关于Direct3D11里汉字显示的一些思考

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作者：毛星云 邮箱： happylifemxy@163.com

这篇文章里，浅墨希望与大家一起探讨一下Direct3D11中关于字体显示的一些问题。一、关于Direct2D与DirectWrite先讲讲Direct2D和DirectWrite吧，下面关于字体讨论的时候有涉及到的地方。首先，Direct2D，它是DirectX11附带着发布的全新的二维图形API。顾名思义，看到Direct2D立马想到了它的大哥Direct3D。的确，Direct2D就是仿照着Direct3D来设计的，一款支持硬件加速的即时模式的二维图形API，因为支持硬件加速，Direct2D跑起来比GDI，GDI+效率都高。Direct2D用于取代DirectDraw，可用于2D游戏开发，但是目前世界范围内对Direct2D研究热情似乎不高。关于DirectWrite，它也是DirectX11中的新组件，主要是配合Direct2D使用，用于Direct2D应用程序中的字体和文字渲染。

二、Direct3D11里文字显示的一些讨论然后我们就开始正题，Direct3D11中关于文字显示方案的一些讨论，特别是汉字的显示问题。Direct3D11中微软非常奇葩地移除了ID3DXFont这个在Direct3D 9中非常好用的字体接口，这样导致了目前的Direct3D11中竟然没有一个官方的字体解决方案- -,这真心不科学。要在Direct3D11中显示文字，除去那已经在DirectX11中离我们远去的D3DXFont接口，我们还可以想到的字体解决方案主要就以下三种（且不管方法正不正确，我们先把他们列举出来）：第一种方案，用子图形贴图的方式。第二种方案，与GDI/GDI+进行交互，使用GDI/GDI+中虽然相对Direct3D来说低效，却五脏俱全的2D字体体系。第三种方案，使用DirectX11中专门设计用来加强Windows中2D文字显示质量的全新API——DirectWrite。下面我们按上面的三种解决方案分别来进行一个小小的分析。第一种方案，用子图形贴图的方式解决Direct3D11里文字显示的问题。没错，这个是目前使用最广泛的Direct3D11文字解决方案。这种方案理解起来很简单，就是我们实际上在屏幕上贴出的是图片，而这些图片的内容就是一个个字母，这些图片组合在一起，就成了一段段的文字。正所谓巧妇难为无米之炊，说到图片，就必须有图片素材文件。使用这种方案需要准备如下所示的纹理素材：


关于使用方法的细节，我们可以参考下面这张图片：



很容易理解，如果要显示“D”字母，就把素材文件中“D“字母所在的矩形区域贴到文字需要显示的地方，这样就完成了D字母的显示。
然后，问题就来了，我们可以看到，英文也就那26个字母，算上大写小写，阿拉伯数字，符号等等，需要的也就是数量不超过100个的字体元。然而中文怎么办？中华浩浩荡荡上下五千年，厚重的文化底蕴孕育了浩如烟海、动辄数千的汉字，且不说还有繁体字，古体字……所以，第一种方案总结一下——Direct3D11中想用子图形贴图方式作为显示汉字的方案有待考究。且我们不要被这忙忙多的汉字吓到。来看一下，这种字体图集的做法，可以使用GDI/GDI+的字体绘制API函数，配合FreeType（TTF字体），将某种特定字体的每个字母元（单个汉字）渲染到一张纹理图集上。然后制作出来的纹理图集可以作为cache使用，进行字体的显示。汉字虽然多，但是按理来说，是可以实现的。实现代码如下：

void SpriteBatch::DrawString(ID3D11DeviceContext* dc,  	FontSheet& fs,  	const std::wstring& text,  	const POINT& pos,  	XMCOLOR color)  {  	BeginBatch(fs.GetFontSheetSRV());  	UINT length = text.length();  	int posX = pos.x;  	int posY = pos.y;  	// For each character in the string...  	for(UINT i = 0; i < length; ++i)  	{  		WCHAR character = text[i];  		// Is the character a space char?  		if(character == ' ')  		{  			posX += fs.GetSpaceWidth();  		}  		// Is the character a newline char?  		else if(character == '\n')  		{  			posX = pos.x;  			posY += fs.GetCharHeight();  		}  		else  		{  			// Get the bounding rect of the character on the fontsheet.  			const CD3D11_RECT& charRect = fs.GetCharRect(character);  			int width = charRect.right - charRect.left;  			int height = charRect.bottom - charRect.top;  			// Draw the character sprite.  			Draw(CD3D11_RECT(posX, posY,  				posX + width,  				posY + height),  				charRect,  				color);  			// Move to the next character position.  			posX += width + 1;  		}  	}  	EndBatch(dc);  }

第二种方案，我们可以让Direct3D11与GDI/GDI+进行交互，使用GDI/GDI+中虽然相对Direct3D来说低效，却五脏俱全的2D字体体系。是的，与GDI/GDI+进行交互是目前Direct3D11里汉字显示主流方案，但是执行效率差强人意，个人觉得完全没有Direct3D 9中的ID3DXFont字体接口用起来舒服。第三种方案，在Direct3D11中使用DirectX11中专门设计用来加强Windows中2D文字显示质量的全新API——DirectWrite。这种方法行不行得通呢？答案是不行的，这种方案不可取。目前Direct3D11无法直接与Direct2D/DirectWrite进行交互。很有意思的是，Direct3D 10同样也不能直接与Direct2D/DirectWrite交互，而Direct3D 10.1却可以通过GXDI进行共享表面来实现，浅墨记得好像Direct2D/DirectWrite就是在Direct3D 10.1的架构上进行开发的，所以他们的关系才会如此微妙。总结起来就是，目前Direct3D11中可以使用的汉字显示解决方案，第一种与第二种方案都可以。最后提一点，关于第三种方案，在Windows 8中倒是可以实现Direct3D与Direct2D(DirectWrite)之间的交互，这里有一个微软提供的代码示例可以下载：Direct3D-Direct2D interop sample 运行环境：Windows 8 ，VS2012不过鉴于目前Windows 8操作系统微不足道的市场占有率，我们也就把这种方式暂时忽略了。