嵌入式应用-详解移植并使用freetype显示文字
目录
前言
1. freetype和相关概念简介
2.freetype显示文字流程和主要函数
2.1 包含头文件及API头文件:ft2build.h
2.2 初始化: FT_InitFreetype
2.3 加载(打开)字体Face: FT_New_Face
2.4 设置字体大小:FT_Set_Char_Size或FT_Set_Pixel_Size
2.4.5 (可选)选择charmap: FT_Select_Charmap
2.5 得到位图FT_Load_Char
2.6 显示单个文字
前言
学过单片机的朋友都会用点阵来显示一个字符,无非就是把点阵里的值取出来一个个在屏幕上显示,修改字符大小需重新定义点阵,或者经过运算,freetype是一个矢量字体引擎,可以显示ttf字体文件中的字符。点阵和矢量字体并无优劣,点阵在资源少,显示字符少的情况下更加适合,矢量字体在资源多,显示字符多,显示要求变化大的情况下更加好。
移植freetype详见Linux安装zlib、libpng、freetype给交叉编译工具链使用
1. freetype和相关概念简介
freetype
一个免费的、可移植的字体引擎开源库,提供统一的接口来访问多种字体格式文字。
官网:The FreeType Project
矢量字体(Vector font)
矢量字体又叫Outline font,即轮廓字体。
矢量字体显示有3步:
1)确定关键点;2)使用数学曲线(贝塞尔曲线)连接关键点;3)填充闭合曲线内部空间。
字体的关键点
以字母“A”为例,它的关键点如下图黄色点所示:
然后用数学曲线(如贝塞尔曲线),将这些关键点连接起来:
填充封闭闭合区间,就显示出字母“A”。如下图所示:
字符编码
在计算机里一切都是用数字来表示,字符编码本质上就是解决一个字符用什么数字来表示的问题。比如字符 A,用 0x41 来表示它。我们常见的ASCII码有128个字符,用一个字节,8位表示。
ANSI编码
ANSI不是一种特定的编码
ANSI 是 ASCII 的扩展,向下包含 ASCII。对于 ASCII 字符仍以一个字节来表示,对于非 ASCII 字符则使用 两个字节来表示。并没有固定的 ASNI 编码,它跟“本地化”(locale)密切相关。比如在中国大陆地区, ANSI 的默认编码是 GB2312;在港澳台地区默认编码是 BIG5。以数值“ 0xd0d6”为例,对于 GB2312 编码它表示“中”;对于 BIG5 编码它表示“ 笢”。所以对于 ANSI 编码的 TXT 文件,如果你打开它发现乱码,那么还得再次细分它的具体编码。
UNICODE字符集
在 ANSI 标准中,很多种文字都有自己的编码标准,汉字简体字有 GB2312、繁体字有 BIG5,这难免同一个数值对应不同字符。比如数值“ 0xd0d6”,对于GB2312 编码它表示“中”;对于 BIG5 编码它表示“ 笢”。这造成了使用 ANSI 编码保存的文件,不适合跨地区交流。
UNICODE 字符集(也可以叫编码,实际上叫字符集更加合适)就是解决这类问题:对于地球上任意一个字符,都给它一个唯一的数值。
UNICODE 仍然向下兼容 ASCII,但是对于其他字符会有对应的数值,比如对于“中”、“ 笢”,它们的数值分别是: 0x4e2d、 0x7b22UNICODE 中的数值范围是 0x0000 至 0x10FFFF。
UTF-8编码
Unicode 统一了所有字符的编码,是一个 Character Set,也就是字符集,字符集只是给所有的字符一个唯一编号,但是却没有规定如何存储,一个编号为 65
的字符,只需要一个字节就可以存下,但是编号 40657
的字符需要两个字节的空间才可以装下,而更靠后的字符可能会需要三个甚至四个字节的空间。
这时,用什么规则存储 Unicode 字符就成了关键,我们可以规定,一个字符使用四个字节存储,也就是 32 位,这样就能涵盖现有 Unicode 包含的所有字符,这种编码方式叫做 UTF-32(UTF 是 UCS Transformation Format 的缩写)。UTF-32 的规则虽然简单,但是缺陷也很明显,假设使用 UTF-32 和 ASCII 分别对一个只有西文字母的文档编码,前者需要花费的空间是后者的四倍(ASCII 每个字符只需要一个字节存储)。
在存储和网络传输中,通常使用更为节省空间的变长编码方式 UTF-8,UTF-8 代表 8 位一组表示 Unicode 字符的格式,使用 1 - 4 个字节来表示字符。
wchar_t
char型的常见编码方式是ASCII,ASCII编码是一种基于8位二进制数的字符编码算法,能表示256种可能的字符。
wchar_t的出现,是出于程序兼容多语言的需求,因为在很多语言中,字符的数量远远大于256。因此wchar_t出现了,wchar_t全称是wide character type,也就是宽字符。
wchar_t *a=“哈”
哈字的UNICODE值就被保存在a指向的地址了。
我们编写 C 程序时,输入的字符本身(如上面的哈字)可以使用 ANSI 编码,或是 UTF-8 编码;在编译程序时,可以使用以下的选项告诉编译器:
-finput-charset=GB2312
-finput-charset=UTF-8
