【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
6 N* R/ M  N- ghttp://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
6 P0 \9 ]9 L0 y1 N
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:)。

! B; `6 a+ l  X4 o$ y+ ]; H; A本课我们来谈谈如何显示文字。
9 v8 k! n7 F; c7 I4 }2 l+ [/ AOpenGL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。
/ ~; X% ~/ i; n2 U0 R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。
# r. L3 y+ K2 k7 U# o8 i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。
( R# j9 s$ h. T# j, x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。
1 O( V7 F# d! T' ?3 x6 n' {$ T, \8 Z( @
* R, i# W: C' K1 z; H4 rOpenGL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。
) i' t( \9 I6 @: q8 r. Y8 w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。
2 I* [0 z& e) _+ D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。
% L! o- B. b. |# y8 @; e/ vWindows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。
% z# [  v: d1 L1 l% m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。
$ [4 X" n; F1 S3 d6 M( K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。
  U! u/ j: K3 C2 u9 b; v% @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>。
' b  ^/ J. M9 u- r% K现在让我们来看具体的代码：

5 a5 Y; ^1 H3 ]# X; p#include <windows.h>
/ L2 g; x. V3 M. Z
// ASCII字符总共只有0到127，一共128种字符
$ N$ z0 A! x. i$ [! `#define MAX_CHAR      128

void drawString(const char* str) {
    static int isFirstCall = 1;
    static GLuint lists;
- T. j# K% K8 f3 J
+ d* W* G" y1 }: ~/ ?7 i' |    if( isFirstCall ) { // 如果是第一次调用，执行初始化
  O: Y4 c; {4 |) @. T                        // 为每一个ASCII字符产生一个显示列表
        isFirstCall = 0;

2 B5 Q, e* d. ~! D- q- [0 B$ p. B' a        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
7 b5 x% q# \; `6 ~' X7 j) w        lists = glGenLists(MAX_CHAR);
$ l; I1 y8 t% S# P1 F
5 f# I- k4 z- T' c% i        // 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);
) y/ I' T/ P6 k. z; v2 K% r( k    }
    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
8 o6 b5 }, ^# j: _+ ~8 \2 ^0 A    for(; *str!='\0'; ++str)
        glCallList(lists + *str);
}

5 x- `7 S& h! ?- U& s' V+ b+ f
6 A0 b) g( U9 H
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。
0 U9 }4 A* ^! S! o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) {
( S3 k, ^/ z$ ^3 V2 h' h- j9 Q    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
+ }8 u8 B& }- K* A- {; c
4 x% o9 K. A5 U" ?  O8 Y! Y) L    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
1 f# }/ ~" Q3 v  @    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

* ]2 b; r  X# w: G5 f+ |) r    glutSwapBuffers();
}
) w* I: A& w8 _8 N

- M& T9 V5 U# a- R
效果如图：

# p1 \  j2 \! F, L9 z$ |/ x3 R4 f9 |
  \) F) m8 Y/ J, Y& `( Y指定字体
$ g0 ]" v" V4 G  t在产生显示列表前，Windows允许选择字体。
  F6 S2 y  N. }4 x/ }8 q我做了一个selectFont函数来实现它，大家可以看看代码。
  [/ c1 U) ?* ]# g4 Y; m+ n
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,
        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
3 o5 u, c- H/ ?7 s! V, z    DeleteObject(hOldFont);
& _0 ^- j: o) e+ G. W}

8 D8 ?6 c/ ~  n2 Zvoid display(void) {
" u2 P0 H/ w5 @1 J6 D    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

9 h/ U; C$ Y' J$ d7 \, g' G8 O    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
& j- @5 a  ?: f$ `6 w
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
: M& l- c2 s! L5 E2 `! v    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
}
5 E; I8 [/ H+ }) _
; n& O9 c& Z- i5 o& [
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:(
* |, R, C5 V" ~' i6 g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：
! h3 i8 D2 {. d3 u) i
3 E4 h5 D: P6 H. s. ^
8 {) O; Z" _6 }( f# Q6 w2 D7 j3 d6 ]显示中文
6 b6 G7 p# @, Q: _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。
' H$ a" h; b- }( B) `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：
4 `9 A- h5 Q* n: k& d! i
// 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
: O& `: x# M* N2 B! u( Z( hlen = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
    ++len;
}

// 将混合字符转化为宽字符
4 ^8 s$ c1 u7 ~; l  [4 ywstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
9 p% O0 x5 F9 ~) G6 CMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
) h4 i' [0 F0 ~% g% _1 s8 p: A! A3 `. dwstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
free(wstring);

5 H/ T+ h* F) l

: K: ^% p5 p& @' D9 i加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

5 P, K( f5 Q5 u' o% k7 M4 ]- svoid drawCNString(const char* str) {
    int len, i;
2 E+ S( ?# [- O7 u# f9 k+ d, p    wchar_t* wstring;
2 x2 z+ r. J1 H2 V9 P7 G    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);
' j) h) f, p. X' w" S( j
% N- z2 b7 t3 G; m    // 计算字符的个数
" k- w( i: U, h1 q7 h. a. C    // 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
8 k! N1 G) F+ k  `& X    // 否则一个字节算一个字符
    len = 0;
    for(i=0; str!='\0'; ++i)
    {
) H7 v; ~5 N6 x. a4 S2 d; @        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
5 n- ~' _& a  \7 J2 O3 q% S" ?        ++len;
6 I+ x6 ?" i% F, r) k3 D9 _9 f    }

& c  M7 x+ G! R# i* M. i% W  \    // 将混合字符转化为宽字符
6 T( `$ a+ J: d2 ~" `6 U1 v    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
9 Q) `3 q- @4 M5 Y8 p6 U    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';
4 N% R: p" W, w
    // 逐个输出字符
    for(i=0; i<len; ++i)
    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
. e6 q# \) u9 ~# a/ h8 J        glCallList(list);
" S) Q: W2 T, R2 Y3 C, x    }

    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
    glDeleteLists(list, 1);
}

9 Z7 N% s) m! U9 I( ]8 ^) Q# w- g

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。
! F+ D/ ~' ?8 v$ m" A# R
void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
! g: `/ e. M( g& H
9 w: {* W! E# I5 \: F1 [1 Z: g    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
6 `/ H% ]$ Z* \$ C9 F% O    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
4 X( t# X2 |1 g/ C    drawString("Hello, World!");

; V5 n) I7 _* {! k$ n( }2 C4 l    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
  I2 s/ @, @. t( s! F: W/ B% {. |    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");
- y- r2 z, ]: j- W+ t. Z: R
7 d: X" \( ~9 _" x" g1 a    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
  z# v& s* ]4 n* x    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
    drawCNString("傳統的中國漢字");

/ d" h& b8 r/ a5 |  m    glutSwapBuffers();
}

/ t) @( r: y% W0 Y3 j3 X9 E
效果如图：