 D  Z7 w9 ?% Q* Q7 C( Lhttp://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html

) g5 G3 i0 N. f/ R5 \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:)。
( ?  e4 X9 b! X* e" n
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。
4 F# t+ I4 k  b0 r/ _6 x: b. A4 m8 C0 h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。
9 W5 |( i. m: C1 p' G# k0 c+ U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。

! V- w3 I- @0 z( S+ q" uOpenGL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。
. ?) U% w( u" [" r; [+ O7 m9 t9 H5 @5 p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。
, d6 D% \5 ^' _/ T/ a+ Z# h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。
3 \2 j  e, h( _/ i( A7 ZWindows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。
7 X8 t* R! H4 Z8 I: b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。
, d+ d0 {/ [7 B% V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。
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：
  O* ^7 a, _9 H7 B
#include <windows.h>
; {0 g9 ?! l- U8 y8 q  n
0 E( v" K, I4 W4 U3 D; R# Z// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
/ J9 Y, Y3 c- {! B#define MAX_CHAR      128
- R* X) k" s1 d1 i( l" L% A% z$ M
& E' ]4 c9 O, d) T+ B% _void drawString(const char* str) {
    static int isFirstCall = 1;
: h, `* h3 \4 i! y  E5 w' ^* n) O; C    static GLuint lists;
8 R) J3 X' P' H0 C
7 D. |$ L; ?- M  J* Q, s, g    if( isFirstCall ) { // 如果是第一次调用，执行初始化
' k4 H' w$ Q7 f                        // 为每一个ASCII字符产生一个显示列表
; z; B2 X# e3 c! W: @8 l# t9 O7 O* W) P* B        isFirstCall = 0;
; D% k7 N; l5 R- ]* P
: g& `- U& ?" f% R; Q; _4 m  O        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
        lists = glGenLists(MAX_CHAR);

: K* X8 o1 X7 e6 {) |  H2 z        // 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);
) K. [0 O$ M7 W3 |( J- _9 a    }
    // 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);
2 V+ K- }6 Q7 c5 P, {" f! h}
5 @) t. _( e) s# [/ x! Z

& y0 z3 O" Y: C% s% |* L; l
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。
* b7 @/ c% l8 v+ a- h/ 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。

void display(void) {
+ ~. s2 p: a; {' z' l; o    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

. M5 W0 T& i* C0 S" g: _' W: e! {    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
3 Q. w; K. P: I; l4 E    drawString("Hello, World!");
  G3 {& L/ _" E& z
) [# f: ^7 Y$ U- l8 A, s    glutSwapBuffers();
}
% l! O* F/ ~& U7 ~- N$ d

& s6 X0 E$ }+ y7 F& Y8 H
8 _. H1 K0 d+ R. V1 D9 D3 P效果如图：
1 q7 X$ T& s9 s
5 g  F/ x+ T% H- v4 L- w
指定字体
在产生显示列表前，Windows允许选择字体。
+ w8 X* r! n/ K: ]) d+ @我做了一个selectFont函数来实现它，大家可以看看代码。
  H, i+ M, e& N2 S3 Q0 B
  a' Z5 [- r9 Z% ovoid selectFont(int size, int charset, const char* face) {
    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
1 W" L& Q4 s  C; w; u        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
    DeleteObject(hOldFont);
8 c5 q6 }7 }9 L* u* V}

  k6 ~+ o9 ], p1 }$ {void display(void) {
    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
$ i5 @. K6 ~3 `  O) R
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
3 {. d0 i5 X; h# b& |
3 z* X3 u' ~+ J* l( c- Y* e) j    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
# _. p; s( @! l$ F0 b    drawString("Hello, World!");
4 {0 D2 o5 _0 u6 k8 R, N4 l8 L; {
    glutSwapBuffers();
}


7 h- Z! e. J0 R1 u5 h6 n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：
  ?5 a0 w! R) a- Q4 ^& L

显示中文
8 M- G- r: `8 h% N9 T, Z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：
1 {. t4 G3 c2 d; \3 v4 L
// 计算字符的个数
6 q- o# D3 p. }1 `& k// 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)
{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
    ++len;
. r% x6 O' H% ^7 }0 f2 e, [}
0 U. [; I! e2 p% @* D9 S$ D8 I
// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
, b" N9 _+ v' n8 ~) @, q% dMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
3 T* y( l9 p# {' S$ X6 Mwstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
8 n+ x3 Q' r5 `+ T  `free(wstring);


3 v- x7 a& t, P5 i. V3 N
加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

/ S( d" e. D: ?void drawCNString(const char* str) {
6 L( S" T' @1 s- k1 o  B. W2 ]    int len, i;
    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);
; y/ Z- t! t! N9 w
" ^5 Y; s/ b$ I! p5 ~: f: e% F( D    // 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
6 U" h: ?  o& D- N; J    // 否则一个字节算一个字符
! ^$ S- _# X& ], b, U- T: c7 [: Q' m    len = 0;
3 {& e! ?) x* w    for(i=0; str!='\0'; ++i)
* ?/ p: W0 s) ]; b! x    {
- {! W& R+ J' U* n8 T8 u5 ]( l& L  s        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
        ++len;
% _0 e' w$ f( ~1 ?1 U7 e9 Q- ^! Q3 J    }
  K' v2 Q& P2 l1 B
& {7 T! M" S" ]# p2 j8 a, m) T4 a6 |    // 将混合字符转化为宽字符
2 S' |7 I7 g9 Y( c    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
- c" n' u. ]6 i2 P    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';
* D" W" }6 c3 B2 ]1 R( s
6 i" \. m0 D5 p3 _7 ]0 U" J  \/ ]7 o/ T    // 逐个输出字符
6 [9 h* |( ~5 l1 _' j    for(i=0; i<len; ++i)
/ A3 z9 T% O# D8 S6 |9 }7 D8 M    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
% o% X6 H  v" }2 n: _    }

$ h  Q: v" J/ a8 y    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
    glDeleteLists(list, 1);
" p0 ]# l+ T7 z3 E+ i, W}
# U7 K+ v9 D2 `/ a% t1 V: F' G
6 A& x, N: y. y2 d) e( Z
9 G6 y) Z& _8 b
$ P$ @/ P' G' m- J+ J) m5 e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。
. V" Q. ~, c& R# r
% I* j2 w) r8 K" @7 O, avoid display(void) {
) f0 ~6 V8 y7 B  X: H    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
/ e+ V8 k' G7 q7 N% j    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
+ y; d$ O1 K6 R  [9 t6 m    drawString("Hello, World!");

+ m% q2 R  c, x, C  w+ h+ b    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
4 d8 P6 u/ c4 x/ x    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
- f* l8 n3 D. r8 N4 x    drawCNString("当代的中国汉字");
& n; D. r6 n, j' C' ~" ~4 R
5 j* `7 A- H$ i8 m    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
( A2 d, G7 _) T) K4 Y    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
1 a8 n1 Y; B# T* H- e+ u8 t. o    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
+ p# k+ Z2 {# o  K0 e    drawCNString("傳統的中國漢字");

    glutSwapBuffers();
}

5 |4 K% W) U  ~0 q+ ]
6 U5 O! ]* V$ W; j5 ~' G  j效果如图：