freetype
Freetype 学习笔记
GTK+( 基于 DirectFB) 的字体绘制是通过 pango+freetype+fontconfig 三者协作来完成的，其中， fontconfig 负责字体的管理和配置， freetype 负责单个字符的绘制， pango 则完成对文字的排版布局。而我对这一部分的了解，基本上是空白的。这两天为了解决一个关于字体的 BUG ，花了一些时间阅读相关资料，这里记录一些 freetype 的学习笔记。
尽管点阵字体在时间和空间性能上都有较佳的表现，但是由于缺乏灵活性，无法改变字体的大小和风格，除了在一些嵌入式设备中仍然在使用外，大多数系统都使用矢量字体了。矢量字体不像点阵字体那样直接记录字符的字模数据，而是记录字体描述信息，其中最重要的两部分是 outline 和 hint 。
字体的 outline( 轮廓 ) ：这是用来描述字体的基本手段，它一般由直线和贝塞尔（ B é zier ）曲线组成。贝塞尔（ B é zier ）曲线是一条由三个点确定的曲线，假设这三点的坐标是 (Ax, Ay) 、 (Bx, By) 和 (Cx, Cy) ，那么曲线方程为：
px = (1-t)2.Ax + 2t(1-t).Bx + t2.Cx
py = (1-t)2.Ay + 2t(1-t).By + t2.Cy
字体精调提示 (hint) 。 Outline 已经描述字体的表现形式，但是数学上的正确对人眼来说并不见得合适，特别是缩放到特定的大小和分辨率的时候，字体可能变得不好看，或者不清析。 Hint 指的是一系列的技术，用来精调字体，让字体变得更美观，更清析。
在 truetype 字体中， hint 是用一种编程语言来表述的，这种语言有点像汇编语言，每个语句完成一个单一的功能，通常用一个虚拟机来解释执行。它具有下列特点：
支持循环。
支持条件分支。
支持用户定义的函数。
支持以不同方式操作数据的指令集。
支持数学和逻辑指令集。
其它一些方法。
字符影射表 (charmap) 。字符对应的字体数据称为 glyph ，字体文件中通常带有一个字符映射表，用来把字符映射到对应 glyph 的索引值。因为字符集的编码方式有多种，所以可以存在多个子映射表，以支持从不同编码的字符到 glyph 索引的映射。如果某个字符没有对应的 glyph ，返回索引 0 ， glyph 0 通常显示一个方块或者空格。
矢量字体有多种不同的格式，其中 TrueType 用得最为广泛。它的扩展名通常为 OTF 或者 TTF ，它的文件内容由几部分组成，文件头、表目录和表。文件头描述了版本号和表的数目等信息，表目录记录了表的偏移量和大小，表则是表的实际数据。
文件头的格式为：
类型 名称 描述
Fixed sfnt version 0x00010000 for version 1.0.
USHORT 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.
而表目录的结构为 :
类型 名称 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.
而表的内容则与具体的表有关，比如 cmap 表存放是的字符映射关系、 fpgm 表存放的是 outline 的函数库、 glyf 表存放的是 outline 数据、而 EBDT 表存放的是嵌入式位图。
表 EBDT( 嵌入式位图 ) 有什么用呢，原来是这样的，矢量字体尽管可以任何缩放，但缩得太小时，仍然存在问题，字体会变得不好好看或者不清析，即使采用 hint 精调，效果也不一定好，或者那样处理太麻烦了，这时可以采用点阵字体来弥补矢量字体的不足， EBDT 就是用来存放点阵字体的字模数据的。
矢量字体的处理比较麻烦，即要进行矢量计算，又进行精调处理，相对于点阵字体来说慢多了，会不会存在性能问题呢？可能会的，不过可以通过下列两种方式缓解性能问题：
A ． cache 法。把刚计算出来的 glyph 放到 cache 中，下次再用到这个字符时，直接从 cache 中取，而不用重新计算。
B ．预先计算法。把常用值预先计算出来，放在 hdmx 等表中，这可以节省不少计算时间。
Freetype 是一个操作字体的函数库，它不但可以处理点阵字体，也可以处理多种矢量字体，包括 truetype 字体，为上层应用程序提供了一个统一的调用接口。 Freetype 具有良好的可移植性，特别考虑了嵌入式应用环境，字体文件可以在文件系统中，也可以在 ROM 中，甚至可以用自定义 IO 函数来访问字体数据。 Freetype 采用模块化设计，很容易进行扩充和裁减，据说如果只支持 truetype ，裁减后的二进制文件大小只有 25K 。 Freetype 是开放源代码的，它采用 FreeType 和 GPL 两种开源协议，可以用于任何商业用途。
Freetype 的使用相对比较简单：
1. 包含 freetype 的头文件。
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
2. 初始化 freetype
FT_Library library;
error = FT_Init_FreeType( &library );
3. 加载字体
error = FT_New_Face( library, "/usr/share/fonts/truetype/arial.ttf",0,&face );
或者
error = FT_New_Memory_Face( library,
buffer, /* first byte in memory */
size, /* size in bytes */
0, /* face_index */
&face );
4. 设置字体的大小
error = FT_Set_Char_Size(
face, /* handle to face object */
0, /* char_width in 1/64th of points */
16*64, /* char_height in 1/64th of points */
300, /* horizontal device resolution */
300 ); /* vertical device resolution */
error = FT_Set_Pixel_Sizes(
face, /* handle to face object */
0, /* pixel_width */
16 ); /* pixel_height */
5. 加载字符的 glyph
glyph_index = FT_Get_Char_Index( face, charcode );
error = FT_Load_Glyph(
face, /* handle to face object */
glyph_index, /* glyph index */
load_flags ); /* load flags, see below */
error = FT_Render_Glyph( face->glyph, /* glyph slot */
render_mode ); /* render mode */
6. 字体变换 ( 旋转和缩放 )
error = FT_Set_Transform(
face, /* target face object */
&matrix, /* pointer to 2x2 matrix */
&delta ); /* pointer to 2d vector */
7. 把字符显示出来 ( 与具体实现有关 )
draw_bitmap( &slot->bitmap,
pen_x + slot->bitmap_left,
pen_y - slot->bitmap_top );