基于VxWorks的OpenGL图形界面开发

■耍：提出一种基于ＶｘＷｏｒｋｓ的ＯｐｅｎＧＬ图形界面开发方法。研究ＶｘＷｏｒｋｓ下的ＯｐｅｎＧＬ图ห้องสมุดไป่ตู้解决方案及汉字生成的摹本原理，提取 字符的点阵信息生成点阵字体，使用ＦｒｅｅＴｙｐｅ产生矢量字体。将字俸以ＯｐｅｎＧＬ的方式绘制在图形中，实现基于ＶｘＷｏｒｋｓ的中文图形界 面。应用结果表明，该方法具有町行性和实用性。 美健诃：ＶｘＷｏｒｋｓ操作系统；点阵字体；矢量字体；中文图形界面
（２）利用ＦｒｅｅＴｙｐｅ这个开放源代码的字体引擎，不用关心 ＴｒｕｅＴｙｐｅ字库文件格式，使用ＦｒｅｅＴｙｐｅ的应用编程接口（ＡＰＩ） 就可以完成大部分工作。而且ＦｒｅｅＴｙｐｅ软件可以编译运行在 Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｌｉｎｕｘ、ＶｘＷｏｒｋｓ、ｗｉｎＣＥ等多种平台下。因此， 采用这种方法来解决矢量汉字输出问题比较理想。
矢量字体１４１有许多种类，本文研究一种由Ｔｒｕｅ—Ｔｙｐｅ字库
产生的字体（简称ＴｒｕｅＴｙｐｅ字体呤１），也是Ｗｉｎｄｏｗｓ常用的字 体。它是一种基于轮廓技术的字体，字体信息是用直线段， 二次贝塞尔曲线来描述的，这使得它们比其他矢量的字体更 容易处理，保证了屏幕与打印输出的一致性；同时，可以随 意缩放、旋转而不必担心会出现锯齿，这也是矢量字体相对 于点阵字体无可比拟的优越性所在。 ３．２．２ 实现方法
２．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｘｉａｎｇｊｉ—Ｈａｉｄｕｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．。Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１００，Ｃｈｉｎａ）
ＩＡｂｓｔｎｃｔｌ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＯｐｅｎＧＬ ｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶｘＷｏｒｋｓ ｇｒａｐｈｉｃ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ＯｐｅｎＧＬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ Ｃ１１ｉｎｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓ ｓｔＩｌｄｉｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶｘＷｏｒｋｓ．Ｔｈｅ ｄｏｔ ｍａｍｘ ｔｈａｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓ ｐｉｃｋｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｃｒｅａｔｅ ｒａｓｔｅｒ ｆｏｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｆｏｎｔ ｉｓ ｃｒｅａｔｅ‘Ｊ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ＦｒｅｅＴｙｐｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｎｔ ０１１ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｉｃ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯｐｅｎＧＬ，ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｌ ＶｘＷｏｒｋｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｒａｓｔｅｒ ｆｏｎｔ；ｖｅｃｔｏｒ ｆｏｎｔ；Ｃｈｉｎｅｓｅ ｇｒａｐｈｊｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
