【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html

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:)。
' Z% d! {* v' P
- b' L( L5 O: k' i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。
3 F& d  s7 S0 r8 v9 o2 U: V. W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。
) z1 @1 i" f0 i7 K5 G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。

) G5 `8 g( e' C( ~. lOpenGL版的“Hello, World!”
; v# N3 \  t" ?2 H; c! i3 D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。
1 h- O4 e: e# w' ~: Z2 H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。
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。
4 h& W, m! W" l% D! d- B6 J% |9 fWindows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。
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 R! Q0 k% g; v, h* ?4 m9 Z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。
: v* L, E- C9 I7 z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：

#include <windows.h>
1 P8 s( j! H; a) t
// 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;
# T) n  l) J9 e2 h5 P    static GLuint lists;

/ b8 J  i( H1 Z4 s, D) ~/ X* b  |    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;

        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
        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
7 C" g/ z+ \- C2 w1 x        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
% H$ `; n- }4 A5 e- ?% E    }
9 M  J" ~4 Q9 W    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
    for(; *str!='\0'; ++str)
7 A( c  E3 X, N9 A% d# W5 W        glCallList(lists + *str);
}

, K+ ?6 e& B, T- f7 h
; [( {( [8 K: O! [3 f
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) {
1 `. N$ ]+ D! E! X, t    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
3 b% W# d- J. d5 S# {: {; N, D* u    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
}


9 `1 z$ f8 D, T3 r- G& V
效果如图：
) W2 N6 l8 G4 \& {; }- L
# L% H( R+ ^9 _6 D; G$ [% W7 i
! I/ E6 c% s: Y. x指定字体
3 w5 f* U. \( J: ]! ^: U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。
3 n  I. w2 v+ F/ n+ T
0 _7 f' G5 o1 m) x* ]void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
. K1 X+ |& J4 H" w9 B; m2 K    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
: A0 \+ b+ n/ M, C- `        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
/ @1 d; V4 I# j5 ~# P    DeleteObject(hOldFont);
}

/ R% c" J8 b9 S; s! ?. Z2 \void display(void) {
* s! Y/ a& C* }6 C$ B    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
& ?  U! `4 A- B( d+ U  G
0 @' m! [% U# Z2 W- H$ j' x    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
( O6 }! u# j# P/ m8 ~$ S
, |! t: D1 e- d5 L    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
# c+ f! T2 F' \+ ^$ c3 u    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
5 i8 p+ B$ }% y5 A    drawString("Hello, World!");

2 T* Q5 P' ]; ?' C+ m9 O    glutSwapBuffers();
}

5 V, G- P: a/ c
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。
) D( W! V4 j# S# N( v7 _9 N- E5 K效果如图：
( j* g" e0 u8 A- g. ]/ t. r

- A8 n+ E0 g3 K* s# R( Q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。
! _! ^9 g( v; j4 v' U5 ]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:)
* Q0 c+ b# E  k9 r' Q& Z! ?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：
8 }: w! j3 ?7 O8 V% u
// 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
) C7 B8 x( o/ i& [! O' w+ `len = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
; H$ j" W4 m: D. r  x  Q{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
% _! J) H4 O1 q, ~- c$ _4 E        ++i;
    ++len;
}
6 `9 z- U/ d0 z/ M$ T
% s4 A6 I  t# c! U  }3 ?9 X// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
* N8 e, V" I4 C$ k$ k3 fMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';

! a& j3 x7 J/ }2 d// 用完后记得释放内存
- ~2 U2 p; d+ D! g+ F. R, H- b0 W, Ffree(wstring);

  x4 C  H% ?) p0 K7 \6 ]. f
" D6 ^6 L/ S/ C" k  s% L/ u+ y& p
- \) U2 n1 W& z/ j6 i加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

, `0 q& q1 ^/ x5 t+ N: Mvoid drawCNString(const char* str) {
6 }+ w/ I( ^) R) O7 ?+ n3 ?    int len, i;
9 O. H+ q' \: x) M; W    wchar_t* wstring;
, x" C; v, h2 t+ E# c    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
% a  }' I6 T+ r0 K6 m2 c    GLuint list = glGenLists(1);
- b, H; f2 J! S% Y
: h; ?1 R) r9 D7 T    // 计算字符的个数
+ ], y" M6 `: F* H7 g    // 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;
) N' O+ n4 B8 {! s& S- g    for(i=0; str!='\0'; ++i)
' ]; B( v0 {3 M5 x: f0 y, U- @    {
        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
( W6 q7 O& I; ~  F9 c) W        ++len;
    }

    // 将混合字符转化为宽字符
! i. ]  P5 j: ?' ^, J. L9 z4 x/ P    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
. Q5 d9 v! x+ L) @) }    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
4 A/ K9 |9 O' j$ P    wstring[len] = L'\0';
( G! `; R2 Q1 x
" @! I; _, Q# h8 z' J    // 逐个输出字符
    for(i=0; i<len; ++i)
    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
    }

6 Z) \. d+ Z4 p    // 回收所有临时资源
    free(wstring);
7 n% _2 w) U+ b/ q8 D0 F    glDeleteLists(list, 1);
- t# H7 b/ l' ?6 F}



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。

/ y( n2 }# _5 A! [7 jvoid display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

7 ~2 [9 i( |2 g# _5 u! R0 c3 F- s    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
) {% O9 A2 }2 e2 U- @* H    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
9 J& f" v6 w4 g! ?; ~: q7 @2 U/ i    drawString("Hello, World!");
' B5 z/ e. o$ q# M
0 F& [# X' H0 b* u5 x1 u' D# U2 q    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
% B3 ?6 ?& o0 u. i% `1 W    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
! b! B2 o8 P8 N+ F" i- Q9 P    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");

+ {, V; |+ H$ s    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
    drawCNString("傳統的中國漢字");

    glutSwapBuffers();
7 G4 i  I1 t: J0 Q- W}

) t+ S/ ^2 ~0 l- y; j
效果如图：
8 }+ `9 S5 r. x7 ^; _4 t+ E