【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
2 f) F" {3 k% y' t; |http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
# ~6 n) G: r/ b% O3 K
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:)。
& ~* [3 n% z" S
9 P: M) M9 I- H) N0 w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。
7 G7 G5 ]: c2 F5 X- w. V) q
( _& D* P: D! W% y  kOpenGL版的“Hello, World!”
' x: j5 \  s5 P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。
" `- A4 f) Z( k1 O9 U- |: K* G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。
$ |& k& m4 y! K& W" s* I3 IWindows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。
' V& W1 O% q/ n: n+ `8 v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。
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>。
# t9 W7 M/ j8 p: [% o4 I4 u现在让我们来看具体的代码：
$ k1 {3 D9 B$ P( E3 w2 q7 j+ y
#include <windows.h>

// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
& l' k& C. E5 V, s9 e8 M#define MAX_CHAR      128
& Z6 }8 x* V) q
; [: @8 y8 `$ ]1 a: x5 s1 nvoid drawString(const char* str) {
    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;
1 J6 V9 W8 ~, h  o, s! ^
    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;
/ s: ~  I) I: t+ [* Z9 }
' v! w! K) L6 n# x! D+ N& [: F        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
. h, Y6 @+ F# Q' j% {( k5 y        lists = glGenLists(MAX_CHAR);

        // 把每个字符的绘制命令都装到对应的显示列表中
# A0 h5 C. t# [* P% Y* L        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
    }
    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
2 @# ~' b- y/ \# s! L6 u6 V0 ?/ x    for(; *str!='\0'; ++str)
5 \3 B# b2 Z2 B& I9 [. @" o& Q        glCallList(lists + *str);
}
4 w+ q4 G0 c/ |8 f' B


0 j( h# d, e; D; P# ]6 E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) {
+ s( j  g+ h, k% O( J# N    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
1 q  C- K3 K- x& M2 N! q" [1 Q
0 [5 u( i* Y1 ~% q/ r    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
8 v- v: L! E% f' B    drawString("Hello, World!");
7 N) |# P" O$ p! A" z  V
    glutSwapBuffers();
' ~' _1 e( V! n$ R}
3 r! C- F" ?/ O
* ?$ g: F3 h/ G
& ?7 ?5 ~" R7 c( O) @  a2 j
效果如图：
! B- ~) b2 d7 {

指定字体
4 s% c" x/ e8 f8 W4 }2 Z1 N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) {
4 D4 B( v1 c$ b) w    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
" V4 x; i7 R% I0 x( F, T        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
' w+ ~8 h3 `4 A0 t+ V& u        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
    DeleteObject(hOldFont);
}

/ t. i5 N6 }' V- t* |4 @$ i1 v+ uvoid display(void) {
    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
' ~5 R* x; N+ ~* ^9 C2 d$ `
3 C7 M9 Z) P: k& l" A" R% O    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
' A  U8 |" I3 }: b    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
; f9 y2 b$ [) j  _$ S3 _    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
}
  D: _4 B8 d: d+ f

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：
" n1 P% q; {1 u6 M
* v( c: w4 U; ^# g- Q. E
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。
# D7 J7 [0 T1 \; `1 Y6 m' {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。
. F, d# Y& A: `0 W, g2 H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。
8 A' |' Q* V, D. T: b4 j( l1 ^" q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:)）。
2 U0 E, {  c# z# t4 G- Q转化的代码如下：

) ~# B+ I+ g4 T! f, m, U! k; @// 计算字符的个数
; Y+ F7 N+ F8 e# @  b// 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)
" }7 G2 \" @7 s3 q% b{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
    ++len;
}

% P6 i6 `  G- q+ U0 T+ N( \* Y0 M% z// 将混合字符转化为宽字符
- T+ W- e, b- Owstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';
8 W  \. j5 N5 I5 W& B+ \
/ l# m2 _; P* Y! T+ o& f// 用完后记得释放内存
free(wstring);
: V1 u( T+ E+ o( _6 Q3 O

; [: u. l4 ~6 Y2 }; d7 n
. C& h$ t  Z+ j- `/ Q6 o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) {
8 J& e% o4 W0 q    int len, i;
( a, x" i) E7 L' J# U    wchar_t* wstring;
- V- U# F8 G; t    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

: }- a3 V3 e  Q# W) `    // 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
: v8 d2 s+ O) P2 Z) n: P/ Y    len = 0;
; j+ C6 ^4 F( h4 X" p, s    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
% Y; F& P+ Z' Z/ `        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
+ Z5 _7 n- C% U& S/ b        ++len;
    }
& h$ E; X& r3 J
    // 将混合字符转化为宽字符
    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
) U; C+ J( i+ p! O/ H  S: c7 t    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
3 R) R* t# v0 A- l    wstring[len] = L'\0';
' U* Y( X4 Q" m
    // 逐个输出字符
+ x- s6 l, l, W    for(i=0; i<len; ++i)
    {
& V4 z$ o% w9 W        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
* b) M& i" C, M& Q* z' u( f        glCallList(list);
2 y, a; b+ Y$ a    }

" h: s3 \: v" O8 }6 R+ {    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
; \, Y* D$ r8 U: u% N7 m' [    glDeleteLists(list, 1);
}
$ m0 L$ E$ v/ t

4 |9 U6 O' g1 H8 h+ r; a% E7 n
# I. @* {) d/ n& x. B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。
/ C" q, \7 U5 V" X' e/ t3 F' O
+ J$ Y7 Z" K3 l2 i; v. L" p* d, |void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
- t- r4 A/ L4 f# I2 b2 W
    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
5 \* U2 r  r4 c0 M; R6 r5 @    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
  }0 C) z2 m9 C, X1 j% q    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
2 k. p4 ]: ~4 w: M    drawString("Hello, World!");

& M/ X# \8 S- K4 ^/ Z. v) A# Q# C. X    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
! M  |& @; _; H! Z    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");
9 K7 Z( L5 u1 X0 S$ H: _5 F
    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
1 R. O9 v5 w, d- Z: \- f6 ]    drawCNString("傳統的中國漢字");
2 j9 B1 P- p% J! l1 I
    glutSwapBuffers();
: K& w9 s% f7 f. M}


' L( Q- l4 S) |效果如图：
  |8 ]; I+ z+ J/ A* B. G