MFC OpenGL标签云（转）

初识标签云是在去年年末，一看到这个应用我就特别感兴趣。还记得08年在北京做Mobile应用的时候就在想，是不是可以通过某种方式做界面扩展，让相对狭小的手机屏幕只显示有效部分，而扩展部分可以在屏幕以外，通过某种方式将他们调到屏幕以内。后来证实做这种思考的人不只是我自己，因为现在划屏应用已经是移动终端的基本应用模式了。当时也想过能不能在纵向做界面延伸，让界面深入到屏幕里面，要知道那可是无限的空间，不过没有想到什么好的方式。见到标签云的那一刻，我知道这就是我想要的，所以当时我就决定用OpenGL模拟一下，然后拿出来和大家共同探讨，看看有没有可能做成一个更成熟些应用。不过过年回来工作比较忙，所以也就搁置了。这两天刚阶段性的完成一个项目，所以得了空可以写这篇博客。
要实现功能就要先分析原理，通过使用和观察我觉得标签云的每一个标签都分布在一个球体上，球在视平面上的投影是一个圆，而整个球就根据鼠标和这个投影圆的位置关系不同而旋转。鼠标离圆心越远转速愉快，反之则越慢。球体旋转是围绕一根通过球心且与视平面平行的转轴进行的，鼠标和投影圆圆心的位置关系同样控制者转轴的方向，那就是转轴垂直于投影圆圆心和鼠标的连线。最后一点，旋转过程总是迎着鼠标进行。
知道了基本原理就要开始分析算法了，实现三维空间用OpenGL这自不必说，我曾经写过一篇日志《OpenGL控件》介绍了一个内置OpenGL基本框架环境的自定义控件，这次就是极基于这个控件的一个扩展应用。我还曾经在《三维向量类》一文中介绍过我自己写的一个进行三维程序设计时很实用的向量类CVector，当然这次建模还是要依靠它。唯一的问题是OpenGL对于中文支持的不好，有没有什么方法可以方便的显示中文呢？我这里采用的方法是在内存中生成一张文字的贴图，然后用Alpha混合的方式赋予一个plan，这样就可以利用系统字库在OpenGL中显示各种类型丰富的文字了。好了，主要问题都解决了，开始写代码。
首先定义一个结构体来代表标签元中的一个标签：

 typedef struct    tagTAGNODE{ CVector     m_vtrPos;   // 标签位置   float       m_fWidth,   // 标签长                m_fHeight;  // 标签宽    UINT        m_uTexture;     // 贴图号}CloudTag, *lpCloudTag;

然后在COpenGLCtrl里维护一个CloudTag数组用来管理所有标签，也就是整个云。函数AddCloud用来添加一个标签，其代码如下：

 view plaincopyprint?void COpenGLCtrl::AddCloud(CString strName, COLORREF clrText, CString strFontName, int nPointSize, int nWeight, UINT uCharset)  {      int         nMode;      CSize       sizeText;      CRect       rectTag;      CBitmap     bitmapTemp, *pOldBitmap;      CFont       fontTag, *pOldFont;      COLORREF    clrOld;      LOGFONT     lf;      CDC*        pDC         = GetDC();      CDC*        pMemDC      = new CDC;      lpCloudTag  pCloudTag   = new CloudTag;      int         nExtend     = 5;      float       fTemp;  

    //设置字体       memset(&lf, 0, sizeof(LOGFONT));  

    //设置字体样式       wcscpy_s(lf.lfFaceName, strFontName);      lf.lfHeight  = nPointSize;      lf.lfWeight  = nWeight;      lf.lfCharSet = uCharset;  

    fontTag.CreateFontIndirect(&lf);  

    //创建位图内存       pMemDC->CreateCompatibleDC(pDC);      pOldFont    = pMemDC->SelectObject(&fontTag);      nMode       = pMemDC->SetBkMode(TRANSPARENT);      clrOld      = pMemDC->SetTextColor(clrText);  

    sizeText    = pMemDC->GetTextExtent(strName, strName.GetLength());      pCloudTag->m_fWidth      = float(sizeText.cx+nExtend)/40;      pCloudTag->m_fHeight = float(sizeText.cy+nExtend)/40;      rectTag.SetRect(0, 0, sizeText.cx+nExtend, sizeText.cy+nExtend);  

    bitmapTemp.CreateCompatibleBitmap(pDC, rectTag.Width(), rectTag.Height());      pOldBitmap  = pMemDC->SelectObject(&bitmapTemp);  

