點陣字庫的生產原理

所有的漢字或者英文都是下面的原理，由左至右，每8個點占用一個字節，最后不足8個字節的占用一個字節，而且從最高位向最低位排列。

生成的字庫說明：（以12×12例子）

一個漢字占用字節數：12÷8=1····4也就是占用了2×12=24個字節。

編碼排序A0A0→A0FE A1A0→A2FE依次排列。

以12×12字庫的“我”為例：“我”的編碼為CED2，所以在漢字排在CEH-AOH=2EH區的D2H-A0H=32H個。所以在12×12字庫的起始位置就是[{FE-A0}*2EH+32H]*24=104976開始的24個字節就是我的點陣模。

其他的類推即可。

英文點陣也是如此推理。

在DOS程序中使用點陣字庫的方法

首先需要理解的是點陣字庫是一個數據文件，在這個數據文件里面保存了所有文字的點陣數據。至于什么是點陣，我想我不講大家都知道 的，使用過"文曲星"之類的電子辭典吧，那個的液晶顯示器上面顯示的漢子就能夠明顯的看出"點陣"的痕跡。在 PC 機上也是如此，文字也是由點陣來組成了，不同的是，PC機顯示器的顯示分辨率更高，高到了我們肉眼無法區分的地步，因此"點陣"的痕跡也就不那么明顯了。

點陣、矩陣、位圖這三個概念在本質上是有聯系的，從某種程度上來講，這三個就是同義詞。點陣從本質上講就是單色位圖，他使用一個比特來表示一個點，如果這 個比特為0,表示某個位置沒有點，如果為1表示某個位置有點。矩陣和位圖有著密不可分的聯系，矩陣其實是位圖的數學抽象，是一個二維的陣列。位圖就是這種 二維的陣列，這個陣列中的 （x,y） 位置上的數據代表的就是對原始圖形進行采樣量化后的顏色值。但是，另一方面，我們要面對的問題是，計算機中數據的存放都是一維的，線性的。因此，我們需要 將二維的數據線性化到一維里面去。通常的做法就是將二維數據按行順序的存放，這樣就線性化到了一維。

那么點陣字的數據存放細節到底是怎么樣的呢。其實也十分的簡單，舉個例子最能說明問題。比如說 16*16 的點陣，也就是說每一行有16個點，由于一個點使用一個比特來表示，如果這個比特的值為1,則表示這個位置有點，如果這個比特的值為0,則表示這個位置沒 有點，那么一行也就需要16個比特，而8個比特就是一個字節，也就是說，這個點陣中，一行的數據需要兩個字節來存放。第一行的前八個點的數據存放在點陣數 據的第一個字節里面，第一行的后面八個點的數據存放在點陣數據的第二個字節里面，第二行的前八個點的數據存放在點陣數據的第三個字節里面，…，然后后 面的就以此類推了。這樣我們可以計算出存放一個點陣總共需要32個字節。看看下面這個圖形化的例子：

可以看出這是一個"漢"字的點陣，當然文本的方式效果不是很好。根據上面的原則，我們可以寫出這個點陣的點陣數 據：0x40,0x08,0x37,0xfc,0x10,0x08,…， 當然寫這個確實很麻煩所以我不再繼續下去。我這樣做，也只是為了向你說明，在點陣字庫中，每一個點陣的數據就是按照這種方式存放的。

當然也存在著不規則的點陣，這里說的不規則，指的是點陣的寬度不是8的倍數，比如 12*12 的點陣，那么這樣的點陣數據又是如何存放的呢？其實也很簡單，每一行的前面8個點存放在一個字節里面，每一行的剩下的4點就使用一個字節來存放，也就是說 剩下的4個點將占用一個字節的高4位，而這個字節的低4位沒有使用，全部都默認的為零。這樣做當然顯得有點浪費，不過卻能夠便于我們進行存放和尋址。對于 其他不規則的點陣，也是按照這個原則進行處理的。這樣我們可以得出一個 m*n 的點陣所占用的字節數為 （m+7）/8*n.

