【OpenGL汉化研究】OpenGL如何显示文字

shane007

原文
http://blog.chinaunix.net/u/26313/showart_1663543.html
7 Z) }: H$ f* R3 `+ j7 a/ j
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:)。
& l1 g, F1 t4 X" \1 z* q# U0 ^
- y/ _0 ]4 W+ u0 p1 Y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。
5 B# ~( M8 p8 z# B2 _# q' d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。
5 K( L) e7 w+ E4 {6 h( R3 @7 @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。
0 S" d2 s3 H1 B# _
1 x3 I; j1 o! v+ LOpenGL版的“Hello, World!”
1 u% j( e/ P8 R7 l. 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。
4 Q* X) ~) i& [$ P% c8 L# ^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：
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。
* g2 H' l) j( t1 a! i3 v& V  R: }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。
3 I8 }: c# |" D! E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>。
  n; P+ w8 w6 h7 {, P7 Q现在让我们来看具体的代码：

5 M" n- n6 a6 H# r#include <windows.h>

// 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;
/ w" J$ S- Z0 n0 p! C5 J$ K* Q    static GLuint lists;
- y/ S/ w3 q4 U! D$ {& M! M* W
    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
* L9 S/ q' }: y        isFirstCall = 0;
: e! u; ?) y  i/ m- T
        // 申请MAX_CHAR个连续的显示列表编号
        lists = glGenLists(MAX_CHAR);
, j* t" Y: ]7 I7 o# F0 c: B; E
        // 把每个字符的绘制命令都装到对应的显示列表中
8 G$ E4 K# q0 s, m1 A; a        wglUseFontBitmaps(wglGetCurrentDC(), 0, MAX_CHAR, lists);
) e/ c* p" T' z) E" q: F: U3 h    }
, |# @$ J- l7 V+ o; \    // 调用每个字符对应的显示列表，绘制每个字符
5 m2 V1 i, b& k, _    for(; *str!='\0'; ++str)
) S( l7 [0 n" w        glCallList(lists + *str);
}

. U3 m+ c, D7 y) l& \
7 R3 U" t- b1 O: B# A! ?  Y
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。
' I5 \* z/ e# Z; N2 _# O) N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。

1 |6 _* u$ e$ ]- cvoid display(void) {
' D/ i) R' j7 w0 ^    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

  b+ {% W7 b; b# x. ]    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

6 ~$ |2 n) O/ J' ]) O7 ?1 x- f    glutSwapBuffers();
}

' x: q* c+ i$ l
! g4 s8 k9 O# i* y7 o: D
) B# w0 N( ?& y. |) `+ q# w+ a$ U效果如图：
8 R# z* G* b/ H. k& O# Y) m, V
2 I" i& }# F7 A* R
指定字体
在产生显示列表前，Windows允许选择字体。
) ^1 }  O) A$ R+ e. l, C我做了一个selectFont函数来实现它，大家可以看看代码。
3 r9 [+ {  @  M7 A
void selectFont(int size, int charset, const char* face) {
# Y# l' f5 ]# a1 {8 h    HFONT hFont = CreateFontA(size, 0, 0, 0, FW_MEDIUM, 0, 0, 0,
/ h( p0 v, H2 G" e/ U        charset, OUT_DEFAULT_PRECIS, CLIP_DEFAULT_PRECIS,
6 e5 z1 {( s6 ?* b# m0 L        DEFAULT_QUALITY, DEFAULT_PITCH | FF_SWISS, face);
8 P* c0 K) z9 F6 }) ?: u& L    HFONT hOldFont = (HFONT)SelectObject(wglGetCurrentDC(), hFont);
) k0 z) e. N% m3 S    DeleteObject(hOldFont);
}

9 |: I. R$ q4 w  g. Avoid display(void) {
    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(0.0f, 0.0f);
    drawString("Hello, World!");

) C; w3 z, k" [; v    glutSwapBuffers();
}
) h' s3 K6 N; z- [

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。
) ]( Q6 L  [+ M# `; F' y# d效果如图：

/ f* w% O' d# U  x8 j
显示中文
) @9 ^( Y; h9 l6 ^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：

# |' B  s) ^- W2 Y4 G. i# R// 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
; [& o8 g2 `( \- p9 f, `( t// 否则一个字节算一个字符
len = 0;
( D) a1 U- I4 m2 ~7 i8 mfor(i=0; str!='\0'; ++i)
# H: ]" h) r# Z{
& [# X$ l$ o% X6 n6 `    if( IsDBCSLeadByte(str) )
        ++i;
) H+ I; p  P4 S  p! n5 w  L    ++len;
$ w, v7 l6 ]/ R6 G}

3 d7 H% t$ L/ _0 N// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
7 _  v* s1 _% }, j  MMultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';
/ Q" z. k2 `/ F/ G
// 用完后记得释放内存
free(wstring);



5 H6 V  y" O& f4 ?$ M加上前面所讲到的wglUseFontBitmaps函数，即可显示中文字符了。

1 j, i# `- M$ r5 Kvoid drawCNString(const char* str) {
    int len, i;
0 b+ e$ T, @8 ?, W    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

    // 计算字符的个数
! }) t2 g8 |* ]6 C: S7 z    // 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)
: J5 _6 F: I0 W9 ?4 u3 q, W    {
- S0 R5 G9 Y& |" {% i3 g# }        if( IsDBCSLeadByte(str) )
$ k- W1 E/ U. \- w% b# Z) W4 ~) H( ]            ++i;
! z' P6 ~3 u1 a/ v0 c3 P        ++len;
    }
2 X+ ?- r( p& o5 s: b' F7 m1 B6 Q
    // 将混合字符转化为宽字符
7 k! b) e4 M0 p1 H" M. ^! p    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
5 d8 b' C1 x  F# ?    wstring[len] = L'\0';
5 B, l: \. z4 t% ]
) g% C) M+ D# n) _* h    // 逐个输出字符
  ~! v8 Y6 i3 N. n3 A, s2 P4 c    for(i=0; i<len; ++i)
1 X2 n% {5 W" b    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring, 1, list);
        glCallList(list);
0 z7 w, g, m' k& S' V0 S/ j    }
4 c! x3 w" Y4 k1 v: c# @
    // 回收所有临时资源
, v% \8 W* }) W& f- M. e    free(wstring);
    glDeleteLists(list, 1);
}
5 y: G# @. Q8 \/ _. W: A& c


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。
6 [2 l% i3 I4 f  T
void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

! a( j6 Y- m/ |) ?    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
1 t0 I$ B! q# g* u7 L# m$ e    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
; z; J' _! e8 \; `0 w    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
* S, @& h; g2 U+ T4 U    drawString("Hello, World!");

5 b: c+ Z6 K" T' I9 x/ q7 c    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
% F7 S6 N+ O  r7 N1 J0 ~& I* t) \* m    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
5 G7 ^7 E% o' w% e    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");

* n+ C+ ?2 Z; g$ x! [0 h( B0 n    selectFont(48, DEFAULT_CHARSET, "华文仿宋");
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
: y# V! {; H& w- F. I8 A    glRasterPos2f(-0.7f, -0.6f);
    drawCNString("傳統的中國漢字");
7 b, P2 B; ~! o( ?% u1 Z
& H& m2 ?; I- Y2 |) q3 x    glutSwapBuffers();
}
' V4 C& {$ J8 J

7 t( o; K6 e- s* s# l3 `效果如图：