    //填充客户区       pMemDC->DrawText(strName, strName.GetLength(), rectTag, DT_SINGLELINE|DT_CENTER|DT_VCENTER);      pMemDC->SetBkMode(nMode);      pMemDC->SelectObject(pOldFont);      pMemDC->SelectObject(pOldBitmap);      pMemDC->SetTextColor(clrOld);      delete  pMemDC;  

    BITMAP      bmData;      bitmapTemp.GetBitmap(&bmData);      unsigned char*  pData   = new unsigned char[bmData.bmWidthBytes*bmData.bmHeight];      bitmapTemp.GetBitmapBits(bmData.bmWidthBytes*bmData.bmHeight, pData);      for(int i=0; i<bmData.bmWidth; i++)      {          for(int j=0; j<bmData.bmHeight; j++)          {              if(pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes]!=0 || pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes+1]!=0 || pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes+2]!=0)                  pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes+3]=255;          }      }      glGenTextures(1, &pCloudTag->m_uTexture);      glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, pCloudTag->m_uTexture);      gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D, 4, bmData.bmWidth, bmData.bmHeight, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, pData);  

    delete  pData;  

    fTemp   = (rand()%50)/10.0f+3;      pCloudTag->m_vtrPos  = CVector(0, 0, fTemp);      fTemp   = (rand()%360-180)/360.0f;      pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(fTemp, CVector(1, 0, 0));      fTemp   = (rand()%360-180)/360.0f;      pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(fTemp, CVector(0, 1, 0));      fTemp   = (rand()%360-180)/360.0f;      pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(fTemp, CVector(0, 0, 1));      m_tcDemo.Add(pCloudTag);  }  

void COpenGLCtrl::AddCloud(CString strName, COLORREF clrText, CString strFontName, int nPointSize, int nWeight, UINT uCharset){ int         nMode;    CSize       sizeText; CRect       rectTag;  CBitmap     bitmapTemp, *pOldBitmap;  CFont       fontTag, *pOldFont;   COLORREF    clrOld;   LOGFONT     lf;   CDC*        pDC         = GetDC();   CDC*        pMemDC      = new CDC;   lpCloudTag  pCloudTag   = new CloudTag;  int         nExtend     = 5; float       fTemp;

    //设置字体    memset(&lf, 0, sizeof(LOGFONT));

    //设置字体样式  wcscpy_s(lf.lfFaceName, strFontName); lf.lfHeight  = nPointSize;   lf.lfWeight  = nWeight;  lf.lfCharSet = uCharset;

   fontTag.CreateFontIndirect(&lf);

    //创建位图内存  pMemDC->CreateCompatibleDC(pDC);   pOldFont    = pMemDC->SelectObject(&fontTag); nMode       = pMemDC->SetBkMode(TRANSPARENT); clrOld      = pMemDC->SetTextColor(clrText);

    sizeText    = pMemDC->GetTextExtent(strName, strName.GetLength());    pCloudTag->m_fWidth      = float(sizeText.cx+nExtend)/40;    pCloudTag->m_fHeight = float(sizeText.cy+nExtend)/40;    rectTag.SetRect(0, 0, sizeText.cx+nExtend, sizeText.cy+nExtend);

  bitmapTemp.CreateCompatibleBitmap(pDC, rectTag.Width(), rectTag.Height());    pOldBitmap  = pMemDC->SelectObject(&bitmapTemp);

    //填充客户区   pMemDC->DrawText(strName, strName.GetLength(), rectTag, DT_SINGLELINE|DT_CENTER|DT_VCENTER);   pMemDC->SetBkMode(nMode);  pMemDC->SelectObject(pOldFont);    pMemDC->SelectObject(pOldBitmap);  pMemDC->SetTextColor(clrOld);  delete  pMemDC;

