日本語文字列を描画するには

解説

OpenGLで、日本語文字列を描画する関数は、今のところ標準では用意されていないので、自作します。

OpenGLで、日本語文字列を描画するための一つの方法は、
① WindowsAPIを用いて、日本語フォントオブジェクトを作成する。
② ①で作成した日本語フォントオブジェクトと、WindowsAPIを用いて、日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップを作成する。
③ ②で作成した日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップと、Openglの関数を用いて、日本語文字列を描画する。
です。

再描画のたびに、毎回①②③を処理するのは効率的ではありません。
（フォントが変わらないのであれば、２回目以降の描画時には、①の処理は１回目の処理の結果を再利用する方が効率的です。
　フォントも文字列も変わらないのであれば、２回目以降の描画時には、①②③の処理は１回目の処理の結果を再利用する方が効率的です。）
①②③の処理を一つのクラスにまとめ、さらに①②③の処理の結果を再利用する仕組みを持ったクラスを作成します。

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実装例

「① WindowsAPIを用いて、日本語フォントオブジェクトを作成する。」関数の用意

フォントの名前、フォントの大きさ、をインプットに、フォントオブジェクトを作成し、そのハンドルをアウトプットする関数
HFONT CreateJFont( HDC hDC, const TCHAR* const pszFontName, float fFontSize )
を用意します。

LOGFONT の lfHeight パラメータは、MSDNヘルプのLOGFONTのページを参考に、フォントサイズからフォントの高さが計算されるようにします。
LOGFONT の lfCharSet パラメータは、日本語キャラクタセットである SHIFTJIS_CHASET にします。

HFONT CreateJFont( HDC hDC, //!< [in] デバイスコンテキスト const TCHAR* pszFontName, //!< [in] フォント名 float fFontSize ) //!< [in] フォントサイズ { if( NULL == pszFontName ) { return NULL; } HFONT hFont = NULL; LOGFONT logfont; FillMemory( &logfont, sizeof(LOGFONT), 0 ); logfont.lfHeight = -MulDiv( (int)fFontSize, GetDeviceCaps( hDC, LOGPIXELSY ), 72 ); // 文字の高さ logfont.lfCharSet = SHIFTJIS_CHARSET; // キャラクタセット（日本語キャラクタセット） logfont.lfWeight = FW_NORMAL; // 太さ（標準の太さ） _tcsncpy_s( logfont.lfFaceName, LF_FACESIZE, pszFontName, _TRUNCATE ); hFont = CreateFontIndirect( &logfont ); assert( hFont ); return hFont; }

「② ①で作成した日本語フォントオブジェクトと、WindowsAPIを用いて、日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップを作成する。」関数の用意

フォントオブジェクトのハンドル、日本語文字列、をインプットに、日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップと、ビットマップのサイズ（幅とサイズ）をアウトプットする関数
GLubyte* CreateStringMonoBits( HDC hDC, HFONT hFont, const TCHAR* const pszString, SIZE& rsizeBitmap )
を用意します。
CreateStringMonoBits の内部の処理関数も用意します。

日本語文字列の幅と高さを計算（GetTextExtentPoint32関数）し、
この幅と高さを元に、Windows用のビットマップを作成（CreateBitmapIndirect関数）し、
メモリデバイスコンテキスト上のWindows用のビットマップに日本語文字列を出力（TextOut関数）し、
Windows用のビットマップを元にOpenGL用のビットマップ（GLubyte配列）を作成（CreateMonoBits関数）
するようにします。

