超级好用的C++实用库之点阵字体

概述

点阵字体是一种数字字体，其中每个字符都由一定尺寸的像素矩阵组成。比如：一个16×16点阵字体意味着每个字符是16列乘以16行的点阵构成的，每个点可以是开（黑色、实心）或关（白色、空白），通过组合这些点来模拟字符的形状和轮廓。

在计算机显示、打印和其他数字化输出设备中，点阵字体由于其简单性而得到广泛应用，特别是在早期的计算机系统、打印机以及低分辨率显示屏上。点阵字体的一个显著特点是：它们不需要任何矢量渲染引擎就可以直接输出，因为每个字符都已经预定义为静态的像素图案。现代应用中，尽管高分辨率显示器和高质量矢量字体已经成为主流，但点阵字体仍然在一些特定场合中有其独特价值，比如：游戏开发、嵌入式系统、工业打标、OSD字符叠加等。

CHP_LatticeFont类

在音视频开发领域，一般需要在视频上叠加各种文字信息。在嵌入式系统中，Flash空间和内存空间都非常有限，通常使用点阵字体来进行字符叠加。点阵字体文件通常分为两种：ascii字体文件和汉字字体文件。我们可以根据需要，将字体用白色或黑色来输出和渲染。但如果视频区域也是白色或黑色，则会与叠加的文字信息的颜色混在一起，导致看不清楚文字信息。

为了区分视频区域和叠加的文字信息，我们通常会使用描边的点阵字体。所谓描边的点阵字体，就是在白色或黑色的字体周围，再添加一圈黑色或白色的描边。为了方便应用层使用描边字体，我们封装了CHP_LatticeFont类。CHP_LatticeFont类的头文件，可参考下面的示例代码。

#pragma once

#include <stdio.h>

#include "HP_Mutex.h"

class CHP_LatticeFont
{
public:
    static void Open();
    static CHP_LatticeFont *&Singleton();
    static void Close();

    int Init(const char *pszAsc16File, const char *pszHz16File, const char *pszAsc16StrokeFile = NULL, const char *pszHz16StrokeFile = NULL);

    void DeInit();

    int GetCode(const char *pszText, char *pCode, int &nTotalCodeLen, bool bUseStrokeFont = false);

    static int GetMaxCodeLen(const char *pszText, bool bUseStrokeFont = false);

    static int CorrectHalfChinese(char *pBuf, int nBufLen);

protected:
    CHP_LatticeFont();
    ~CHP_LatticeFont();

private:
    static int Init(const char *pszAsc16File, const char *pszHz16File, FILE *&pfAsc16, FILE *&pfHz16);
    static int ReadAsc16(FILE *pFile, unsigned char ucChar, char *pBuf);
    static int ReadHz16(FILE *pFile, unsigned char ucHigh, unsigned char ucLow, char *pBuf);
    static int ReadAsc32(FILE *pFile, unsigned char ucChar, char *pBuf);
    static int ReadHz32(FILE *pFile, unsigned char ucHigh, unsigned char ucLow, char *pBuf);
    static void Transform(char *pCodeChar, bool bUseStrokeFont);

private:
    static CHP_LatticeFont *m_pThis;
    FILE *m_pfAsc16;
    FILE *m_pfHz16;
    FILE *m_pfAsc16Stroke;
    FILE *m_pfHz16Stroke;
    CHP_Mutex m_mutex;
};

可以看到，CHP_LatticeFont类是一个单实例类。为了使用CHP_LatticeFont类，我们需要先制作ascii字体文件和汉字字体文件。如果需要描边的点阵字体，还需要制作带描边的ascii字体文件和带描边的汉字字体文件。关于点阵字体文件的具体制作，可以使用GuiTool或HZKCreator等工具，这里就不再赘述了。

下面，我们将介绍CHP_LatticeFont类导出的公共接口。

Init：初始化点阵字体。参数pszAsc16File为ascii字体文件，参数pszHz16File为汉字字体文件；参数pszAsc16StrokeFile为带描边的ascii字体文件，参数pszHz16StrokeFile为带描边的汉字字体文件。返回值为0表示成功，其他为错误码，必须至少有一组字体文件解析成功，该接口才会返回成功。

DeInit：反初始化点阵字体，释放相关资源。

GetCode：获取字符串文本的点阵字体的编码。参数pszText为字符串文本，参数pCode为编码buffer，参数nTotalCodeLen传入时为编码buffer的总长度，传出时为编码buffer的实际长度，参数bUseStrokeFont表示是否使用描边字体。返回值为0表示成功，其他为错误码。

GetMaxCodeLen：获取字符串文本的点阵字体编码的最大长度，一般用于预先分配编码buffer内存时，获取编码buffer的长度。参数pszText为字符串文本，参数bUseStrokeFont表示是否使用描边字体，返回值为点阵字体编码的最大长度。

CorrectHalfChinese：校正半个汉字。当字符串文本宽度超过图像或视频宽度时，会对字符串文本进行截断。截断可能恰好发生在一个汉字的中间，此时，需要进行校正，把前半个汉字置为空字符。参数pBuf为文本buffer（不包括结尾的\0），参数nBufLen为文本buffer的长度。返回值为0表示成功，其他为错误码。

总结

在点阵字体中，每一个字符都以固定大小的位图图像来存储。这意味着，字符不能自由缩放而保持清晰度。因为当放大时，单个像素会被放大显示成多个像素，导致锯齿状边缘和模糊效果。相反，缩小点阵字体可能导致字符难以辨认或丢失细节。

点阵字体的优势在于：它们易于硬件直接渲染，并且对于资源有限的系统（比如：早期个人计算机、嵌入式系统）来说，由于不需要复杂的矢量渲染引擎，特别高效。