数码相框——矢量字体原理（1）

在上一节里面，我们显示的是点阵字体。这种字体比较简单，但是它有一个缺点就是，一旦选定了字库，每个字符的大小就确定了，无法更改。在本节里面我们将引入矢量字体的概念，矢量字体将弥补点阵字体无法更改字体大小的缺点。

1、原理简述

一个字可以用多条曲线来表示，而对于每条曲线我们保存其关键点，这样就可以用来表示这个字了。

我们想要显示的时候，就取出这些关键点，并采用平滑的曲线将这些关键点连接起来，最后填充闭合空间。

想要放大或缩小的时候，只需要按比例缩放改变关键点的相对位置就可以了！

2、显示过程

（1）在字体文件中保存着对应着不同编码类型的文字，当然其保存的方法就是保存关键点以及相对位置

（2）根据文字的编码值从字体文件中找到对应的文字，即glyph，当然找到的是其关键点和相对位置

（3）设置字体大小

（4）用某些函数把glyph里的点缩放为设置的字体大小

（5）转换为位图点阵

（6）在LCD上显示出来

3、freetype2

上面我们说了矢量字体的显示过程，那么具体应该怎么操作呢？这就需要freetype2了，下面我们来详细说一下：
（1）初始化库：FT_Init_FreeType

（2）加载字体face：

FT_New_Face：从文件中加载字体

FT_New_Memory_Face：从内存中加载字体

（3）设置大小

FT_Set_Char_Size

FT_Set_Pixel_Sizes

（4）根据字符的编码值加载glyph

a：FT_Select_CharMap( face, FT_ENCODING_BIG5 );

选择编码方式

b：FT_Get_Char_Index( face, charcode )

把字符编码转换为索引值，根据该索引就可以找到glyph

c：FT_Load_Glyph( face,glyph_index, load_flags );

从face中取出glyph

d：FT_Render_Glyph( face->glyph, render_mode );

将glyph转换为位图

（5）变换：移动、旋转

FT_Set_Transform

测试FreeType提供的demo程序（1）

简介：

2.3 使用freetype来显示任意大小的文字
2.3.1节_数码相框_freetype理论介绍
2.3.2节_数码相框_在PC上测试freetype

在PC：安装freetype-2.4.10.tar.bz2

tar xjf freetype-2.4.10.tar.bz2
./configure
make
sudo make install
编译
gcc -o example1 example1.c -I /usr/local/include/freetype2 -lfreetype -lm

指定字符
gcc -finput-charset=GBK -fexec-charset=UTF-8 -o example1 example1.c -I /usr/local/include/freetype2 -lfreetype -lm

测试
./example1 ./simsun.ttc abc

一代码如下

/* example1.c

* This small program shows how to print a rotated string with the

* FreeType 2 library.

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <math.h>

#include <ft2build.h>

#include FT_FREETYPE_H

#define WIDTH 80

#define HEIGHT 80

/* origin is the upper left corner */

unsigned char image[HEIGHT][WIDTH];

/* Replace this function with something useful. */

void draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap, FT_Int x, FT_Int y)

{

FT_Int i, j, p, q;

FT_Int x_max = x + bitmap->width;

FT_Int y_max = y + bitmap->rows;

for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )

{

for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )

{

if ( i < 0 || j < 0 ||

i >= WIDTH || j >= HEIGHT )

continue;

image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];

}

void

show_image( void )

{

int i, j;

for ( i = 0; i < HEIGHT; i++ )

{

for ( j = 0; j < WIDTH; j++ )

putchar( image[i][j] == 0 ? ' '

: image[i][j] < 128 ? '+'

: '*' );

putchar( '\n' );

}

int main( int argc , char** argv )

{

FT_Library library;

FT_Face face;

FT_GlyphSlot slot;

FT_Matrix matrix; /* transformation matrix */

FT_Vector pen; /* untransformed origin */

FT_Error error;

char* filename;

char* text;

double angle;

int target_height;

int n, num_chars;

if ( argc != 3 )