在明白了以上所講的以后，我們可以寫出一個顯示一個任意大小的點陣字模的函數，這個函數的功能是輸出一個寬度為w,高度為h的字模到屏幕的 （x,y） 坐標出，文字的顏色為 color,文字的點陣數據為 pdata 所指：

/*輸出字模的函數*/

void _draw_model（char *pdata, int w, int h, int x, int y, int color）

{

int i; /* 控制行 */

int j; /* 控制一行中的8個點 */

int k; /* 一行中的第幾個"8個點"了 */

int nc; /* 到點陣數據的第幾個字節了 */

int cols; /* 控制列 */

BYTE static mask[8]={128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1}; /* 位屏蔽字 */

w = （w + 7） / 8 * 8; /* 重新計算w */

nc = 0;

for （i=0; i

{

cols = 0;

for （k=0; k

{

for （j=0; j<8; j++）

{

if （pdata[nc]&mask[j]）

putpixel（x+cols, y+i, color）；

cols++;

}

nc++;

}

}

}

代碼很簡單，不用怎么講解就能看懂，代碼可能不是最優化的，但是應該是最易讀懂的。其中的 putpixel 函數，使用的是TC提供的 Graphics 中的畫點函數。使用這個函數就可以完成點陣任意大小的點陣字模的輸出。

接下來的問題就是如何在漢子庫中尋址某個漢子的點陣數據了。要解決這個問題，首先需要了解漢字在計算機中是如何表示的。在計算機中英文可以使用 ASCII 碼來表示，而漢字使用的是擴展 ASCII 碼，并且使用兩個擴展 ASCII 碼來表示一個漢字。一個 ASCII 碼使用一個字節表示，所謂擴展 ASCII 碼，也就是 ASCII 碼的最高位是1的 ASCII 碼，簡單的說就是碼值大于等于 128 的 ASCII 碼。一個漢字由兩個擴展 ASCII 碼組成，第一個擴展 ASCII 碼用來存放區碼，第二個擴展 ASCII 碼用來存放位碼。在 GB2312-80 標準中，將所有的漢字分為94個區，每個區有94個位可以存放94個漢字，形成了人們常說的區位碼，這樣總共就有 94*94=8836 個漢字。在點陣字庫中，漢字點陣數據就是按照這個區位的順序來存放的，也就是最先存放的是第一個區的漢字點陣數據，在每一個區中有是按照位的順序來存放 的。在漢字的內碼中，漢字區位碼的存放實在擴展 ASCII 基礎上存放的，并且將區碼和位碼都加上了32,然后存放在兩個擴展 ASCII 碼中。具體的說就是：

第一個擴展ASCII碼 = 128+32 + 漢字區碼

第二個擴展ASCII嗎 = 128+32 + 漢字位碼

如果用char hz[2]來表示一個漢字，那么我可以計算出這個漢字的區位碼為：

區碼 = hz[0] - 128 - 32 = hz[0] - 160

位碼 = hz[1] - 128 - 32 = hz[1] - 160.

這樣，我們可以根據區位碼在文件中進行殉職了，尋址公式如下：

漢字點陣數據在字庫文件中的偏移 = （（區碼-1） * 94 + 位碼） * 一個點陣字模占用的字節數

在尋址以后，即可讀取漢字的點陣數據到緩沖區進行顯示了。以下是實現代碼：

/* 輸出一個漢字的函數 */

void _draw_hz（char hz[2], FILE *fp, int x, int y, int w, int h, int color）

{

char fontbuf[128]; /* 足夠大的緩沖區，也可以動態分配 */

int ch0 = （BYTE）hz[0]-0xA0; /* 區碼 */

int ch1 = （BYTE）hz[1]-0xA0; /* 位碼 */

/* 計算偏移 */

long offset = （long）pf->_hz_buf_size * （（ch0 - 1） * 94 + ch1 - 1）；

fseek（fp, offset, SEEK_SET）； /* 進行尋址 */

fread（fontbuf, 1, （w + 7） / 8 * h, fp）； /* 讀入點陣數據 */

_draw_model（fontbuf, w, h, x, y, color）； /* 繪制字模 */

}

以上介紹完了中文點陣字庫的原理，當然還有英文點陣字庫了。英文點陣字庫中單個點陣字模數據的存放方式與中文是一模一樣的，也就是對我們所寫的 _draw_model 函數同樣可以使用到英文字庫中。唯一不同的是對點陣字庫的尋址上。英文使用的就是 ASCII 碼，其碼值是0到127,尋址公式為：

