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作者聯(lián)系方式：Li XianJing <xianjimli at hotmail dot com>

更新時(shí)間：2006-12-19

GTK+(基于DirectFB)的字體繪制是通過pango+freetype+fontconfig三者協(xié)作來完成的，其中，fontconfig負(fù)責(zé)字體的管理和配置，freetype負(fù)責(zé)單個(gè)字符的繪制，pango則完成對文字的排版布局。而我對這一部分的了解，基本上是空白的。這兩天為了解決一個(gè)關(guān)于字體的BUG，花了一些時(shí)間閱讀相關(guān)資料，這里記錄一些freetype的學(xué)習(xí)筆記。

盡管點(diǎn)陣字體在時(shí)間和空間性能上都有較佳的表現(xiàn)，但是由于缺乏靈活性，無法改變字體的大小和風(fēng)格，除了在一些嵌入式設(shè)備中仍然在使用外，大多數(shù)系統(tǒng)都使用矢量字體了。矢量字體不像點(diǎn)陣字體那樣直接記錄字符的字模數(shù)據(jù)，而是記錄字體描述信息，其中最重要的兩部分是outline和hint。

字體的outline(輪廓)：這是用來描述字體的基本手段，它一般由直線和貝塞爾（Bézier）曲線組成。貝塞爾（Bézier）曲線是一條由三個(gè)點(diǎn)確定的曲線，假設(shè)這三點(diǎn)的坐標(biāo)是(A_x, A_y)、(B_x, B_y) 和(C_x, C_y)，那么曲線方程為：

    p_x = (1-t)².A_x + 2t(1-t).B_x + t².C_x
    p_y = (1-t)².A_y + 2t(1-t).B_y + t².C_y

字體精調(diào)提示(hint)。Outline已經(jīng)描述字體的表現(xiàn)形式，但是數(shù)學(xué)上的正確對人眼來說并不見得合適，特別是縮放到特定的大小和分辨率的時(shí)候，字體可能變得不好看，或者不清析。Hint指的是一系列的技術(shù)，用來精調(diào)字體，讓字體變得更美觀，更清析。

在truetype字體中，hint是用一種編程語言來表述的，這種語言有點(diǎn)像匯編語言，每個(gè)語句完成一個(gè)單一的功能，通常用一個(gè)虛擬機(jī)來解釋執(zhí)行。它具有下列特點(diǎn)：

l         支持循環(huán)。

l         支持條件分支。

l         支持用戶定義的函數(shù)。

l         支持以不同方式操作數(shù)據(jù)的指令集。

l         支持?jǐn)?shù)學(xué)和邏輯指令集。

l         其它一些方法。

字符影射表(charmap)。字符對應(yīng)的字體數(shù)據(jù)稱為glyph，字體文件中通常帶有一個(gè)字符映射表，用來把字符映射到對應(yīng)glyph的索引值。因?yàn)樽址木幋a方式有多種，所以可以存在多個(gè)子映射表，以支持從不同編碼的字符到glyph索引的映射。如果某個(gè)字符沒有對應(yīng)的glyph，返回索引0，glyph 0通常顯示一個(gè)方塊或者空格。

矢量字體有多種不同的格式，其中TrueType用得最為廣泛。它的擴(kuò)展名通常為OTF或者TTF，它的文件內(nèi)容由幾部分組成，文件頭、表目錄和表。文件頭描述了版本號和表的數(shù)目等信息，表目錄記錄了表的偏移量和大小，表則是表的實(shí)際數(shù)據(jù)。

文件頭的格式為：

而表目錄的結(jié)構(gòu)為:

而表的內(nèi)容則與具體的表有關(guān)，比如cmap表存放是的字符映射關(guān)系、fpgm表存放的是outline的函數(shù)庫、glyf表存放的是outline數(shù)據(jù)、而EBDT表存放的是嵌入式位圖。

表EBDT(嵌入式位圖)有什么用呢，原來是這樣的，矢量字體盡管可以任何縮放，但縮得太小時(shí)，仍然存在問題，字體會變得不好好看或者不清析，即使采用hint精調(diào)，效果也不一定好，或者那樣處理太麻煩了，這時(shí)可以采用點(diǎn)陣字體來彌補(bǔ)矢量字體的不足，EBDT就是用來存放點(diǎn)陣字體的字模數(shù)據(jù)的。

矢量字體的處理比較麻煩，即要進(jìn)行矢量計(jì)算，又進(jìn)行精調(diào)處理，相對于點(diǎn)陣字體來說慢多了，會不會存在性能問題呢？可能會的，不過可以通過下列兩種方式緩解性能問題：

l         cache法。把剛計(jì)算出來的glyph放到cache中，下次再用到這個(gè)字符時(shí)，直接從cache中取，而不用重新計(jì)算。

l         預(yù)先計(jì)算法。把常用值預(yù)先計(jì)算出來，放在hdmx等表中，這可以節(jié)省不少計(jì)算時(shí)間。

Freetype是一個(gè)操作字體的函數(shù)庫，它不但可以處理點(diǎn)陣字體，也可以處理多種矢量字體，包括truetype字體，為上層應(yīng)用程序提供了一個(gè)統(tǒng)一的調(diào)用接口。Freetype具有良好的可移植性，特別考慮了嵌入式應(yīng)用環(huán)境，字體文件可以在文件系統(tǒng)中，也可以在ROM中，甚至可以用自定義IO函數(shù)來訪問字體數(shù)據(jù)。Freetype采用模塊化設(shè)計(jì)，很容易進(jìn)行擴(kuò)充和裁減，據(jù)說如果只支持truetype，裁減后的二進(jìn)制文件大小只有25K。Freetype是開放源代碼的，它采用FreeType和GPL兩種開源協(xié)議，可以用于任何商業(yè)用途。

Freetype的使用相對比較簡單：

1.         包含freetype的頭文件。

2.         初始化freetype

3.         加載字體

或者

4.         設(shè)置字體的大小

5.         加載字符的glyph

6.         字體變換(旋轉(zhuǎn)和縮放)

7.         把字符顯示出來(與具體實(shí)現(xiàn)有關(guān))

對于字體處理，我才了解一點(diǎn)皮毛，希望大家不吝賜教。

參考資源：

http://freetype.sourceforge.net

http://www.truetype-typography.com/

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