如果不指定“ -finput-charset”, GCC 就会默认 C 程序的编码方式为 UTF-8,即使你是以 ANSI 格式保存,也会被当作 UTF-8 来对待。对于编译出来的可执行程序,可以指定它里面的字符是以什么方式编码,可以使用以下的选项编译器:
-fexec-charset=GB2312
-fexec-charset=UTF-8
2.freetype显示文字流程和主要函数
2.1 包含头文件及API头文件:ft2build.h
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H // 基础的FreeType 2 API
#include FT_GLYPH_H // 管理Glyph Images
2.2 初始化: FT_InitFreetype
初始化FreeType库
FT_Library library;
error = FT_Init_FreeType( &library ); /* initialize library */
2.3 加载(打开)字体Face: FT_New_Face
face描述了一个给定(印刷)字体和样式
FT_Face face;
error = FT_New_Face( library, 字体文件路径, 0, &face ); /* create face object */
2.4 设置字体大小:FT_Set_Char_Size或FT_Set_Pixel_Size
FT_Set_Char_Size:设置字符尺寸(nominal size in points,1pt=0.376mm);
这个函数是设置物理上的大小,freetype会根据设备分辨率调整像素,一般不怎么用这个
FT_Set_Pixel_Size:设置字符尺寸(nominal size (in pixels),单位是像素点);
这个函数是设置像素大小,一半用这个比较多。
2.4.5 (可选)选择charmap: FT_Select_Charmap
一个字体可能可以支持不同的编码,支持哪些编码的信息会被放在字体文件的charmaps中。face对象创建时,默认从字体文件中查找Unicode charmap,也就是如果使用Unicode就不需要指定charmap了。如果想要改变,可以调用该函数。
当前charmap可以通过face->charmap来访问。
我们这里不需要设置。
2.5 得到位图FT_Load_Char
FT_Load_Char(face, charcode, FT_LOAD_RENDER),可以直接得到glyph对应的bitmap。
wchar_t *chinese_str = L"哈";
error = FT_Load_Char( face, chinese_str[0], FT_LOAD_RENDER );
可以看到,传入的是2.3中定义的FT_Face face;。生成一个字符的点阵位图时,位图保存在哪里?
FT_Face结构体内部有一个结构体成员, FT_GlyphSlot glyph
FT_GlyphSlot结构体内部有一个成员,FT_Bitmap bitmap;
生成第2个字符位图时,也会保存在这,会覆盖第1个字符的位图。
我们往往自己定义一个FT_GlyphSlot结构体slot,在加载字体后就将face->glyph传给他。
FT_GlyphSlot slot;slot = face->glyph;
这些结构体都是指针,所以其实就是赋值了地址face->glyph->bitmap发生了变化,slot->bitmap也会变化。
FT_Bitmap 结构体:
typedef struct FT_Bitmap_{int rows;int width;int pitch;unsigned char* buffer;short num_grays;char pixel_mode;char palette_mode;void* palette;} FT_Bitmap
重要的成员是rows、width,buffer,含义如下图,其他成员作用可以自己搜一下。
由于位图中每一个像素用一个字节来表示,为8位灰度图。
参考:
嵌入式Linux入门-Framebuffer应用编程在Linux系统下画个点
到这应该就知道怎么在屏幕上显示了吧。
2.6 显示单个文字
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;//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ ){for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ ){if ( i < 0 || j < 0 ||i >= var.xres || j >= var.yres )continue;//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);}}
}
参数里的x,y是在显示的位置的坐标。
下面函数为在lcd上画一个点的函数。
lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
显示一行文字你可以用位图,一个个显示字,但是并不完美,更好的方式可以参考【硬核】韦东山:使用freetype显示一行文字 - 知乎
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