英文點陣數據在英文點陣字庫中的偏移 = 英文的ASCII碼 * 一個英文字模占用的字節數

可以看到，區分中英文的關鍵就是，一個字符是 ASCII 碼還是擴展 ASCII 碼，如果是 ASCII 碼，其范圍是0到127,這樣是使用的英文字庫，如果是擴展 ASCII 碼，則與其后的另一個擴展 ASCII 碼組成漢字內碼，使用中文字庫進行顯示。只要正確區分 ASCII 碼的類型并進行分別的處理，也就能實現中英文字符串的混合輸出了。

點陣字庫和矢量字庫的差別

我們都只知道，各種字符在電腦屏幕上都是以一些點來表示的，因此也叫點陣。最早的字庫就是直接把這些點存儲起來，就是點陣字庫。常見的漢字點陣字庫有 16x16, 24x24 等。點陣字庫也有很多種，主要區別在于其中存儲編碼的方式不同。點陣字庫的最大缺點就是它是固定分辨率的，也就是每種字庫都有固定的大小尺寸，在原始尺寸下使用，效果很好，但如果將其放大或縮小使用，效果就很糟糕了，就會出現我們通常說的鋸齒現象。因為需要的字體大小組合有無數種，我們也不可能為每種大小都定義一個點陣字庫。于是就出現了矢量字庫。

矢量字庫

矢量字庫是把每個字符的筆劃分解成各種直線和曲線，然后記下這些直線和曲線的參數，在顯示的時候，再根據具體的尺寸大小，畫出這些線條，就還原了原來的字符。它的好處就是可以隨意放大縮小而不失真。而且所需存儲量和字符大小無關。矢量字庫有很多種，區別在于他們采用的不同數學模型來描述組成字符的線條。常見的矢量字庫有 Type1字庫和Truetype字庫。

在點陣字庫中，每個字符由一個位圖表示，并把它用一個稱為字符掩膜的矩陣來表示，其中的每個元素都是一位二進制數，如果該位為1表示字符的筆畫經過此位，該像素置為字符顏色；如果該位為0,表示字符的筆畫不經過此位，該像素置為背景顏色。點陣字符的顯示分為兩步：首先從字庫中將它的位圖檢索出來，然后將檢索到的位圖寫到幀緩沖器中。

在實際應用中，同一個字符有多種字體（如宋體、楷體等），每種字體又有多種大小型號，因此字庫的存儲空間十分龐大。為了減少存儲空間，一般采用壓縮技術。

矢量字符記錄字符的筆畫信息而不是整個位圖，具有存儲空間小，美觀、變換方便等優點。例如：在AutoCAD中使用圖形實體-形（Shape）-來定義矢量字符，其中，采用了直線和圓弧作為基本的筆畫來對矢量字符進行描述。 對于字符的旋轉、放大、縮小等幾何變換，點陣字符需要對其位圖中的每個象素進行變換，而矢量字符則只需要對其幾何圖素進行變換就可以了，例如：對直線筆畫的兩個端點進行變換，對圓弧的起點、終點、半徑和圓心進行變換等等。

矢量字符的顯示也分為兩步。首先從字庫中將它的字符信息。然后取出端點坐標，對其進行適當的幾何變換，再根據各端點的標志顯示出字符。

輪廓字形法是當今國際上最流行的一種字符表示方法，其壓縮比大，且能保證字符質量。輪廓字形法采用直線、B樣條/Bezier曲線的集合來描述一個字符的輪廓線。輪廓線構成一個或若干個封閉的平面區域。輪廓線定義加上一些指示橫寬、豎寬、基點、基線等等控制信息就構成了字符的壓縮數據。

