OpenGL笔记16 文字绘制

转载自：http://www.cnblogs.com/mattins/p/4126298.html

增加了两个文件，showline.c, showtext.c。分别为第二个和第三个示例程序的main函数相关部分。
在ctbuf.h和textarea.h最开头部分增加了一句#include 
附件中一共有三个示例程序：
第一个，飘动的“曹”字旗。代码为：flag.c, GLee.c, GLee.h
第二个，带缓冲的显示文字。代码为：showline.c, ctbuf.c, ctbuf.h, GLee.c, GLee.h
第三个，显示歌词。代码为：showtext.c, ctbuf.c, ctbuf.h, textarea.c, textarea.h, GLee.c, GLee.h
其中，GLee.h和GLee.c可以从网上下载，因此这里并没有放到附件中。在编译的时候应该将这两个文件和其它代码文件一起编译。

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。

OpenGL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。
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。
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 。
现在让我们来看具体的代码：

#include 

// 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;
    static GLuint lists;

    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
        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);
}

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) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

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

    glutSwapBuffers();
}

效果如图：


指定字体
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) {
    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);
    DeleteObject(hOldFont);
}

void 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!");

    glutSwapBuffers();
}

　　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：


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。
　　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：

// 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
len = 0;
for(i=0; str[i]!='\0'; ++i)
{
    if( IsDBCSLeadByte(str[i]) )
        ++i;
    ++len;
}

// 将混合字符转化为宽字符
wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
wstring[len] = L'\0';

// 用完后记得释放内存
free(wstring);

// 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) {
    int len, i;
    wchar_t* wstring;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();
    GLuint list = glGenLists(1);

    // 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
    len = 0;
    for(i=0; str[i]!='\0'; ++i)
    {
        if( IsDBCSLeadByte(str[i]) )
            ++i;
        ++len;
    }

    // 将混合字符转化为宽字符
    wstring = (wchar_t*)malloc((len+1) * sizeof(wchar_t));
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, str, -1, wstring, len);
    wstring[len] = L'\0';

    // 逐个输出字符
    for(i=0; ii)
    {
        wglUseFontBitmapsW(hDC, wstring[i], 1, list);
        glCallList(list);
    }

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

　　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。

void display(void) {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    selectFont(48, ANSI_CHARSET, "Comic Sans MS");
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, 0.4f);
    drawString("Hello, World!");

    selectFont(48, GB2312_CHARSET, "楷体_GB2312");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
    glRasterPos2f(-0.7f, -0.1f);
    drawCNString("当代的中国汉字");

    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();
}

效果如图：

纹理字体
把文字放到纹理中有很多好处，例如，可以任意修改字符的大小（而不必重新指定字体）。
　　对一面飘动的旗帜使用带有文字的纹理，则文字也会随着飘动。这个技术在“三国志”系列游戏中经常用到，比如关羽的部队，旗帜上就飘着个“关”字，张飞的部 队，旗帜上就飘着个“张”字，曹操的大营，旗帜上就飘着个“曹”字。三国人物何其多，不可能为每种姓氏都单独制作一面旗帜纹理，如果能够把文字放到纹理上，则可以解决这个问题。（参见后面的例子：绘制一面“曹”字旗）
　　如何把文字放到纹理中呢？自然的想法就是：“如果前面所用的显示列表，可以直接往纹理里面绘制，那就好了”。不过，“绘制到纹理”这种技术要涉及的内容可不少，足够我们专门拿一课的篇幅来讲解了。这里我们不是直接绘制到纹理，而是用简单一点的办法：先把汉字绘制出来，成为像素，然后用glCopyTexImage2D把像素复制为纹理。
　　glCopyTexImage2D与glTexImage2D的用法是类似的，不过前者是直接把绘制好的像素复制到纹理中，后者是从内存传送数据到纹理中。要使用到的代码大致如下：

// 先把文字绘制好
glRasterPos2f(XXX, XXX);
drawCNString("關");

