本课将学习如何在三维场景之上绘制二维文本。本例是一个简单的计时器:

API

我们将实现这些简单的接口(位于common/text2D.h):

void initText2D(const char * texturePath);
void printText2D(const char * text, int x, int y, int size);
void cleanupText2D();

为了让代码在640*480和1080p分辨率下都能正常工作,x和y的范围分别设为[0-800]和[0-600]。顶点着色器将根据实际屏幕大小做对它做调整。

完整的实现代码请参阅common/text2D.cpp。

纹理

initText2D只是简单地读取一个纹理和一些着色器,并无特别之处。不过这张纹理却不普通,来看看:

该纹理由CBFG生成。 CBFG是一种由字体生成纹理的工具。然后把纹理加载到Paint.NET(红色背景仅为了方便观察,其实是透明的)。

printText2D负责生成一个矩形,并正确计算出该矩形的屏幕位置和纹理坐标(译注:取字符的过程就像从报纸上剪字一样)。

绘制

首先,填充这些缓冲:

std::vector vertices;
std::vector UVs;

然后为文本中的每个字符计算其四边形包围盒的顶点坐标,然后添加(组成这个四边形的)两个三角形:

for ( unsigned int i=0 ; i<length ; i++ ){

    glm::vec2 vertex_up_left    = glm::vec2( x+i*size     , y+size );
    glm::vec2 vertex_up_right   = glm::vec2( x+i*size+size, y+size );
    glm::vec2 vertex_down_right = glm::vec2( x+i*size+size, y      );
    glm::vec2 vertex_down_left  = glm::vec2( x+i*size     , y      );

    vertices.push_back(vertex_up_left   );
    vertices.push_back(vertex_down_left );
    vertices.push_back(vertex_up_right  );

    vertices.push_back(vertex_down_right);
    vertices.push_back(vertex_up_right);
    vertices.push_back(vertex_down_left);

最后计算UV坐标。左上角坐标的计算方式如下:

    char character = text[i];
    float uv_x = (character%16)/16.0f;
    float uv_y = (character/16)/16.0f;

这样做是可行的(只能说基本上行得通,详见下文),因为A的ASCII码为65。 65%16 = 1,因此A位于第1列(列号从0开始)。

65/16 = 4,因此A位于第4行(这是整数除法,所以结果不是想象中的4.0625)

两者都除以16.0使之符合OpenGL的[0.0 - 1.0]纹理坐标范围。

现在只需对顶点重复相同的操作:

    glm::vec2 uv_up_left    = glm::vec2( uv_x           , 1.0f - uv_y );
    glm::vec2 uv_up_right   = glm::vec2( uv_x+1.0f/16.0f, 1.0f - uv_y );
    glm::vec2 uv_down_right = glm::vec2( uv_x+1.0f/16.0f, 1.0f - (uv_y + 1.0f/16.0f) );
    glm::vec2 uv_down_left  = glm::vec2( uv_x           , 1.0f - (uv_y + 1.0f/16.0f) );

    UVs.push_back(uv_up_left   );
    UVs.push_back(uv_down_left );
    UVs.push_back(uv_up_right  );

    UVs.push_back(uv_down_right);
    UVs.push_back(uv_up_right);
    UVs.push_back(uv_down_left);
 }

其余的操作和往常一样:绑定缓冲,填充,选择着色器程序,绑定纹理,开启、绑定、配置顶点属性,开启混合,调用glDrawArrays。恭喜恭喜,大功告成喽!

有一点非常重要:这些坐标位于[0,800][0,600]范围内。也就是说,这里不需要矩阵。顶点着色器只需简单换算就可以把这些坐标转换到[-1,1][-1,1]范围内(也可以在C++代码中完成这一步)。

void main(){

    // Output position of the vertex, in clip space
    // map [0..800][0..600] to [-1..1][-1..1]
    vec2 vertexPosition_homoneneousspace = vertexPosition_screenspace - vec2(400,300); // [0..800][0..600] -> [-400..400][-300..300]
    vertexPosition_homoneneousspace /= vec2(400,300);
    gl_Position =  vec4(vertexPosition_homoneneousspace,0,1);

    // UV of the vertex. No special space for this one.
    UV = vertexUV;
}

片段着色器的工作量也很少:

void main(){
    color = texture( myTextureSampler, UV );
}

顺便说一下,这些代码只能处理拉丁字符,请勿将其应用到工程中。否则您的产品在印度、中国、日本(甚至德国,因为纹理上没有ß这个字母)就难以出售了。这张纹理是我用法语字符集生成的,在法国使用没有问题(注意 é, à, ç等字母)。修改其他教程的代码时请注意库的版本。其他教程大多使用OpenGL 2,和本教程不兼容。不幸的是我不知道有什么库能较好地处理UTF-8字符集。

另外,建议您阅读Joel Spolsky写的The Absolute Minimum Every Software Developer Absolutely, Positively Must Know About Unicode and Character Sets (No Excuses!) by Joel Spolsky.

如果您需要处理大量的文本,可以参考这篇Valve的文章