数码相框——2、3、1 freetype库实现任意大小的字体 理论介绍

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COTENT

1、矢量字体文件原理

2、一个文字的显示过程

3、如何使用freetype

·· 1）包含头文件
·· 2）初始化库
·· 3）加载face对象
·· 4）设置字体大小
·· 5）根据字符的索引值加载glyphy

1、矢量字体原理

矢量字体原理：
① 将字体描述成若干条闭合曲线，提取关键点
② 贝塞尔曲线连接关键点
③ 填充封闭空间
font16X8和hzk得到的点阵是固定的，而矢量字体可以设置大小
什么是矢量字体库？
每种矢量字库（.ttf .ttc）都是由两部分组成，一部分是汉字的索引信息(charmaps),一部分是汉字的字形(glyph)数据。
freetype库的作用？
从矢量字体库中把关键点取出，使用freetype库，生成位图点阵。

2、矢量文字的显示过程

① 给定一个文字，可以确定它的编码值
② 根据编码值（freetype支持多种编码），从字体文件中找汉字的字形数据（glyphy）
③ 设置字体大小
④ 用某些函数把glyphy里的关键点，缩放为设置的大小
⑤ 把glyphy转换为位图
⑥ 在LCD上显示出来

3、如何使用freetype

1）包含头文件

#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H

2）初始化库

使用FT_Init_FreeType()函数初始化一个FT_Library类型的变量

 #include <ft2build.h>
 #include FT_FREETYPE_H

  FT_Library  library;  //库的句柄
  ...
  error = FT_Init_FreeType( &library );
  if ( error )
  {
    ... an error occurred during library initialization ...
  }

3）加载face对象

a. 从字体文件中加载
通过FT_NEW_Face()打开一个字体文件，然后提取该文件的一个FT_Face类型的face变量

  FT_Library  library;   /* 库的句柄    */
  FT_Face     face;      /* face对象的句柄  */
  
  error = FT_Init_FreeType( &library );
  if ( error ) { ... }
  
  error = FT_New_Face( library,
                       "/usr/share/fonts/truetype/arial.ttf",  //字形文件
                       0,
                       &face );

b.从内存中加载

 error = FT_New_Memory_Face( library,
                              buffer,    /* first byte in memory */
                              size,      /* size in bytes        */
                              0,         /* face_index           */
                              &face );

c.其他来源

4）设置字体大小

  error = FT_Set_Char_Size(
            face,    /* handle to face object           */
            0,       /* char_width in 1/64th of points  */
            16*64,   /* char_height in 1/64th of points */
            300,     /* horizontal device resolution    */
            300 );   /* vertical device resolution      */

  error = FT_Set_Pixel_Sizes(
            face,   /* handle to face object */
            0,      /* pixel_width           */
            16 );   /* pixel_height          */

5）根据字符的索引值加载glyphy

a. 选择charmap（支持多种编码方式）
使用其它字符编码,则通过FT_Select_Charmap()来获取

error = FT_Select_Charmap(
face,                /* 目标face对象 */
FT_ENCODING_BIG5 ); /* big5编码 */

//FT_ENCODING_BIG5枚举定义在FT_FREETYPE_H中
//FT_ENCODING_GB2312 :GB2312编码
//该函数头文件位于:FT_FREETYPE_H (freetype/freetype.h).

b. 获取编码的索引（找到）

通过FT_Get_Char_Index()函数将字符编码转换为一个字形数据(glyph)索引 (Freetype默认是utf-16编码类型)。若glyph_index为NULL,表示没找到字形(glyph)索引。

glyph_index = FT_Get_Char_Index( face, charcode );   

c. 通过索引，从face中加载字形（取出）

获得字形索引后,接下来便根据字形索引,来将字形图像存储到字形槽(FT_GlyphSlot slot;)中.

字形槽： 每次只能存储一个字形图像。 slot = face->glyph;

error = FT_Load_Glyph(

face, /* face对象的句柄 */

glyph_index, /* 字形索引 */

load_flags ); /* 装载标志，一般填FT_LOAD_DEFAULT*/

d.转为位图

通过FT_Render_Glyph()函数,将字形槽的字形图像转为位图,并存到 face->glyph->bitmap->buffer[]里

error = FT_Render_Glyph( face->glyph, /* 字形槽 */

render_mode ); /* 渲染模式 */

render_mode标志可以设为以下几种:

FT_RENDER_MODE_NORMAL：表示生成位图每个像素是RGB888的
FT_RENDER_MODE_MONO :表示生成位图每个像素是1位的(黑白图)

并更新face->glyph->bitmap下的其它成员,比如:

int             rows;         //该位图总高度,有多少行
int             width;        //该位图总宽度,有多少列像素点
int             pitch:        //指一行的数据跨度(所占字节数),比如对于24位(3字节)的24*30汉字,则pitch=24*3

char            pixel_mode    //像素模式，1 指单色的，8 表示反走样灰度值

unsigned char*  buffer        //glyph 的点阵位图内存绶冲区

以水平方向为例：在笛卡尔坐标系下如图所示
FT_GlyphSlot slot = face->glyph;
bitmap结构体的成员与图中对应关系：
slot->bitmap_left = bearingX； //距离左边的空余像素
slot->bitmap_top = bearingY； //
slot->advance.x = advance； //在竖直方向上：slot->advance.y = advance；
slot->advance.y = 0； //在竖直方向上：slot->advance.x = 0；

slot->bitmap.width = width;
slot->bitmap.rows = height;

e. 变换——移动、旋转

FT_Vector delta;
delta.x = 0;
delta.y = 0;
error = FT_Set_Transform(

face, /* 目标face对象 */

&matrix, /* 指向2x2矩阵的指针,写0表示不旋转,使用正矩形 */

&delta ); /*字体坐标位置(用的笛卡尔坐标),以1/64像素为单位表示,写0表示原点是(0,0) */

matrix = 0则不旋转

f. 用FT_Load_Char()来代替FT_Get_Char_Index()、FT_Get_Load_Glyph()和FT_Render_Glyph()

error = FT_Load_Char( face, charcode, FT_LOAD_RENDER );

其中FT_LOAD_RENDER:表示直接将图像转为位图,所以不需要使用FT_Render_Glyph()函数

该函数默认生成的位图是默认生成的FT_RENDER_MODE_NORMAL类型,RGB888的。

若想生成FT_RENDER_MODE_MONO(黑白图)类型,操作如下:

error = FT_Load_Char( face, charcode, FT_LOAD_RENDER | FT_LOAD_MONOCHROME );

生成出来的位图像素,每一个像素1bit，每8个像素点便表示 face->glyph->bitmap->buffer[]里的一个字节。