// 分配纹理编号
glGenTextures(1, &texID);
// 指定为当前纹理
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texID);
// 把像素作为纹理数据
// 将屏幕(0, 0) 到 (64, 64)的矩形区域的像素复制到纹理中
glCopyTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, 0, 0, 64, 64, 0);
// 设置纹理参数
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

然后，我们就可以像使用普通的纹理一样来做了。绘制各种物体时，指定合适的纹理坐标即可。

有一个细节问题需要特别注意。大家看上面的代码，指定文字显示的位置，写的是glRasterPos2f(XXX, XXX);这里来讲讲如何计算这个显示坐标。
　　让我们首先从计算文字的大小谈起。大家知道即使是同一字号的同一个文字，大小也可能是不同的，英文字母尤其如此，有的字体中大写字母O和小写字母l是一样宽的（比如Courier New），有的字体中大写字母O比较宽，而小写字母l比较窄（比如Times New Roman），汉字通常比英文字母要宽。
　　为了计算文字的宽度，Windows专门提供了一个函数GetCharABCWidths，它计算一系列连续字符的ABC宽度。所谓ABC宽度，包括了 a, b, c三个量，a表示字符左边的空白宽度，b表示字符实际的宽度，c表示字符右边的空白宽度，三个宽度值相加得到整个字符所占宽度。如果只需要得 到总的宽度，可以使用GetCharWidth32函数。如果要支持汉字，应该使用宽字符版本，即GetCharABCWidthsW和 GetCharWidth32W。在使用前需要用MultiByteToWideChar函数，将通常的字符串转化为宽字符串，就像前面的 wglUseFontBitmapsW那样。
　　解决了宽度，我们再来看看高度。本来，在指定字体的时候指定大小为s的话，所有的字符高度都为s，只有宽度不同。但是，如果我们使用glRasterPos2i(-1, -1)从最左下角开始显示字符的话，其实是不能得到完整的字符的:(。我们知道英文字母在写的时候可以分上中下三栏，这时绘制出来只有上、中两栏是可见的，下面一栏则不见了，字母g尤其明显。见下图：


　　所以，需要把绘制的位置往上移一点，具体来说就是移动下面一栏的高度。这个高度是多少像素呢？这个我也不知道有什么好办法来计算，根据我的经验，移动整个字符高度的八分之一是比较合适的。例如字符大小为24，则移动3个像素。
　　还要注意，OpenGL 2.0以前的版本，通常要求纹理的大小必须是2的整数次方，因此我们应该设置字体的高度为2的整数次方，例如16, 32, 64，这样用起来就会比较方便。
　　现在让我们整理一下思路。首先要做的是将字符串转化为宽字符的形式，以便使用wglUseFontBitmapsW和GetCharWidth32W函数。 然后设置字体大小，接下来计算字体宽度，计算实际绘制的位置。然后产生显示列表，利用显示列表绘制字符，销毁显示列表。最后分配一个纹理编号，把字符像素复制到纹理中。
呵呵，内容已经不少了，让我们来看看代码。 

#define FONT_SIZE       64
#define TEXTURE_SIZE    FONT_SIZE

GLuint drawChar_To_Texture(const char* s) {
    wchar_t w;
    HDC hDC = wglGetCurrentDC();

    // 选择字体字号、颜色
    // 不指定字体名字，操作系统提供默认字体
    // 设置颜色为白色
    selectFont(FONT_SIZE, DEFAULT_CHARSET, "");
    glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);

    // 转化为宽字符
    MultiByteToWideChar(CP_ACP, MB_PRECOMPOSED, s, 2, &w, 1);

    // 计算绘制的位置
    {
        int width, x, y;
        GetCharWidth32W(hDC, w, w, &width);    // 取得字符的宽度
        x = (TEXTURE_SIZE - width) / 2;
        y = FONT_SIZE / 8;
        glWindowPos2iARB(x, y); // 一个扩展函数
    }