void InitBitmap( BITMAP *pBitmap, //!< [in/out] 初期化するビットマップ LONG lWidth, //!< [in] ビットマップの幅 LONG lHeight ) //!< [in] ビットマップの高さ { if( NULL == pBitmap ) { return; } FillMemory( pBitmap, sizeof(*pBitmap), 0 ); pBitmap->bmWidth = lWidth; pBitmap->bmHeight = lHeight; pBitmap->bmWidthBytes = ((lWidth + 7) / 8 + 1) & (~1); pBitmap->bmPlanes = 1; pBitmap->bmBitsPixel = 1; pBitmap->bmBits = malloc( pBitmap->bmWidthBytes * lHeight ); } void UninitBitmap( BITMAP *pBitmap ) { if( NULL == pBitmap ) { return; } if( pBitmap->bmBits ) { free( pBitmap->bmBits ); } } GLubyte* CreateMonoBits( HDC hDC, //!< [in] デバイスコンテキスト HBITMAP hBitmap, //!< [in] ビットマップハンドル SIZE& rsizeBitmap ) //!< [out] ビットマップの大きさ { // インプットのチェック if( NULL == hDC || NULL == hBitmap ) { return NULL; } // ビットマップの情報の取得 BITMAP bitmap; GetObject( hBitmap, sizeof(bitmap), &bitmap ); rsizeBitmap.cx = ( (bitmap.bmWidth+31) & (~31) ); // 32の倍数にする（理由は調査未） rsizeBitmap.cy = bitmap.bmHeight; // ビット列の領域の確保 // 1ピクセルあたり1bitの領域を確保する。 // 1byteは8bitsであり、cy * cx の結果を8で割る必要がある。 // cxは上の計算の結果であり8の倍数であることが保証されているので、cxを8で割る。 int uiBitsSize = rsizeBitmap.cy * (rsizeBitmap.cx / 8); GLubyte* pubMonoBits = (GLubyte*)malloc( uiBitsSize ); FillMemory( pubMonoBits, uiBitsSize, 0 ); // ビットマップをビット列にコピー struct { BITMAPINFOHEADER bmiHeader; RGBQUAD bmiColors[2]; // パレット（色の数(＝2^biBitCount)分のRGBQUADを用意する必要がある） } monobitmapinfo; BITMAPINFO* pBitmapinfo = (BITMAPINFO*)&monobitmapinfo; pBitmapinfo->bmiHeader.biSize = sizeof(pBitmapinfo->bmiHeader); pBitmapinfo->bmiHeader.biWidth = bitmap.bmWidth; pBitmapinfo->bmiHeader.biHeight = bitmap.bmHeight; pBitmapinfo->bmiHeader.biPlanes = 1; pBitmapinfo->bmiHeader.biBitCount = 1; // 1ピクセルあたりのビット数（1ピクセルあたりの1ビット＝２色ビットマップ） pBitmapinfo->bmiHeader.biCompression = BI_RGB; pBitmapinfo->bmiHeader.biSizeImage = uiBitsSize; pBitmapinfo->bmiHeader.biXPelsPerMeter = 1; pBitmapinfo->bmiHeader.biYPelsPerMeter = 1; pBitmapinfo->bmiHeader.biClrUsed = 0; pBitmapinfo->bmiHeader.biClrImportant = 0; GetDIBits( hDC, hBitmap, 0, bitmap.bmHeight, pubMonoBits, pBitmapinfo, DIB_RGB_COLORS ); return pubMonoBits; } GLubyte* CreateStringMonoBits( HDC hDC, //!< [in] デバイスコンテキスト HFONT hFont, //!< [in] フォントハンドル const TCHAR* pszString, //!< [in] 文字列 SIZE& rsizeBitmap ) //!< [out] ビットマップの大きさ { // アウトプットの宣言、初期化 GLubyte *pubStringMonoBits = NULL; // インプットのチェック if( NULL == hDC || NULL == hFont || NULL == pszString ) { assert( !"CreateStringMonoBits" ); return NULL; } // 文字列の文字数 unsigned int uiStringLength = (unsigned int)_tcslen(pszString); HFONT hFont_old = (HFONT)SelectObject(hDC, hFont); // テキストの幅と高さを計算します。 SIZE sizeText; GetTextExtentPoint32( hDC, pszString, uiStringLength, &sizeText ); //指定された幅、高さ、色形式を持つビットマップの作成 BITMAP bitmap; InitBitmap( &bitmap, sizeText.cx, sizeText.cy ); // BITMAPの初期化 HBITMAP hBitmap = CreateBitmapIndirect( &bitmap ); assert( hBitmap ); UninitBitmap( &bitmap ); // BITMAPの後処理 if( hBitmap ) { // 指定されたデバイスと互換性のあるメモリデバイスコンテキストの作成 HDC hMemDC = CreateCompatibleDC( hDC ); assert( hMemDC ); if( hMemDC ) { // MemDCのビットマップ、フォント、テキスト色、背景色、背景モードの指定 HBITMAP hBitmap_memdc_old = (HBITMAP)SelectObject( hMemDC, hBitmap ); HFONT hFont_memdc_old = (HFONT)SelectObject( hMemDC, hFont ); SetTextColor( hMemDC, RGB(255,255,255) ); SetBkColor( hMemDC, RGB(0,0,0) ); SetBkMode( hMemDC, OPAQUE ); // MemDC上にテキストを出力 TextOut( hMemDC, 0, 0, pszString, uiStringLength ); // MonoBitsデータの作成、構築 pubStringMonoBits = CreateMonoBits( hMemDC, hBitmap, rsizeBitmap ); SelectObject( hMemDC, hFont_memdc_old ); SelectObject( hMemDC, hBitmap_memdc_old ); DeleteDC( hMemDC ); } DeleteObject( hBitmap ); } SelectObject( hDC, hFont_old ); return pubStringMonoBits; }