如何使用Windows的系統字庫生成點陣字庫？

我的程序現在只能預覽一個漢字的不同字體的點陣表達。

界面很簡單： 一個輸出點陣大小的選擇列表（8x8,16x16,24x24等），一個系統中已有的字體名稱列表，一個預覽按鈕，一塊畫圖顯示區域。

得到字體列表的方法：（作者稱這一段是用來取回系統的字體，然后添加到下拉框中）

//取字體名稱列表的回調函數，使用前要聲明一下該方法

int CALLBACK MyEnumFontProc（ENUMLOGFONTEX* lpelf,NEWTEXTMETRICEX* lpntm,DWORD nFontType,long lParam）

{

CFontPeekerDlg* pWnd=（CFontPeekerDlg*） lParam;

if（pWnd）

{

if（ pWnd->m_combo_sfont.FindString（0, lpelf->elfLogFont.lfFaceName） <0 ）

pWnd->m_combo_sfont.AddString（lpelf->elfLogFont.lfFaceName）；

return 1;

}

return 0;

}

//說明：CFontPeekerDlg 是我的dialog的類名， m_combo_sfont是列表名稱下拉combobox關聯的control變量

//調用的地方 （******問題1:下面那個&lf怎么得到呢……）

{

::EnumFontFamiliesEx（（HDC） dc,&lf, （FONTENUMPROC）MyEnumFontProc,（LPARAM） this,0）；

m_combo_sfont.SetCurSel（0）；

}

字體預覽：

如果點陣大小選擇16,顯示的時候就畫出16x16個方格。自定義一個類CMyStatic繼承自CStatic,用來畫圖。在CMyStatic的OnPaint（）函數中計算并顯示。

取得字體：

常用的方法：用CreateFont創建字體，把字TextOut再用GetPixel（）取點存入數組。 缺點：必須把字TextOut出來，能在屏幕上看見，不爽。

我的方法，用這個函數：GetGlyphOutline（），可以得到一個字的輪廓矢量或者位圖。可以不用textout到屏幕，直接取得字模信息

函數原型如下：

DWORD GetGlyphOutline（

HDC hdc, //畫圖設備句柄

UINT uChar, //將要讀取的字符/漢字

UINT uFormat, //返回數據的格式（字的外形輪廓還是字的位圖）

LPGLYPHMETRICS lpgm, // GLYPHMETRICS結構地址，輸出參數

DWORD cbBuffer, //輸出數據緩沖區的大小

LPVOID lpvBuffer, //輸出數據緩沖區的地址

CONST MAT2 *lpmat2 //轉置矩陣的地址

）；

說明：

uChar字符需要判斷是否是漢字還是英文字符。中文占2個字節長度。

lpgm是輸出函數，調用GetGlyphOutline（）是無須給lpgm 賦值。

lpmat2如果不需要轉置，將 eM11.value=1; eM22.value=1; 即可。

cbBuffer緩沖區的大小，可以先通過調用GetGlyphOutline（……lpgm, 0, NULL, mat）； 來取得，然后動態分配lpvBuffer,再一次調用GetGlyphOutline,將信息存到lpvBuffer. 使用完畢后再釋放lpvBuffer.

程序示例：（***問題2:用這段程序，我獲取的字符點陣總都是一樣的，不管什么字……）

……前面部分省略……

GLYPHMETRICS glyph;

MAT2 m2;

memset（&m2, 0, sizeof（MAT2））；

m2.eM11.value = 1;

m2.eM22.value = 1;

//取得buffer的大小

DWORD cbBuf = dc.GetGlyphOutline（ nChar, GGO_BITMAP, &glyph, 0L, NULL, &m2）；

BYTE* pBuf=NULL;

//返回GDI_ERROR表示失敗。

if（ cbBuf != GDI_ERROR ）

{

pBuf = new BYTE[cbBuf];

//輸出位圖GGO_BITMAP 的信息。輸出信息4字節（DWORD）對齊

dc.GetGlyphOutline（ nChar, GGO_BITMAP, &glyph, cbBuf, pBuf, &m2）；

}

else

{

if（m_pFont!=NULL）

delete m_pFont;

return;

}

編程中遇到問題：

一開始，GetGlyphOutline總是返回-1,getLastError顯示是"無法完成的功能",后來發現是因為調用之前沒有給hdc設置Font.

