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点阵字库结构以及点阵字显示的实现原理

2009-11-23 10:18 323 查看
【转自http://hi.baidu.com/ahnniu/blog/item/7b72d058bea162d89c82048f.html 】

点阵字库结构以及点阵字显示的实现原理

2008-10-08 14:32
在 DOS 下作游戏要实现汉字或英文的输出，一般都是使用的点阵字库技术。这样可以使程序有更好的兼容性。那么我们如何在程序中使用点阵字库呢，这片文档将会讲解这个。
先讲讲什么是点阵字库，我首先需要理解的是点阵字库是一个数据文件，在这个数据文件里面保存了所有文字的点阵数据。至于什么是点阵，我想我不讲大家都知道 的，使用过“文曲星”之类的电子辞典吧，那个的液晶显示器上面显示的汉子就能够明显的看出“点阵”的痕迹。在 PC 机上也是如此，文字也是由点阵来组成了，不同的是，PC机显示器的显示分辨率更高，高到了我们肉眼无法区分的地步，因此“点阵”的痕迹也就不那么明显了。

点阵、矩阵、位图这三个概念在本质上是有联系的，从某种程度上来讲，这三个就是同义词。点阵从本质上讲就是单色位图，他使用一个比特来表示一个点，如果这 个比特为0，表示某个位置没有点，如果为1表示某个位置有点。矩阵和位图有着密不可分的联系，矩阵其实是位图的数学抽象，是一个二维的阵列。位图就是这种 二维的阵列，这个阵列中的 (x,y) 位置上的数据代表的就是对原始图形进行采样量化后的颜色值。但是，另一方面，我们要面对的问题是，计算机中数据的存放都是一维的，线性的。因此，我们需要 将二维的数据线性化到一维里面去。通常的做法就是将二维数据按行顺序的存放，这样就线性化到了一维。

那么点阵字的数据存放细节到底是怎么样的呢。其实也十分的简单，举个例子最能说明问题。比如说 16*16 的点阵，也就是说每一行有16个点，由于一个点使用一个比特来表示，如果这个比特的值为1，则表示这个位置有点，如果这个比特的值为0，则表示这个位置没 有点，那么一行也就需要16个比特，而8个比特就是一个字节，也就是说，这个点阵中，一行的数据需要两个字节来存放。第一行的前八个点的数据存放在点阵数 据的第一个字节里面，第一行的后面八个点的数据存放在点阵数据的第二个字节里面，第二行的前八个点的数据存放在点阵数据的第三个字节里面，...，然后后 面的就以此类推了。这样我们可以计算出存放一个点阵总共需要32个字节。看看下面这个图形化的例子：

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可以看出这是一个“汉”字的点阵，当然文本的方式效果不是很好。根据上面的原则，我们可以写出这个点阵的点阵数 据：0x40,0x08,0x37,0xfc,0x10,0x08,..., 当然写这个确实很麻烦所以我不再继续下去。我这样做，也只是为了向你说明，在点阵字库中，每一个点阵的数据就是按照这种方式存放的。

当然也存在着不规则的点阵，这里说的不规则，指的是点阵的宽度不是8的倍数，比如 12*12 的点阵，那么这样的点阵数据又是如何存放的呢？其实也很简单，每一行的前面8个点存放在一个字节里面，每一行的剩下的4点就使用一个字节来存放，也就是说 剩下的4个点将占用一个字节的高4位，而这个字节的低4位没有使用，全部都默认的为零。这样做当然显得有点浪费，不过却能够便于我们进行存放和寻址。对于 其他不规则的点阵，也是按照这个原则进行处理的。这样我们可以得出一个 m*n 的点阵所占用的字节数为 (m+7)/8*n。

在明白了以上所讲的以后，我们可以写出一个显示一个任意大小的点阵字模的函数，这个函数的功能是输出一个宽度为w，高度为h的字模到屏幕的 (x,y) 坐标出，文字的颜色为 color，文字的点阵数据为 pdata 所指：