３中文汉字处理
国家标准的汉字字符集在汉字操作系统中是以汉字库的 形式提供的，并对汉字库结构作了统一规定，既将字库分成 ９４个区，每个Ⅸ有９４个汉字。因此，每个汉字就有唯一的 识别码，称为区位码。通过汉字的区位码町以计算出该汉字 在字库中的位置，从面找到该汉字的字模。汉字字模的提供
作者筒介：薛娟（１９７９－），女，讲师、硕ｉ：，主研方向：图形图像 处理，数据结构及算法；李旭勇，工程师、硕士 收稿日期：２０１０－０５·２４ Ｅ－ｍａｉｈ ｘｕｅｊｕａｎ８１５８＠１６３．ｃｏｒｎ
图形用户界面是建立在硬件和操作系统之上的人机界 面，但ＶｘＷｏｒｋｓ并没有提供一种现成的图形解决方案和汉字 环境。要实现基于ＶｘＷｏｒｋｓ的中文图形界面首先要建立图形 用户界面，在此基础上进一步实现中文显示。在本文中，基 于ＶｘＷｏｒｋｓ的图形解决方案采用的是ＯｐｅｎＧＬ图形开发界面。
ＯｐｅｎＧＬ是主要由美国Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ公司开发的编程 接Ｉ：１，用于三维图形处理。ＯｐｅｎＧＬ是开放的图形库，与微 软的ＤｉｒｅｃｔＸ一样，是应用最广泛的图形库之一。本文中的
２ ＶｘＷｏｒｋｓ图形解决方案
实时性是对嵌入式应用的ｔ要要求，为使操作系统占用 资源少、实时性好，一般与图形有关的处理都不包含在嵌入 式系统中。ＶｘＷｏｒｋｓ的实时内核Ｗｉｎｄ提供了基本的多任务 环境和对任务的管理，但作为嵌入式操作系统，为了尽量减 小嵌入到实际硬件系统中运行内核的大小和增加应用软件的 灵活性，Ｗｉｎｄ内核本身不包含图形用户界面，也没有提供对 中文的支持。
本文选择从Ｍｅｓａ移植ＯｐｅｎＧＬ函数库（Ｍｅｓａ是一个 ＯｐｅｎＧＬ的开源实现软件），实现ＯｐｅｎＧＬ下的１００多个标准 函数以及ＤＲＩ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｅｎｄｅｒ ｌｎｆｒａｓｔｕｒｅ）的主要部分：ｘ服务 器，直接显示客户（ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｃｌｉｅｎｔ），内核层的设备驱 动程序，三维应用程序就是通过这三者的共同协作完成高性 能的显示。其中，Ｍｅｓａ所实现的ＯｐｅｎＧＬ标准函数比较容易 进行移植，移植时的难点在于支持３Ｄ驱动的硬件加速的实 现，ＤＲＩ负责完成三维的底层驱动及加速，在将其移植到 ＶｘＷｏｒｋｓ的过程中，客户及服务器部件对应到ＶｘＷｏｒｋｓ的应 用程序和ｗｉｎｄＭＬ子系统，而比较关键的部分则是内核层的 驱动程序的移植，注意内存的管理、任务的调度方式。
（２）把景物模型放在三维空间中的合适的位置，并且设置 视点（ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ）以观察所感兴趣的景观。
（３）计算模型中所有物体的色彩，其中的色彩根据应用要 求来确定，同时确定光照条件、纹理粘贴方式等。
（４）把景物模型的数学描述及其色彩信息转换至计算机 屏幕上的像素，这个过程即光栅化。
中文图形界面采用针对ＶｘＷｏｒｋｓ嵌入式操作系统的ＯｐｅｎＧＬ 包，即ＯｐｅｎＧＬ ｆｏｒ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ。显然， ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ属于ＯｐｅｎＧＬ的子集，主要用于嵌入式设备。
要实现一个ＶｘＷｏｒｋｓ的ＯｐｅｎＧＬ驱动，必须实现ＯｐｅｎＧＬ 核心库，并有选择地实现ＯｐｅｎＧＬ实用库、ＯｐｅｎＧＬ辅助库 和ＯｐｅｎＧＬ工具库‘２ｌ。
４ 中文图形界面的实现方法