后來能取得pBuf信息后，又開始郁悶，因為不太明白bitmap的結果是按什么排列的。后來跟蹤漢字"一"來調試（這個字簡單），注意到了glyph.gmBlackBoxX 其實就是輸出位圖的寬度，glyph.gmBlackBoxY就是高度。如果gmBlackBoxX=15,glyph.gmBlackBoxY=2,表示輸出的pBuf中有這些信息：位圖有2行信息，每一行使用15 bit來存儲信息。

例如：我讀取"一":glyph.gmBlackBoxX = 0x0e,glyph.gmBlackBoxY=0x2; pBuf長度cbBuf=8 字節

pBuf信息： 00 08 00 00 ff fc 00 00

字符寬度 0x0e=14 則 第一行信息為： 0000 0000 0000 100 （只取到前14位）

第二行根據4字節對齊的規則，從0xff開始 1111 1111 1111 110

看出"一"字了嗎？呵呵

直到他的存儲之后就可以動手解析輸出的信息了。

我定義了一個宏#define BIT（n） （1《（n）） 用來比較每一個位信息時使用

后來又遇到了一個問題，就是小頭和大頭的問題了。在我的機器上是little endian的形式，如果我用

unsigned long *lptr = （unsigned long*）pBuf;

//j from 0 to 15

if（ *lptr & BIT（j） ）

{

//這時候如果想用j來表示寫1的位數，就錯了

}

因為從字節數組中轉化成unsigned long型的時候，數值已經經過轉化了，像上例中，實際上是0x0800 在同BIT（j）比較。

不多說了，比較之前轉化一下就可以了if（ htonl（*lptr） & BIT（j） ）

Unicode中文點陣字庫的生成與使用

點陣字庫包含兩部分信息。首先是點陣字庫文件頭信息，它包含點陣字庫文字的字號、多少位表示一個像素，英文字母與符號的size、起始和結束unicode編碼、在文件中的起始偏移，漢字的size、起始和結束unicode編碼、在文件中的起始偏移。然后是真實的點陣數據，即一段段二進制串，每一串表示一個字母、符號或漢字的點陣信息。

要生成點陣字庫必須有文字圖形的，我的方法是使用ttf字體。ttf字體的顯示采用的是SDL_ttf庫，這是開源圖形庫SDL的一個擴展庫，它使用的是libfreetype以讀取和繪制ttf字體。

它提供了一個函數，通過傳入一個Unicode編碼便能輸出相應的文字的帶有alpha通道的位圖。那么我們可以掃描這個位圖以得到相應文字的點陣信息。由于帶有alpha通道，我們可以在點陣信息中也加入權值，使得點陣字庫也有反走樣效果。我采用兩位來表示一個點，這樣會有三級灰度（還有一個表示透明）。

點陣字庫的顯示首先需要將文件頭信息讀取出來，然后根據unicode編碼判斷在哪個區間內，然后用unicode編碼減去此區間的起始unicode編碼，算出相對偏移，并加上此區間的文件起始偏移得到文件的絕對偏移，然后讀出相應位數的數據，最后通過掃描這段二進制串，在屏幕的相應位置輸出點陣字型。