    // 绘制字符
    // 绘制前应该将各种可能影响字符颜色的效果关闭
    // 以保证能够绘制出白色的字符
    {
        GLuint list = glGenLists(1);

        glDisable(GL_DEPTH_TEST);
        glDisable(GL_LIGHTING);
        glDisable(GL_FOG);
        glDisable(GL_TEXTURE_2D);

        wglUseFontBitmaps(hDC, w, 1, list);
        glCallList(list);
        glDeleteLists(list, 1);
    }

    // 复制字符像素到纹理
    // 注意纹理的格式
    // 不使用通常的GL_RGBA，而使用GL_LUMINANCE4
    // 因为字符本来只有一种颜色，使用GL_RGBA浪费了存储空间
    // GL_RGBA可能占16位或者32位，而GL_LUMINANCE4只占4位
    {
        GLuint texID;
        glGenTextures(1, &texID);
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texID);
        glCopyTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_LUMINANCE4,
            0, 0, TEXTURE_SIZE, TEXTURE_SIZE, 0);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,
            GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,
            GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
        return texID;
    }
}

　　为了方便，我使用了glWindowPos2iARB这个扩展函数来指定绘制的位置。如果某个系统中OpenGL没有支持这个扩展，则需要使用较多的代码来 实现类似的功能。为了方便的调用这个扩展，我使用了GLEE。详细的情形可以看本教程第十四课，最后的那一个例子。GL_ARB_window_pos扩展在OpenGL 1.3版本中已经成为标准的一部分，而几乎所有现在还能用的显卡在正确安装驱动后都至少支持OpenGL 1.4，所以不必担心不支持的问题。
　　另外，占用的空间也是需要考虑的问题。通常，我们的纹理都是用GL_RGBA格式，OpenGL会保存纹理中每个像素的红、绿、蓝、 alpha四个值，通常，一个像素就需要16或32个二进制位才能保存，也就是2个字节或者4个字节才保存一个像素。我们的字符只有“绘制”和“不绘制” 两种状态，因此一个二进制位就足够了，前面用16个或32个，浪费了大量的空间。缓解的办法就是使用GL_LUMINANCE4这种格式，它不单独保存 红、绿、蓝颜色，而是把这三种颜色合起来称为“亮度”，纹理中只保存这种亮度，一个像素只用四个二进制位保存亮度，比原来的16个、32个要节省不少。注意这种格式不会保存alpha值，如果要从纹理中取alpha值的话，总是返回1.0。


应用纹理字体的实例：飘动的旗帜
（提示：这一段需要一些数学知识）
　　有了纹理，只要我们绘制一个正方形，适当的设置纹理坐标，就可以轻松的显示纹理图象了（参见第十一课），因为这里纹理图象实际上就是字符，所以我们也就显示出了字符。并且，随着正方形大小的变化，字符的大小也会随着变化。
直接贴上纹理，太简单了。现在我们来点挑战性的：画一个飘动的曹操军旗帜。效果如下图，很酷吧？呵呵。


效果是不错，不过它也不是那么容易完成的，接下来我们一点一点的讲解。 

为了完成上面的效果，我们需要具备以下的知识：
1. 用多个四边形（实际上是矩形）连接起来，制作飘动的效果
2. 使用光照，计算法线向量
3. 把纹理融合进去

因为要使用光照，法线向量是不可少的。这里我们通过不共线的三个点来得到三个点所在平面的法线向量。
　　从数学的角度看，原理很简单。三个点v1, v2, v3，可以用v2减v1，v3减v1，得到从v1到v2和从v1到v3的向量s1和s2。然后向量s1和s2进行叉乘，得到垂直于s1和s2所在平面的向量，即法线向量。
为了方便使用，应该把法线向量缩放至单位长度，这个也很简单，计算向量的模，然后向量的每个分量都除以这个模即可。