ＯｐｅｎＧＬ是一个与硬件图形发生器的软件接口，它包括 １００多个图形操作函数，开发者可以利用这些函数来构造景 物模型、进行三维图形交互软件的开发。 ４．１ ＯｐｅｎＧＬ图形操作
在ＯｐｅｎＧＬ中进行主要的图形操作直至在计算机屏幕上 渲染绘制出三维图形景观的基本步骤如下：
（１）根据基本图形单元建立景物模型，并且对所建立的模 型进行数学描述（ＯｐｅｎＧＬ中把点、线、多边形、图像和位图 都作为基本图形单元）。
ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜ｆｏｎｔｓｉｚｅ；ｉ＋＋１ ｆｏｒ（ｊ＝０；ｊ＜ｃｏｕｎｔ；ｊ＋＋） ｆｏｒ（ｋ－－０；ｋ＜８：ｋ＋＋） ｉｆ（（（ｂｕｆｆｅｒ［ｉ‘ｃｏｕｎｔ＋ｊ】＞＞（７一ｋ））＆０ｘ１）！＝ＮＵＬＬ） ｛ ｔｃｍｐｘ＝ｐｏｓｉｔｉｏｎ—ｘ＋８１＋ｋ；
ｔｅｍｐｙ＝ｐｏｓｉｔｉｏｎ—ｙ—ｉ； ｇｌＢｅｇｉｎ（ＧＬ＿ＰＯＩＮＴＳ）； ｇｌＣｏｌｏｒ３ｆｖ（ｃｏｌｏｒ）； ｇｌＶｅｒｔｅｘ２ｆ（（ｔｅｍｐｘ），（ｔｅｍｐｙ））； ｇｌＥｎｄ０； ）
ＴｒｕｅＴｙｐｅ字体信息存储在ＴｒｕｅＴｙｐｅ字体文件中，这些文 件就是ＴｒｕｅＴｙｐｅ字库，ＶｘＷｏｒｋｓ下实现ＴｒｕｅＴｙｐｅ字体的汉
字输出目前有２种方法： （１）从最底层开发，需要研究ＴｒｕｅＴｙｐｅ字库文件的结构，
从字库文件中取出汉字的轮廓信息，利用系统绘图函数进行 绘制。ＴｍｅＴｙｐｅ字库文件格式比较复杂。处理工作量非常大。
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＯｐｅｎＧＬ Ｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶｘＷｏｒｋｓ
ＸＵＥ Ｊｕａｎｌ，ＬＩ Ｘｕ·ｙｏｎｇｚ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈｕｎａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＦｉｎａｎｃｅ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０２０５。Ｃｈｉｎａ；
一２６９－一
方式有２种：点阵字模与矢量字模。点阵字记录的是汉字的 点阵信息，通过画点画出整个汉字，而矢量字记录的是汉字 的轮廓点，在写字时通过将这些轮廓点连接、拟合和填充来 显示字。矢量字的优点是可以自由地缩放、旋转。 ３．１点阵汉字的实现原理 ３．１．１ 点阵汉字的检索方法
ＶｘＷｏｒｋｓ本身不支持中文，因此，也不包含中文字库， 要实现汉字显示必须首先将字库文件下载到目标机上。程序 中所有的中文都转化为该字符对应的内码，程序执行中需要 处理汉字时就根据其内码到字库中找相应的字模Ｄ１，以１６ｘ１６ 点阵字库“ＨＺＫｌ６”为例，“花”字的内码为０ｘａ８ｂｂ，则转 化的区码和位码分别为：
开始 ）
（ 结束
初始化ＴｒｃｅＴｙｐｅ库
建立ＴｒｕｅＴｙｐｅ字体
设置字体大小
Ｉ是否旋转
设置旋转矩阵
绘制字符图形
竺竺竺竺竺 ｌ
＋Ｎ
ｙ
指出字符的ｕｎｉｃ００ｅ码
获到字符轮廓
得到字符字形的偏移
置１矢量汉字的■出漉程
本文采用ＦｒｅｅＴｙｐｅ函数库从字库中获取字模，然后通过 ＯｐｅｎＧＬ的绘图函数，将汉字的轮廓点连接、拟合并进行颜 色填充，从而显示到屏幕上。
ｑｍ＝０ｘ８ａ－０ｘａ０，ｗｍ＝０ｘｂｂ－０ｘａ０
由此可以通过９４个区、每区９４位的汉字库结构及１个 汉字有１６ｘｉ６个点即３２ Ｂｙｔｅ的信息量来推算字模信息的偏 移量：
ｏｆｆｓｅｔ＝（９４ｘ（ｑｍ一１）＋（ｗｉｎ－１））ｘ３２ 根据这个偏移量可以在１６进制字库文件中读取字模。 ３．１．２点阵汉字的绘制方法 取得字模信息以后，需要过滤出点阵中每个点的信息 是０还是１，然后通过画点函数，在取值为ｌ处画点既可。 以１６ｘ１６点阵为例，ｆｏｎｔｓｉｚｅ为点阵字体大小，已经取得的点 阵信息为ｂｕｆｆｅｒ，则相关程序段如下：
ＦｒｅｅＴｙｐｅ是一个操作字体的函数库，可以处理多种矢量 字体，并为上层应用程序提供了一个统一的调甩接口。