 BITMAP      bmData;   bitmapTemp.GetBitmap(&bmData);    unsigned char*  pData   = new unsigned char[bmData.bmWidthBytes*bmData.bmHeight];    bitmapTemp.GetBitmapBits(bmData.bmWidthBytes*bmData.bmHeight, pData); for(int i=0; i<bmData.bmWidth; i++) {     for(int j=0; j<bmData.bmHeight; j++)        {         if(pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes]!=0 || pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes+1]!=0 || pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes+2]!=0)             pData[i*4+j*bmData.bmWidthBytes+3]=255;        } } glGenTextures(1, &pCloudTag->m_uTexture);  glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, pCloudTag->m_uTexture);   gluBuild2DMipmaps(GL_TEXTURE_2D, 4, bmData.bmWidth, bmData.bmHeight, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, pData);

 delete  pData;

  fTemp   = (rand()%50)/10.0f+3;  pCloudTag->m_vtrPos  = CVector(0, 0, fTemp);  fTemp   = (rand()%360-180)/360.0f;   pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(fTemp, CVector(1, 0, 0));   fTemp   = (rand()%360-180)/360.0f;   pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(fTemp, CVector(0, 1, 0));   fTemp   = (rand()%360-180)/360.0f;   pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(fTemp, CVector(0, 0, 1));   m_tcDemo.Add(pCloudTag);

这个函数是生成标签的核心函数，在程序里标签表现出来的形式就是文本，所以函数支持对文本的几乎一切定制，这包括内容、颜色、字体、字号、样式等。函数首先会创建一个字体，然后根据文本内容需要的大小创建一个内存位图，将文字绘制于这个位图之上。准备好文字的位图就要通过它来制作材质了，这里有一个问题，位图是没有Alpha通道的，怎么办呢，有没有什么相对简单的方法处理呢？这里我的处理方法是这样的，看代码，通过GetBitmap获取位图信息然后观察bmData.bmWidth和bmData.bmWidthBytes的值，可以发现bmWidthBytes是bmWidth的四倍。原来位图在内存里是以RGBA的方式存储的，所以通过GetBitmapBits获取到的数据就是4位的。众所周知，内存位图创建时是黑色的，这里我认定标签文字不能为黑色，所以检测数据如果是黑色的就把Alpha设为透明，不是就设为不透明，然后创建贴图。最后设置向量，在一个范围内随机生成一个长度做一个指向屏幕外的向量，在以x、y、z三个轴随机旋转一个角度，这样就完成了一个标签的建模。
渲染的部分很简单，就是常规的OpenGL绘制，只不过加上了材质设置了Alpha透明。其实这个Demo做的比较粗糙，文字周围存在黑边，不过做这个例子不是特别追求表现所以也就没有特别处理，代码如下：

 view plaincopyprint?void COpenGLCtrl::OnPaint()   {      CPaintDC    dc(this);  

    //绘背景色       COLORREF    clrBkgnd    = GetSysColor(COLOR_BTNFACE);      glClearColor(float(GetRValue(clrBkgnd))/255, float(GetGValue(clrBkgnd))/255, float(GetBValue(clrBkgnd))/255, 0.0f);      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);  

    //设置场景坐标系       glLoadIdentity();      //设置观察点       gluLookAt(0, 0, 30, 0, 0, 0, 0, 1, 0);  

    INT_PTR nCount  = m_tcDemo.GetCount();      for(int i=0; i<nCount; i++)      {          lpCloudTag  pCloudTag   = m_tcDemo.GetAt(i);  

        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, pCloudTag->m_uTexture);          glEnable(GL_BLEND);          glEnable(GL_ALPHA_TEST);          glAlphaFunc(GL_GREATER, 0.1f);          glBegin(GL_QUADS);          glTexCoord2i(0, 0), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX-pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY+pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);          glTexCoord2i(1, 0), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX+pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY+pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);          glTexCoord2i(1, 1), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX+pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY-pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);          glTexCoord2i(0, 1), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX-pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY-pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);          glEnd();          glDisable(GL_ALPHA_TEST);          glDisable(GL_BLEND);  

    }  

    //翻页       SwapBuffers(m_pDC->m_hDC);  }  

void COpenGLCtrl::OnPaint() {  CPaintDC    dc(this);

   //绘背景色    COLORREF    clrBkgnd    = GetSysColor(COLOR_BTNFACE);    glClearColor(float(GetRValue(clrBkgnd))/255, float(GetGValue(clrBkgnd))/255, float(GetBValue(clrBkgnd))/255, 0.0f);   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