{

fprintf ( stderr, "usage: %s font sample-text\n", argv[0] );

exit( 1 );

}

filename = argv[1]; /* first argument */

text = argv[2]; /* second argument */

num_chars = strlen( text );

angle = ( 0.0 / 360 ) * 3.14159 * 2; /* 角度 */

target_height = HEIGHT;

FT_Init_FreeType( &library ); /* initialize library，详见注释1 */

FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face ); /* create face object ，详见注释2*/

FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0); //见注释3

slot = face->glyph;

/* set up matrix */

matrix.xx = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L );

matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin( angle ) * 0x10000L );

matrix.yx = (FT_Fixed)( sin( angle ) * 0x10000L );

matrix.yy = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L );

/* the pen position in 26.6 cartesian space coordinates; */

/* start at (0,40) relative to the upper left corner */

pen.x = 0 * 64;

pen.y = ( target_height - 40 ) * 64;

for ( n = 0; n < num_chars; n++ )

{

/* set transformation ，见注释4*/

FT_Set_Transform( face, &matrix, &pen );

/* load glyph image into the slot (erase previous one) */

error = FT_Load_Char( face, text[n], FT_LOAD_RENDER ); //见注释5

if ( error )

continue; /* ignore errors */

/* now, draw to our target surface (convert position) */

draw_bitmap( &slot->bitmap,

slot->bitmap_left,

target_height - slot->bitmap_top ); //见注释6

/* increment pen position */

pen.x += slot->advance.x;

pen.y += slot->advance.y;

}

show_image(); //显示字体

FT_Done_Face ( face );

FT_Done_FreeType( library );

return 0;

}

注释1：FT_Init_FreeType( &library );

功能：这是初始化一个库，所谓库我们可以简单的理解为一个空间，用来存放所有的资源。

注释2：FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face );

功能：读取字体文件中指定类型的字体，并用face来描述它

参数1：表示库

参数2：要打开的文件

参数3：表示要加载的字体的类型，0表示任何类型都可以

参数4：face

一个文件里面可能会含有多种字体，每个字体对应着一个face，也就是说face用来描述某一种字体。

注释3：FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);

功能：设置字符的像素大小

参数1：face

参数2：每行多少像素，0表示与列相同

参数3：每列多少像素，0表示与行相同

注释4：FT_Set_Transform( face, &matrix, &pen );

功能：设置传输

参数1：face

参数2：用于设置字体的旋转角度

参数3：用于设置字体的平显示位置

注释5：FT_Load_Char( face, text[n], FT_LOAD_RENDER );

功能：将一个字型的点阵信息记录在face->glyph中

参数1：face

参数2：要记录的字型的编码

参数3：参数

注释6：draw_bitmap( &slot->bitmap , slot->bitmap_left , target_height - slot->bitmap_top );

功能：将字符的点阵存放在一个结构体里面

参数1：用于描述点阵信息的结构体

参数2：x坐标

参数3：y坐标

注意：我们这里的坐标是笛卡尔坐标系，也就是y坐标向上，x坐标向右！而在LCD上的显示坐标系y轴是反向的，所以显示的时候需要将y轴处理一下！

我们来总结一下显示一个矢量字符我们都做了什么：

1、初始化一个库

2、加载字体，并用创建一个face来描述字体

3、设置字体的像素大小

4、设置字体的旋转角度以及显示位置

5、找到字型的点阵信息并记录下来

6、显示点阵

二、测试

1、解压

2、进入到解压文件的根目录

3、配置：./configure

4、编译：make

5、安装：make install

库文件安装到了：/usr/local/lib

头文件安装到了：/usr/local/include/freetype2/freetype/

6、编译应用程序：

gcc -o example1 example1.c -I /usr/local/include/freetype2 -lfreetype -lm

-I：用于指定头文件的目录

-l紧跟库的名字：用于指定库

-lm：指明要用数学函数库

7、将编译好的文件与字体文件放在同一个文件夹里面

8、测试： ./example1 ./simsun.ttc agfaaa

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