#include 

// 设置法线向量
// 三个不在同一直线上的点可以确定一个平面
// 先计算这个平面的法线向量，然后指定到OpenGL
void setNormal(const GLfloat v1[3], const GLfloat v2[3], const GLfloat v3[3]) {
    // 首先根据三个点坐标，相减计算出两个向量
    const GLfloat s1[] = {v2[0]-v1[0], v2[1]-v1[1], v2[2]-v1[2]};
    const GLfloat s2[] = {v3[0]-v1[0], v3[1]-v1[1], v3[2]-v1[2]};

    // 两个向量叉乘得到法线向量的方向
    GLfloat n[] = {
        s1[1]*s2[2] - s1[2]*s2[1],
        s1[2]*s2[0] - s1[0]*s2[2],
        s1[0]*s2[1] - s1[1]*s2[0]
    };

    // 把法线向量缩放至单位长度
    GLfloat abs = sqrt(n[0]*n[0] + n[1]*n[1] + n[2]*n[2]);
    n[0] /= abs;
    n[1] /= abs;
    n[2] /= abs;

    // 指定到OpenGL
    glNormal3fv(n);
}

 

好的，飘动的旗帜已经做好，现在来看最后的步骤，将纹理贴到旗帜上。

细心的朋友可能会想到这样一个问题：明明绘制文字的时候使用的是白色，放到纹理中也是白色，那个“曹”字是如何显示为黄色的呢？
　　这就要说到纹理的使用方法了。大家在看了第十一课“纹理的使用入门”以后，难免认为纹理就是用一幅图片上的像素颜色来替换原来的颜色。其实这只是纹理最简单的一种用法，它还可以有其它更复杂但是实用的用法。
　　这里我们必须提到一个函数：glTexEnv*。从OpenGL 1.0到OpenGL 1.5，每个OpenGL版本都对这个函数进行了修改，如今它的功能已经变的非常强大（但同时也非常复杂，如果要全部讲解，只怕又要花费一整课的篇幅了）。
最简单的用法就是：

glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE);

它指定纹理的使用方式为“代替”，即用纹理中的颜色代替原来的颜色。
我们这里使用另一种用法：

GLfloat color[] = {1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f};
glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_BLEND);
glTexEnvfv(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_COLOR, color);

　　其中第二行指定纹理的使用方式为“混合”，它与OpenGL的混合功能类似，但源因子和目标因子是固定的，无法手工指定。最终产生的颜色为：纹理的颜色*常量颜色 + (1.0-纹理颜色)*原来的颜色。常量颜色是由第三行代码指定为黄色。
　　因为我们的纹理里面装的是文字，只有黑、白两种颜色。如果纹理中某个位置是黑色，套用上面的公式，发现结果就是原来的颜色，没有变化；如果纹理中某个位置是白色，套用上面的公式，发现结果就是常量颜色。所以，文字的颜色就由常量颜色决定。我们指定常量颜色，也就指定了文字的颜色。

主要的知识就是这些了，结合前面课程讲过的视图变换（设置观察点）、光照（设置光源、材质），以及动画，飘动的旗帜就算制作完成。
呵呵，代码已经比较庞大了，限于篇幅，完整的版本这里就不发上来了，不过附件里面有一份源代码flag.c。