「③ ②で作成した日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップと、Openglの関数を用いて、日本語文字列を描画する。」手続き

「③ ②で作成した日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップと、Openglの関数を用いて、日本語文字列を描画する。」手続きは、

1. glColor関数呼び出しで文字色を指定する。
2. glRasterPos関数呼び出しでモデル座標系における描画位置（ラスターポジション）を指定する。
3. glPixelStorei( GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1 );を呼び出す。
4. ②で作成した日本語文字列のOpenGL用の白黒ビットマップを引数にして、glBitmap関数を呼び出す。

上記手続きにより、日本語文字列の文字以外の部分は透明、文字部分は指定した色、で描画されます。

「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスの作成

①②③の処理を一つのクラスにまとめ、さらに①②③の結果を再利用する仕組みを持ったクラスを作成します。
クラス宣言の内容は以下です。（クラス定義は OGLJText.cpp を参照）

class COGLJText { public: //! 基点位置 enum EORIGINALPOS { OP_LEFTTOP = 0, //!< 左上 OP_RIGHTTOP, //!< 右上 OP_LEFTBOTTOM, //!< 左下 OP_RIGHTBOTTOM, //!< 右下 }; // コンストラクタ、デストラクタ public: COGLJText( const TCHAR* pszFontName, float fFontSize, EORIGINALPOS eOriginPos = OP_LEFTBOTTOM ); virtual ~COGLJText(); // メンバ変数 public: protected: private: TCHAR m_szFontName[LF_FACESIZE]; //!< フォント名（LOGFONTのlfFaceNameの仕様により、文字列の長さはヌル文字含めてLF_FACESIZE(=32)） float m_fFontSize; //!< フォントサイズ EORIGINALPOS m_eOriginPos; //!< 基点位置 HFONT m_hFont; //!< フォントハンドル GLuint m_uiDisplayListIndex; //!< ディスプレイリストインデックス TCHAR* m_pszString; //!< 描画文字列 // メンバ関数 public: //↓↓↓アクセサ↓↓↓ float GetFontSize() const { return m_fFontSize; } //!< フォントサイズの取得 void SetFontSize( float fFontSize ) { if( m_fFontSize == fFontSize ){ return; } DeleteDisplayList(); if( m_hFont ){ DeleteObject( m_hFont ); m_hFont = NULL; } m_fFontSize = fFontSize; } //!< フォントサイズの設定 const TCHAR* GetFontName() const { return m_szFontName; } //!< フォント名の取得 void SetFontName( const TCHAR* pszFontName ) { if( NULL != pszFontName && 0 == _tcscmp( m_szFontName, pszFontName ) ){ return; } DeleteDisplayList(); if( m_hFont ){ DeleteObject( m_hFont ); m_hFont = NULL; } if( NULL == pszFontName || 0 == _tcscmp( _T(""), pszFontName ) ) { _tcsncpy_s( m_szFontName, LF_FACESIZE, _T("ＭＳ ゴシック"), _TRUNCATE ); } else { _tcsncpy_s( m_szFontName, LF_FACESIZE, pszFontName, _TRUNCATE ); } } //!< フォント名の設定 EORIGINALPOS GetOriginPos() const { return m_eOriginPos; } //!< 基点位置の取得 void SetOriginPos( const EORIGINALPOS eOriginPos ){ m_eOriginPos = eOriginPos; } //!< 基点位置の設定 //↑↑↑アクセサ↑↑↑ public: void Format( const TCHAR* fmt, ... ); void Render(); protected: private: void DeleteDisplayList(); };