 //设置场景坐标系 glLoadIdentity(); //设置观察点   gluLookAt(0, 0, 30, 0, 0, 0, 0, 1, 0);

  INT_PTR nCount  = m_tcDemo.GetCount();   for(int i=0; i<nCount; i++) {     lpCloudTag  pCloudTag   = m_tcDemo.GetAt(i);

       glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, pCloudTag->m_uTexture);       glEnable(GL_BLEND);       glEnable(GL_ALPHA_TEST);      glAlphaFunc(GL_GREATER, 0.1f);        glBegin(GL_QUADS);        glTexCoord2i(0, 0), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX-pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY+pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);      glTexCoord2i(1, 0), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX+pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY+pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);     glTexCoord2i(1, 1), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX+pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY-pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);      glTexCoord2i(0, 1), glVertex3f(pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorX-pCloudTag->m_fWidth/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorY-pCloudTag->m_fHeight/2, pCloudTag->m_vtrPos.m_fVectorZ);       glEnd();      glDisable(GL_ALPHA_TEST);     glDisable(GL_BLEND);

    }

   //翻页  SwapBuffers(m_pDC->m_hDC);}

剩下的事情就是鼠标控制和动画实现了，由于我的向量类很好的支持了旋转功能，而且标签云建模就是通过向量实现的，所以这一步也就好说了。所有标签都是通过以原点为起点的向量定位的，所以转轴也是通过原点的在XOZ面上的向量。在OnMouseHover中计算状态和转速，然后在OnTimer里旋转每个标签的向量就是了，代码如下：

view plaincopyprint?LRESULT COpenGLCtrl::OnMouseHover(WPARAM wParam, LPARAM lParam)  {      CRect   rectView;      CPoint  point;  

    GetWindowRect(rectView);      GetCursorPos(&point);  

    m_vtrRotate.SetVector(float(-point.x), float(point.y), 0, -float(rectView.right+rectView.left)/2, float(rectView.bottom+rectView.top)/2, 0);      m_vtrRotate.Rotate(-PI/2, CVector(0, 0, 1));  

    m_fAngle    = m_vtrRotate.GetMod()/2000;      return 1;  }  

LRESULT COpenGLCtrl::OnMouseHover(WPARAM wParam, LPARAM lParam){    CRect   rectView; CPoint  point;

  GetWindowRect(rectView);  GetCursorPos(&point);

   m_vtrRotate.SetVector(float(-point.x), float(point.y), 0, -float(rectView.right+rectView.left)/2, float(rectView.bottom+rectView.top)/2, 0);    m_vtrRotate.Rotate(-PI/2, CVector(0, 0, 1));

    m_fAngle    = m_vtrRotate.GetMod()/2000; return 1;}[cpp] view plaincopyprint?void COpenGLCtrl::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent)  {      switch(nIDEvent)      {      case TIMER_MOVE:          {              if(m_fAngle==0)                  return;  

            INT_PTR nCount  = m_tcDemo.GetCount();              for(int i=0; i<nCount; i++)              {                  lpCloudTag  pCloudTag   = m_tcDemo.GetAt(i);                  pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(m_fAngle, m_vtrRotate);                  Invalidate();              }          }break;      }  

    CWnd::OnTimer(nIDEvent);  }  

void COpenGLCtrl::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent){    switch(nIDEvent)  { case TIMER_MOVE:      {         if(m_fAngle==0)             return;

         INT_PTR nCount  = m_tcDemo.GetCount();           for(int i=0; i<nCount; i++)         {             lpCloudTag  pCloudTag   = m_tcDemo.GetAt(i);             pCloudTag->m_vtrPos.Rotate(m_fAngle, m_vtrRotate);             Invalidate();         }     }break;   }

CWnd::OnTimer(nIDEvent);
} 到此基本的功能就已经全部实现了，在我的资源里上传了这个Demo有兴趣朋友可以下载研究一下，有什么好的想法可以和我进一步交流。做这个东西，写这篇文章权当抛砖引玉，希望能给大家些灵感，从三维的角度作出有更好用户体验的界面设计。最后贴一个效果图，见笑见笑。
[img][/img]

转（http://blog.csdn.net/xianglitian/article/details/6590687）

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