缓冲机制
　　走出做完旗帜的喜悦后，让我们回到二维文字的问题上来。
　　前面说到因为汉字的数目众多，无法在初始化时就为每个汉字都产生一个显示列表。不过，如果每次显示汉字时都重新产生显示列表，效率上也说不过去。一个好的办法就是，把经常使用的汉字的显示列表保存起来，当需要显示汉字时，如果这个汉字的显示列表已经保存，则不再需要重新产生。如果有很多的汉字都需要产生显示列表，占用容量过多，则删除一部分最近没有使用的显示列表，以便释放出一些空间来容纳新的显示列表。
　　学过操作系统原理的朋友应该想起来了，没错，这与内存置换的算法是一样的。内存速度快但是容量小，硬盘（虚拟内存）速度慢但是容量大，需要找到一种机制，使性能尽可能的达到最高。这就是内存置换算法。
　　常见的内存置换算法有好几种，这里我们选择一种简单的。那就是随机选择一个显示列表并且删除，空出一个位置用来装新的显示列表。
　　还要说一下，我们不再直接用显示列表来显示汉字了，改用纹理。因为纹理更加灵活，而且根据实验，纹理比显示列表更快。一个显示列表只能保存一个字符，但是纹理只要足够大，则可以保存很多的字符。假设字符的高度是32，则宽度不超过32，如果纹理是256*256的话，就可以保存8行8列，总共64个汉字。
我们要做的功能：
1. 缓冲机制的初始化
2. 缓冲机制的退出
3. 根据一个文字字符，返回对应的纹理坐标。如果字符本身不在纹理中，则应该先把字符加入到纹理中（如果纹理已经装不下了，则先删除一个），然后返回纹理坐标。
要改进缓冲机制的性能，则应该使用更高效的置换算法，不过这个已经远超出OpenGL的范围了。大家如果有空也可以看看linux源码什么的，应该会找到好的置换算法。
　　即使我们使用最简单的置换算法，完整的代码仍然有将近200行，其实这些都是算法基本功了，跟OpenGL关系并不太大。仍然是由于篇幅限制，仅在附件中给 出，就不贴在这里了。文件名为ctbuf.h和ctbuf.c，在使用的时候把这两个文件都加入到工程中，并调用ctbuf.h中声明的函数即可。
这里我们仅仅给出调用部分的代码。

#include "ctbuf.h"

void display(void) {
    static int isFirstCall = 1;

    if( isFirstCall ) {
        isFirstCall = 0;
        ctbuf_init(32, 256, "黑体");
    }

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(-1.0f, 0.0f, 0.0f);
    ctbuf_drawString("美好明天就要到来", 0.1f, 0.15f);
    glTranslatef(0.0f, -0.15f, 0.0f);
    ctbuf_drawString("Best is yet to come", 0.1f, 0.15f);
    glPopMatrix();

    glutSwapBuffers();
}

　　注意这里我们是用纹理来实现字符显示的，因此文字的大小会随着窗口大小而变化。最初的Hello, World程序就不会有这样的效果，因为它的字体硬性的规定了大小，不如纹理来得灵活。 

显示大段的文字

有了缓冲机制，显示文字的速度会比没有缓冲时快很多，这样我们也可以考虑显示大段的文字了。
基本上，前面的ctbuf_drawString函数已经可以快速的显示一个较长的字符串，但是它有两个缺点。
第一个缺点是不会换行，一直横向显示到底。
第二个缺点是即使字符在屏幕以外，也会尝试在缓冲中查找这个字符，如果没找到，还会重新生成这个字符。

让我们先来看看第一个问题，换行。所谓换行其实就是把光标移动到下一行的开头，如果知道每一行开头的位置的话，只需要很短的代码就可以实现。
不过，OpenGL显示文字的时候并不会保存每一行开头的位置，所以这个需要我们自己动手来做。
　　第二个问题是关于性能的，如果字符本身不会显示出来，那么为它产生显示列表和纹理就是一种浪费，如果为了容纳它的显示列表或者纹理，而把缓冲区中其它有用的字符的显示列表或者纹理给删除了，那就更加得不偿失。
所以，判断字符是否会显示也是很重要的。像我们的浏览器，如果显示一个巨大的网页，其实它也只绘制最必要的部分。
　　为了解决上面两个问题，我们再单独的编写一个模块。初始化的时候指定显示区域的大小、每行多少个字符、每列多少个字符，在模块内部判断是否需要换行，以及判断每个文字是否真的需要显示。