このクラスを使用すると、

1. フォントの名前、フォントの大きさ、文字列ビットマップの基点の位置（glRasterPosで指定した座標値に、文字列ビットマップの４隅のどこをあわせるか）を指定して、「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスオブジェクトを生成する。
2. Format関数呼び出しで、描画する文字列を指定する。
3. glColor関数呼び出しで、文字色を指定する。glRasterPos関数呼び出しで、描画位置（ラスターポジション）を指定する。
4. Render関数呼び出しで、文字列を描画する。

という手続きで、日本語文字列を描画することができます。
①②③の処理の結果の再利用は、クラス使用者からは隠蔽されます。
（フォントも文字列も変わらないのであれば、２回目以降の描画時には、ディスプレイリスト化されたものを呼び出すので、①②③の処理は行われません。
　フォントが変わらず、文字列だけが変わるのであれば、２回目以降の描画時には、フォントオブジェクトは再利用されるので、フォントオブジェクトの作成処理は行われません。）
（「文字色の指定（③-1）」「描画位置の指定（③-2）」は、このクラスの仕事ではないという仕様です。）

OGLJText.lzh（OGLJText.cpp, OGLJText.h）

「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスの利用例

作成した「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスを、モデルビューワを作る(OpenGL+MFC) (Visual C++ 2005版)　のプログラムに、組み込んでみます。

「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスを組み込む前の、モデルビューワソースファイル
ModelViewerOpenGLMFC2005_16_src.lzh

プロジェクトを開く

ModelViewerOpenGLMFC2005_16_src.lzh　を解凍し、モデルビューワプロジェクトを開きます。

「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスファイルをプロジェクトに追加

OGLJText.cpp
OGLJText.h
をモデルビューワプロジェクトフォルダにコピーします。

「メニュー／プロジェクト／既存項目の追加」を選択します。
OGLJText.cpp
OGLJText.h
を追加します。

ピックOpenGLビュークラスのメンバ変数の宣言の編集

OpenGLPickView.h に
#include "OGLJText.h"
を追加します。
OpenGLPickView.h のピックOpenGLビュークラス定義にCOGLJTextクラスオブジェクトメンバ変数（３つの軸の先端テキストと、１つの描画速度テキスト）の宣言を追加します。

// OpenGLPickView.h : COpenGLPickView クラスのインターフェイス // #pragma once //#include "OpenGLTrackView.h" #include "OpenGLLightView.h" #include "OGLJText.h" （・・・略・・・） class COpenGLPickView : public COpenGLLightView { // メンバ変数 private: protected: unsigned int m_auiName_pick[NAMEARRAYSIZE]; COGLJText* m_pOGLJText_x; COGLJText* m_pOGLJText_y; COGLJText* m_pOGLJText_z; COGLJText* m_pOGLJText_drawrate; （・・・以下略・・・）

ピックOpenGLビュークラスのコンストラクタ、デストラクタの編集

OpenGLPickView.h のピックOpenGLビュークラスのコンストラクタ、デストラクタに、COGLJTextクラスオブジェクトメンバ変数の初期化処理および終了処理を追加します。

