第十一课：2D文本

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：

clock-1024x793

API

我们将实现这些简单的接口（位于common/text2D.h）：

  1.     void initText2D(const char * texturePath);
  2.     void printText2D(const char * text, int x, int y, int size);
  3.     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简单地读取一个纹理和一些着色器，很好理解。来看看纹理：

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该纹理由CBFG生成。CBFG是诸多从字体生成纹理的工具之一。把纹理加载到Paint.NET，加上红色背景（仅为了观察方便；本教程中的红色背景，都代表透明）。

printText2D()在屏幕的适当位置，生成一个纹理坐标正确的四边形。

绘制

首先，填充这些缓冲区：

  1.     std::vector<glm::vec2> vertices;
  2.     std::vector<glm::vec2> UVs;

文本中的每个字母，都要计算其四边形包围盒的顶点坐标，然后添加两个三角形（组成一个四边形）：

  1.     for ( unsigned int i=0 ; i<length ; i++ ){
  3.         glm::vec2 vertex_up_left??? = glm::vec2( x+i*size???? , y+size );
  4.         glm::vec2 vertex_up_right?? = glm::vec2( x+i*size+size, y+size );
  5.         glm::vec2 vertex_down_right = glm::vec2( x+i*size+size, y????? );
  6.         glm::vec2 vertex_down_left? = glm::vec2( x+i*size???? , y????? );
  8.         vertices.push_back(vertex_up_left?? );
  9.         vertices.push_back(vertex_down_left );
  10.         vertices.push_back(vertex_up_right? );
  12.         vertices.push_back(vertex_down_right);
  13.         vertices.push_back(vertex_up_right);
  14.         vertices.push_back(vertex_down_left);

轮到UV坐标了。计算左上角的坐标：

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

这样做是可行的（基本可行，详见下文），因为A的ASCII值为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以使之落于[0.0 - 1.0]区间内，这正是OpenGL纹理所需的。

现在只需对顶点重复相同的操作：

  1.         glm::vec2 uv_up_left    = glm::vec2( uv_x           , 1.0f - uv_y );
  2.         glm::vec2 uv_up_right   = glm::vec2( uv_x+1.0f/16.0f, 1.0f - uv_y );
  3.         glm::vec2 uv_down_right = glm::vec2( uv_x+1.0f/16.0f, 1.0f - (uv_y + 1.0f/16.0f) );
  4.         glm::vec2 uv_down_left  = glm::vec2( uv_x           , 1.0f - (uv_y + 1.0f/16.0f) );
  6.         UVs.push_back(uv_up_left   );
  7.         UVs.push_back(uv_down_left );
  8.         UVs.push_back(uv_up_right  );
  10.         UVs.push_back(uv_down_right);
  11.         UVs.push_back(uv_up_right);
  12.         UVs.push_back(uv_down_left);
  13. }

其余的操作和往常一样：绑定缓冲区，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。欧也，搞定了。

注意非常重要的一点：这些坐标位于[0,800][0,600]范围内。也就是说，这里不需要矩阵。vertex shader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）。

  1.     void main(){
  3.         // Output position of the vertex, in clip space
  4.         // map [0..800][0..600] to [-1..1][-1..1]
  5.         vec2 vertexPosition_homoneneousspace = vertexPosition_screenspace - vec2(400,300); // [0..800][0..600] -> [-400..400][-300..300]
  6.         vertexPosition_homoneneousspace /= vec2(400,300);
  7.         gl_Position =  vec4(vertexPosition_homoneneousspace,0,1);
  9.         // UV of the vertex. No special space for this one.
  10.         UV = vertexUV;
  11.     }

fragment shader的工作也很少：

  1.     void main(){
  2.         color = texture( myTextureSampler, UV );
  3.     }

顺便说一下，别在工程中使用这些代码，因为它只能处理拉丁字符。否则你的产品在印度、中国、日本（甚至德国，因为纹理上没有ß这个字母）就别想卖了。这幅纹理是我用法语字符集生成的，在法国用用还可以（注意 é, à, ç等字母）。修改其他教程的代码时注意库的使用。其他教程大多使用OpenGL 2，和本教程不兼容。很可惜，我还没找到一个足够好的、能处理UTF-8字符集的库。

顺带提一下，您最好看看Joel Spolsky写的The Absolute Minimum Every Software Developer Absolutely, Positively Must Know About Unicode and Character Sets (No Excuses!)。

如果您需要处理大量的文本，可以参考这篇Valve的文章。