/*输出字模的函数*/
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个点 */
int k; /* 一行中的第几个“8个点”了 */
int nc; /* 到点阵数据的第几个字节了 */
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; /* 重新计算w */
nc = 0;

for (i=0; i<h; i++)
{
cols = 0;
for (k=0; k<w/8; k++)
{
for (j=0; j<8; j++)
{
if (pdata[nc]&mask[j])
putpixel(x+cols, y+i, color);
cols++;
}
nc++;
}
}
}

代码很简单，不用怎么讲解就能看懂，代码可能不是最优化的，但是应该是最易读懂的。其中的 putpixel 函数，使用的是TC提供的 Graphics 中的画点函数。使用这个函数就可以完成点阵任意大小的点阵字模的输出。

接下来的问题就是如何在汉子库中寻址某个汉子的点阵数据了。要解决这个问题，首先需要了解汉字在计算机中是如何表示的。在计算机中英文可以使用 ASCII 码来表示，而汉字使用的是扩展 ASCII 码，并且使用两个扩展 ASCII 码来表示一个汉字。一个 ASCII 码使用一个字节表示，所谓扩展 ASCII 码，也就是 ASCII 码的最高位是1的 ASCII 码，简单的说就是码值大于等于 128 的 ASCII 码。一个汉字由两个扩展 ASCII 码组成，第一个扩展 ASCII 码用来存放区码，第二个扩展 ASCII 码用来存放位码。在 GB2312-80 标准中，将所有的汉字分为94个区，每个区有94个位可以存放94个汉字，形成了人们常说的区位码，这样总共就有 94*94=8836 个汉字。在点阵字库中，汉字点阵数据就是按照这个区位的顺序来存放的，也就是最先存放的是第一个区的汉字点阵数据，在每一个区中有是按照位的顺序来存放 的。在汉字的内码中，汉字区位码的存放实在扩展 ASCII 基础上存放的，并且将区码和位码都加上了32，然后存放在两个扩展 ASCII 码中。具体的说就是：
第一个扩展ASCII码 = 128+32 + 汉字区码
第二个扩展ASCII吗 = 128+32 + 汉字位码
如果用char hz[2]来表示一个汉字，那么我可以计算出这个汉字的区位码为：
区码 = hz[0] - 128 - 32 = hz[0] - 160
位码 = hz[1] - 128 - 32 = hz[1] - 160。

这样，我们可以根据区位码在文件中进行殉职了，寻址公式如下：
汉字点阵数据在字库文件中的偏移 = ((区码-1) * 94 + 位码) * 一个点阵字模占用的字节数
在寻址以后，即可读取汉字的点阵数据到缓冲区进行显示了。以下是实现代码：

/* 输出一个汉字的函数 */
void _draw_hz(char hz[2], FILE *fp, int x, int y, int w, int h, int color)
{
char fontbuf[128]; /* 足够大的缓冲区，也可以动态分配 */
int ch0 = (BYTE)hz[0]-0xA0; /* 区码 */
int ch1 = (BYTE)hz[1]-0xA0; /* 位码 */

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

fseek(fp, offset, SEEK_SET); /* 进行寻址 */
fread(fontbuf, 1, (w + 7) / 8 * h, fp); /* 读入点阵数据 */
_draw_model(fontbuf, w, h, x, y, color); /* 绘制字模 */
}

以上介绍完了中文点阵字库的原理，当然还有英文点阵字库了。英文点阵字库中单个点阵字模数据的存放方式与中文是一模一样的，也就是对我们所写的 _draw_model 函数同样可以使用到英文字库中。唯一不同的是对点阵字库的寻址上。英文使用的就是 ASCII 码，其码值是0到127，寻址公式为：
英文点阵数据在英文点阵字库中的偏移 = 英文的ASCII码 * 一个英文字模占用的字节数

可以看到，区分中英文的关键就是，一个字符是 ASCII 码还是扩展 ASCII 码，如果是 ASCII 码，其范围是0到127，这样是使用的英文字库，如果是扩展 ASCII 码，则与其后的另一个扩展 ASCII 码组成汉字内码，使用中文字库进行显示。只要正确区分 ASCII 码的类型并进行分别的处理，也就能实现中英文字符串的混合输出了。

本文中的所有示例代码都来自 Graphics++，因为我不再给出特别的演示程序。如果想阅
读更详细的实现代码和观看演示程序，请下载 Graphics++。

RockCarry
2005.8.19

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