顯示點陣字體需要頻繁讀取文件，因此最好做一個固定大小的緩存，采用LRU置換算法維護此緩存，以減少磁盤讀取。

標準點陣字庫芯片

標準點陣字庫芯片的特點：

1.內涵全國信標委授權的標準點陣字型數據、

2.支持國標字符集GB2312（6,763漢字），GB18030（27,484漢字）。

3.支持多種點陣字型，包括11×12點，15×16點，24×24點，32×32點。

4.免除了字庫燒錄和測試工序，并節省了2%以上的燒錄損耗。

5.價格相當于空白FLASH價格

標準點陣字庫芯片的種類和應用

標準點陣漢字字庫芯片

1 概述

GT23L24M1W是一款內含24X24點陣的漢字庫芯片，支持GB18030國標漢字（含有國家信標委合法授權）及ASCII字符，排列格式為橫置橫排，用戶通過字符內碼，利用本手冊提供的方法計算出該字符點陣在芯片中的地址，可從該地址連續讀出字符點陣信息。

1.1 芯片特點

● 數據總線：

SPI 串行總線接口

PLII 精簡地址并行總線接口

● 點陣排列方式：字節橫置橫排

● 訪問速度：

SPI 時鐘頻率：20MHz（max.）

PLII 訪問速度：130ns（max.）@3.3V

● 工作電壓：2.7V~3.6V

● 電流：

工作電流：12mA

待機電流：10uA

● 封裝：SO20W

● 尺寸（SO20W）：12.80mmX10.30mm

● 工作溫度：-20℃~85℃（SPI 模式下）；-10℃~85℃（PLII 模式下）

1.2 字庫內容

字型樣張

2 引腳描述與接口連接

2.1 引腳名稱

2.2 SPI 接口引腳描述

串行數據輸出（SO）：該信號用來把數據從芯片串行輸出，數據在時鐘的下降沿移出。

串行數據輸入（SI）：該信號用來把數據從串行輸入芯片，數據在時鐘的上升沿移入。

串行時鐘輸入（SCLK）：數據在時鐘上升沿移入，在下降沿移出。

片選輸入（CS#）：所有串行數據傳輸開始于CE#下降沿，CE#在傳輸期間必須保持為低電平，在兩條

指令之間保持為高電平。

總線掛起輸入（HOLD#）：

2.3 SPI 接口與主機接口電路示意圖

SPI 與主機接口電路連接可以參考下圖（#HOLD管腳建議接 2K 電阻 3.3V 拉高）。

若是采用系統電壓為 5V的，則需要進行電平轉換匹配連接 GT23 芯片，可以參考下圖（#HOLD 管腳建議接 2K 電阻 3.3V 拉高）。

2.4 PLII 接口引腳描述

2.5 PLII 接口與主機接口電路示意圖

SPI/PLII_SEL（管腳內部有 100K 上拉電阻）接地，字庫芯片選擇 PLII 接口模式，與主機接口電路連接可以參考下圖。

2.6 PLII 總線接口尋址說明

在 PLII 總線模式下，芯片內部有 3個地址寄存器，主機需要把要讀取數據的地址寫入這 3個地址寄存器，然后再從數據寄存器中讀出數據。主機每讀一次數據寄存器，芯片內部的地址寄存器會自動增一，從而使主機只寫一次首地址，就可以連續讀取數據。

3 字庫調用方法

3.1 漢字點陣排列格式

每個漢字在芯片中是以漢字點陣字模的形式存儲的，每個點用一個二進制位表示，存 1的點，當顯示

時可以在屏幕上顯示亮點，存 0的點，則在屏幕上不顯示。點陣排列格式為橫置橫排：即一個字節的高位

表示左面的點，低位表示右面的點（如果用戶按 word mode讀取點陣數據，請注意高低字節的順序），排

滿一行的點后再排下一行。這樣把點陣信息用來直接在顯示器上按上述規則顯示，則將出現對應的漢字。

3.1.1 24X24點漢字排列格式

24X24 點漢字的信息需要 72個字節（BYTE 0 – BYTE 71）來表示。該 24X24 點漢字的點陣數據是橫置橫排的，其具體排列結構如下圖：

命名規則：

最大字符集及字數

S:GB2312 6,763漢字

M:GB18030 27,484漢字

T:GB12345 6,866漢字

BIG5 5,401 / 13,060漢字

U:Unicode V3.0 27,484漢字