【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:)。

' G6 B$ I9 s4 a) x! |2 t本课我们来谈谈如何显示文字。
; B+ p+ D# D& rOpenGL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。
1 X" _# Y: `9 C: _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。

OpenGL版的“Hello, World!”
; Q" o8 b6 G1 i" B: l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。
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：
; X' L4 r9 @% J5 T: j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。
$ ~# I4 Z! c; s9 i8 t5 h% B* z) E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 z  I, o8 Z+ ]) R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：

4 p+ t) i8 C% e  s#include <windows.h>

; I0 l3 i6 @6 ]* r; a) u( V% w// 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) {
+ x; H/ ~* f8 l$ }3 L7 }) g2 Y    static int isFirstCall = 1;
; t4 i5 d. l6 z3 P/ [$ V) o    static GLuint lists;
+ P; t* }! p0 C' V7 f
8 c6 Y/ Y- q$ o$ c$ A, n# I& W* n7 E    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
+ e( ^! U: {, z! Z        isFirstCall = 0;

        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
2 Q/ g# W1 F7 H. \* u        lists = glGenLists(MAX_CHAR);
$ u) H* j* N2 U9 v* j! L0 O
        // 把每个字符的绘制命令都装到对应的显示列表中
2 D) ~( I1 g3 d) H+ y        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
    for(; *str!='\0'; ++str)
        glCallList(lists + *str);
}
" U* h7 ^7 f7 a
- d2 y9 `1 [  _5 T6 ?6 m% E$ S

" S' ^( k/ f+ b7 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。
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。
  g/ N9 p6 v; ~9 d+ G1 S
void display(void) {
9 s' T( [1 M- X% c* Z* `; d& ?" U    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
+ @" X: Y+ Y6 q2 L  u    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

    glutSwapBuffers();
5 V  N' t7 F4 W; Z& ^' z6 v}
/ s5 s9 W( R1 Y" t' ~+ z* z


效果如图：

0 X1 E2 K: W0 s& O5 N
指定字体
. C, a( T" K, y1 Q4 f! g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。

% h. P: q: z5 w& f7 h9 R  Hvoid selectFont(int size, int charset, const char* face) {
/ K7 i; q3 j! [2 I& V& @  J    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
/ W% u  P7 l) @1 |        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
    DeleteObject(hOldFont);
, o8 k$ u2 ^4 x; f4 ~* s5 P! `9 w" o4 p}

void display(void) {
1 y& N7 F8 l# f1 i( Y- v    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

  K  T3 {8 N! l3 s. Q    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
6 l. Y: W. k* J6 a
! j+ h  E- @1 u* r    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
# T" U/ b7 W; o& @, l: v9 D8 t! R& F    drawString("Hello, World!");
  m% t4 i. i- X% t( B# V. m
9 n7 D( G) j3 p2 c3 j* l    glutSwapBuffers();
}
- [8 X9 s5 ?  A7 _) K
9 n' y5 T" \' L* E
$ g6 K2 a" i& C1 g$ G0 ?- D) [( |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。
7 _5 E1 B& q) n" i6 v  A效果如图：
( S" Y  p6 j9 O* F: \8 ]

6 i9 d" f8 P9 e$ T% v& {% g显示中文
3 ?5 r  J: J/ H) a, H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。
5 q, k  A7 r4 k1 ^. A+ d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：

+ i+ @$ t8 l: r  Z# h5 X4 @- }% ]4 I, K// 计算字符的个数
* F( W% X/ e0 J6 q4 O: 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
1 ~2 X: @# k$ ]; alen = 0;
for(i=0; str!='\0'; ++i)
6 d: u6 V' S5 ~+ M{
    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
5 y7 B" M- M. S& h+ U- _, V' f    ++len;
}
6 F3 R0 |. K  M: \1 P0 ]
, i! e$ c5 a+ W' m- @' x1 h// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
" {; E8 F2 H- i- `1 ~# h. YMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
4 b: f  g' B2 r4 `$ ]+ K9 O1 xwstring[len] = L'\0';

$ T0 ^# S7 D9 l* o+ x// 用完后记得释放内存
# J/ B" \- w4 d. K" x( X3 y( Xfree(wstring);


- C% x+ P5 N4 d- _" c+ s
加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。
) Y5 A/ b) O' o7 [2 p0 T$ h
void drawCNString(const char* str) {
    int len, i;
    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
# s: M; w  f2 f5 \; }    GLuint list = glGenLists(1);

    // 计算字符的个数
% z4 ~. |0 Q" d: P2 t2 T8 }    // 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
, p1 j8 S4 n; E8 @/ k* M1 Y    // 否则一个字节算一个字符
" G: U) n. {' {0 P7 P9 R4 [; q    len = 0;
    for(i=0; str!='\0'; ++i)
. J. Y, x& e6 @: a5 p    {
        if( IsDBCSLeadByte(str) )
            ++i;
        ++len;
    }
: Y# y  s4 S! d* R! [0 v
& F- e; Y9 d) x. W" u8 A5 y    // 将混合字符转化为宽字符
    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
. b3 F5 r4 K8 o& q9 `    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';

4 r% v5 E' C5 B    // 逐个输出字符
) ]5 N7 o/ x) a3 b6 n    for(i=0; i<len; ++i)
    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
: w! ]6 I$ |( Y5 ?! S) A    }

. f1 z: H1 X3 B' p) j    // 回收所有临时资源
2 l; F' ^7 Q' h! z# B( @5 e    free(wstring);
( Y+ [' g5 s. J4 y. ~7 A; A  K    glDeleteLists(list, 1);
0 {6 i% H: ^8 \}


* D4 N$ l3 V, \9 b) W2 ]2 }4 v
) P8 g! M8 ~1 t2 m7 ~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。

9 P& {# ~5 z- E  F4 v+ `/ Ivoid display(void) {
! s, K. h4 V: v8 E$ W    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
" A, B; d$ F  Y- R8 x9 d0 n8 A
) Z9 [' q8 m2 ]2 b, q/ P% f    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
2 e% Y) E7 c# N# p3 o: H    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
9 `: }7 l/ X, T& S$ [7 @$ y    drawString("Hello, World!");

  x# \) f; {  d0 ?' w% t    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
% V- F' o! z- ?- O4 }2 y) Y    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
( i4 v' {8 s% |    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
; R  Z$ A- x7 _: r! {    drawCNString("当代的中国汉字");

    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
% ~2 r/ Z1 n/ Z* e( F    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
( S) W. Y: h7 ^, B- p( X! U8 x    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
/ L* r% A5 m% H6 Y: U  z9 v. L1 S    drawCNString("傳統的中國漢字");

/ Z# v# q% d6 o! u0 \    glutSwapBuffers();
}
8 ?- S2 C% I3 m! x

效果如图：
! A1 q' A- s6 _/ B, i: J