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作者聯系方式：Li XianJing <xianjimli at hotmail dot com>
更新時間：2006-12-19
GTK+(基于DirectFB)的字體繪制是通過pango+freetype+fontconfig三者協作來完成的，其中，fontconfig負責字體的管理和配置，freetype負責單個字符的繪制，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關于字體的BUG，花了一些時間閱讀相關資料，這里記錄一些freetype的學習筆記。
盡管點陣字體在時間和空間性能上都有較佳的表現，但是由于缺乏靈活性，無法改變字體的大小和風格，除了在一些嵌入式設備中仍然在使用外，大多數系統都使用矢量字體了。矢量字體不像點陣字體那樣直接記錄字符的字模數據，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）曲線是一條由三個點確定的曲線，假設這三點的坐標是(Ax, Ay)、(Bx, By) 和(Cx, Cy)，那么曲線方程為：
px = (1-t)2.Ax + 2t(1-t).Bx + t2.Cx
py = (1-t)2.Ay + 2t(1-t).By + t2.Cy
字體精調提示(hint)。Outline已經描述字體的表現形式，但是數學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，用來精調字體，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，這種語言有點像匯編語言，每個語句完成一個單一的功能，通常用一個虛擬機來解釋執行。它具有下列特點：
l 支持循環。
l 支持條件分支。
l 支持用戶定義的函數。
l 支持以不同方式操作數據的指令集。
l 支持數學和邏輯指令集。
l 其它一些方法。
字符影射表(charmap)。字符對應的字體數據稱為glyph，字體文件中通常帶有一個字符映射表，用來把字符映射到對應glyph的索引值。因為字符集的編碼方式有多種，所以可以存在多個子映射表，以支持從不同編碼的字符到glyph索引的映射。如果某個字符沒有對應的glyph，返回索引0，glyph 0通常顯示一個方塊或者空格。
矢量字體有多種不同的格式，其中TrueType用得最為廣泛。它的擴展名通常為OTF或者TTF，它的文件內容由幾部分組成，文件頭、表目錄和表。文件頭描述了版本號和表的數目等信息，表目錄記錄了表的偏移量和大小，表則是表的實際數據。
文件頭的格式為：
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類型
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名稱
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描述
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Fixed
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sfnt version
|
0x00010000 for version 1.0.
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USHORT
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numTables
|
Number of tables.
|
|
USHORT
|
searchRange
|
(Maximum power of 2 <= numTables) x 16.
|
|
USHORT
|
entrySelector
|
Log2(maximum power of 2 <= numTables).
|
|
USHORT
|
rangeShift
|
NumTables x 16-searchRange.
|
而表目錄的結構為:
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類型
|
名稱
|
描述
|
|
ULONG
|
tag
|
4 -byte identifier.
|
|
ULONG
|
checkSum
|
CheckSum for this table.
|
|
ULONG
|
offset
|
Offset from beginning of TrueType font file.
|
|
ULONG
|
length
|
Length of this table.
|
而表的內容則與具體的表有關，比如cmap表存放是的字符映射關系、fpgm表存放的是outline的函數庫、glyf表存放的是outline數據、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，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，效果也不一定好，或者那樣處理太麻煩了，這時可以采用點陣字體來彌補矢量字體的不足，EBDT就是用來存放點陣字體的字模數據的。
矢量字體的處理比較麻煩，即要進行矢量計算，又進行精調處理，相對于點陣字體來說慢多了，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。把剛計算出來的glyph放到cache中，下次再用到這個字符時，直接從cache中取，而不用重新計算。
l 預先計算法。把常用值預先計算出來，放在hdmx等表中，這可以節省不少計算時間。
Freetype是一個操作字體的函數庫，它不但可以處理點陣字體，也可以處理多種矢量字體，包括truetype字體，為上層應用程序提供了一個統一的調用接口。Freetype具有良好的可移植性，特別考慮了嵌入式應用環境，字體文件可以在文件系統中，也可以在ROM中，甚至可以用自定義IO函數來訪問字體數據。Freetype采用模塊化設計，很容易進行擴充和裁減，據說如果只支持truetype，裁減后的二進制文件大小只有25K。Freetype是開放源代碼的，它采用FreeType和GPL兩種開源協議，可以用于任何商業用途。
Freetype的使用相對比較簡單：
1. 包含freetype的頭文件。
|
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
|
2. 初始化freetype
|
FT_Library library;
error = FT_Init_FreeType( &library );
|
3. 加載字體
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error = FT_New_Face( library,
"/usr/share/fonts/truetype/arial.ttf",
0,
&face );
|
或者
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error = FT_New_Memory_Face( library,
buffer,
size,
0,
&face );
|
4. 設置字體的大小
|
error = FT_Set_Char_Size(
face,
0,
16*64,
300,
300 );
error = FT_Set_Pixel_Sizes(
face,
0,
16 );
|
5. 加載字符的glyph
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glyph_index = FT_Get_Char_Index( face, charcode );
error = FT_Load_Glyph(
face,
glyph_index,
load_flags );
error = FT_Render_Glyph( face->glyph,
render_mode );
|
6. 字體變換(旋轉和縮放)
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error = FT_Set_Transform(
face,
&matrix,
&delta );
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7. 把字符顯示出來(與具體實現有關)
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draw_bitmap( &slot->bitmap,
pen_x + slot->bitmap_left,
pen_y - slot->bitmap_top );
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對于字體處理，我才了解一點皮毛，希望大家不吝賜教。
參考資源：
http://freetype.sourceforge.net
http://www.truetype-typography.com/
~~end~~