COpenGLPickView::COpenGLPickView() { // TODO: 構築コードをここに追加します。 memset( m_auiName_pick, 0x00, NAMEARRAYSIZE * sizeof(unsigned int) ); m_pOGLJText_x = new COGLJText( _T("ＭＳ ゴシック"), 16, COGLJText::OP_LEFTTOP ); m_pOGLJText_x->Format( _T("左上合わせ") ); m_pOGLJText_y = new COGLJText( _T("ＭＳ ゴシック"), 12, COGLJText::OP_LEFTBOTTOM ); m_pOGLJText_y->Format( _T("左下合わせ\nＭＳ ゴシック\n複数行文字列も大丈夫") ); m_pOGLJText_z = new COGLJText( _T("ＭＳ ゴシック"), 8, COGLJText::OP_RIGHTTOP); m_pOGLJText_z->Format( _T("右上合わせ。右合わせは右側に隙間ができることがある") ); m_pOGLJText_drawrate = new COGLJText( _T("ＭＳ 明朝"), 20, COGLJText::OP_RIGHTBOTTOM ); } COpenGLPickView::~COpenGLPickView() { delete m_pOGLJText_x; delete m_pOGLJText_y; delete m_pOGLJText_z; delete m_pOGLJText_drawrate; }

RenderSceneの編集

• ３つの軸の先端テキストに対する、色指定、描画位置指定、描画、の処理の追加
• 描画速度テキストに対する、色指定、描画位置指定、描画、の処理の追加

を反映させ、OpenGLPickView.cpp の COpenGLPickView::RenderScene関数 の内容を以下のようにします。

bool COpenGLPickView::RenderScene() { DWORD dwTimeStart = ::timeGetTime(); RenderObjects( RM_RENDER, NULL ); // 軸の先端に日本語文字列の描画 { glColor3f( 1.0, 0.0, 1.0 ); // ピンク glRasterPos3f( 10.0, 0.0, 0.0 ); m_pOGLJText_x->Render(); glColor3f( 0.0, 1.0, 1.0 ); // 水色 glRasterPos3f( 0.0, 10.0, 0.0 ); m_pOGLJText_y->Render(); glColor3f( 1.0, 1.0, 0.0 ); // 黄色 glRasterPos3f( 0.0, 0.0, 10.0 ); m_pOGLJText_z->Render(); } DWORD dwTimeStop = ::timeGetTime(); DWORD dwLapse = dwTimeStop - dwTimeStart; if( 0 == dwLapse ) { dwLapse = 1; // ゼロ割防止 } CString strFps; strFps.Format( _T("%5d[fps] ( %6.4lf[spf] )"), (int)( 1000.0 / dwLapse + 0.5), dwLapse/1000.0 ); CStatusBar* pStatusB = (CStatusBar *)AfxGetMainWnd()->GetDescendantWindow(AFX_IDW_STATUS_BAR); pStatusB->SetPaneText( 0, strFps ); // 画面右下に描画速度結果値の描画 { m_pOGLJText_drawrate->Format( _T("右下合わせ\nＭＳ 明朝\n描画位置固定\n%5d[fps] ( %6.4lf[spf] )"), (int)( 1000.0 / dwLapse + 0.5), dwLapse/1000.0 ); glColor3f( 0.5, 0.5, 0.5 ); // 灰色 glMatrixMode(GL_PROJECTION); glPushMatrix(); glLoadIdentity(); glOrtho( 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, -1.0, 1.0 ); // 画面の左上隅が(0,0) になり、右下隅が(2,2)になる視野角錐台。 glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glPushMatrix(); glLoadIdentity(); glPushAttrib(GL_ENABLE_BIT ); glDisable( GL_DEPTH_TEST ); //glDisable( GL_CULL_FACE ); glRasterPos3f( 2.0, 2.0, 0.0 ); // 画面の右下隅 m_pOGLJText_drawrate->Render(); glPopAttrib(); glPopMatrix(); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glPopMatrix(); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); } return true; }

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

実行

起動直後


３つの軸の先端テキストは、トラッキング（マウス操作による描画領域の回転、拡大縮小、平行移動）操作に追従し、描画位置が変わります。
描画速度テキストは、トラッキングにより、描画速度値の文字列が変わりますが、描画位置は変わりません。

ダウンロード

「OpenGLで日本語文字列を描画する」クラスを組み込み後の、モデルビューワソースファイル
ModelViewerOpenGLMFC2005_16_OGLJText_src.lzh