呃，小小的感慨一下，为什么每当我做好一份代码，就发现它实在太长，长到我不想贴出来呢？唉……
先看看图：


注意观察就可以发现，歌词分为多行，只有必要的行才会显示，不会从头到尾的显示出来。
　　代码中主要是算法和C语言基本功，跟OpenGL关系并不大。还是照旧，把主要的代码放到附件里，文件名为textarea.h和textarea.c，使用时要与前面的ctbuf.h和ctbuf.c一起使用。
这里仅给出调用部分的代码。 

const char* g_string =
    "《合金装备》(Metal Gear Solid)结尾曲歌词\n"
    // 歌词很多很长
    "因为。。。。。。。。 \n"
    "美好即将到来\n";

textarea_t* p_textarea = NULL;

void display(void) {
    static int isFirstCall = 1;

    if( isFirstCall ) {
        isFirstCall = 0;
        ctbuf_init(24, 256, "隶书");
        p_textarea = ta_create(-0.7f, -0.5f, 0.7f, 0.5f, 20, 10, g_string);
        glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_REPLACE);
    }

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    // 显示歌词文字
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    ta_display(p_textarea);

    // 用半透明的效果显示一个方框
    // 这个框是实际需要显示的范围
    glEnable(GL_BLEND);
    glDisable(GL_TEXTURE_2D);
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
    glColor4f(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.5f);
    glRectf(-0.7f, -0.5f, 0.7f, 0.5f);
    glDisable(GL_BLEND);

    // 显示一些帮助信息
    glEnable(GL_TEXTURE_2D);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(-1.0f, 0.9f, 0.0f);
    ctbuf_drawString("歌词显示程序", 0.1f, 0.1f);
    glTranslatef(0.0f, -0.1f, 0.0f);
    ctbuf_drawString("按W/S键实现上、下翻页", 0.1f, 0.1f);
    glTranslatef(0.0f, -0.1f, 0.0f);
    ctbuf_drawString("按ESC退出", 0.1f, 0.1f);
    glPopMatrix();

    glutSwapBuffers();
}

 

轮廓字体

其实上面我们所讲那么多，只讲了一类字体，即像素字体，此外还有轮廓字体。所以，这个看似已经很长的课程，其实只讲了“显示文字”这个课题的一半。估计大家已经看不下去了，其实我也写不下去了。好长……
那么，本课就到这里吧。有种虎头蛇尾的感觉:(
小结

本课的内容不可谓不多。列表如下：
1. 以Hello, World开始，说明英文字符(ASCII字符)是如何绘制的。
2. 给出了一个设置字体的函数selectFont。
3. 讲了如何显示中文字符。
4. 讲了如何把字符保存到纹理中。
5. 给出了一个大的例子，绘制一面“曹”字旗。（附件flag.c）
6. 讲解了缓冲机制，其实跟内存的置换算法原理是一样的。我们给出了一个最简单的缓冲实现，采用随机的置换算法。（做成了模块，附件ctbuf.h，ctbuf.c，调用的例子在本课正文中可以找到）
7. 通过缓冲机制，实现显示大段的文字。主要是注意换行的处理，还有就是只显示必要的行。（做成了模块，附件textarea.h，textarea.c，调用的例子在本课正文中可以找到）
　　最后两个模块虽然是以附件形式给出的，但是原理我想我已经说清楚了，并且这些内容跟OpenGL关系并不大，主要还是相关专业的知识，或者C语言基本功。主要是让大家弄清楚原理，附件代码只是作为参考用。
　　说说我的感受：显示文字很简单，显示文字很复杂。除了最基本的显示列表、纹理等OpenGL常识外，更多的会涉及到数学、数据结构与算法、操作系统等各个领域。一个大型的程序通常都要实现一些文字特殊效果，仅仅是调用几个显示列表当然是不行的，需要大量的相关知识来支撑。
本课的门槛突然提高，搞得我都不知道这还算不算是“入门教程”了，希望各位不要退缩哦。祝大家愉快。