True type fontのレンダリング その7

True type fontをbitmapにレンダリングするプログラムを作成しました。レンダリングにはFreeTypeライブラリを使用しました。プログラムの作成はRaspberry Pi4で行っています。画像の表示にはEGGX / ProCALLライブラリを使用しました。 

複数行の表示と角度を指定して表示できるようにしました。

アンチエリアシングあり

#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <wchar.h>
#include <locale.h>
#include <math.h>

#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H

#include <eggx.h> /* EGGX を使う時に必要 */

int strwlen(char *buf)
{
    // LC_CTYPE をネイティブロケールに変更
    if (setlocale(LC_CTYPE, "") == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "do not set locale.\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int i = 0;
    int count = 0;
    while (buf[i] != '\0')
    {
        int res = mblen(&buf[i], MB_CUR_MAX);
        if (res < 0)
        {
            fprintf(stderr, "Contains illegal characters.\n");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        i += res;
        count++;
    }

    return count;
}

#define SIZE_OF_ARRAY(array) (sizeof(array) / sizeof(array[0]))

int main(int argc, char *argv[])
{
    FT_Library library;
    FT_Face face;
    FT_GlyphSlot slot;
    int error, win;
    char text[] = "hello,world!\nこんにちは世界\nrotation\n回転";
    wchar_t ws[256]; /* ワイド文字保存用 */
    int num_chars = strwlen(text);
    int draw_x = 100; /* 表示座標　x */
    int draw_y = 200; /* 表示座標　y */

    int len = mbstowcs(ws, text, SIZE_OF_ARRAY(ws));
    if (len == -1)
    {
        fprintf(stderr, "mbstowcs error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    gsetinitialattributes(DISABLE, BOTTOM_LEFT_ORIGIN); /*eggxの座標設定を通常のグラフィックスと同じに*/
    win = gopen(500, 400);                              /* 1000x600 ピクセルのグラフィックス用ウィンドゥを開く */
    layer(win, 0, 1);                                   /* 描画レイヤを設定 */
    // FreeTypeの初期化とTrueTypeフォントの読み込み
    error = FT_Init_FreeType(&library);
    if (error)
    {
        fprintf(stderr, "error FT_Init_FreeType\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    error = FT_New_Face(library, "/usr/share/fonts/opentype/noto/NotoSansCJK-Bold.ttc", 0, &face);
    if (error == FT_Err_Unknown_File_Format)
    {
        fprintf(stderr, "unsupport fonts format\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    else if (error)
    {
        fprintf(stderr, "fonts file not found\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    slot = face->glyph;

    error = FT_Set_Pixel_Sizes(face, 0, 60); //ピクセル単位でサイズ指定
    //error = FT_Set_Char_Size( face, 0, 16 * 64, 300, 300); //ポイント単位でサイズ指定
    if (error)
    {
        fprintf(stderr, "FT_Set_Pixel_Sizes\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    FT_Matrix matrix;          /* transformation matrix */
    double angle = M_PI / 4.0; /* 回転角度 */
    FT_Vector pen;             /* untransformed origin */
    int line = 0;
    /* set up matrix */
    matrix.xx = (FT_Fixed)(cos(angle) * 0x10000L);
    matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin(angle) * 0x10000L);
    matrix.yx = (FT_Fixed)(sin(angle) * 0x10000L);
    matrix.yy = (FT_Fixed)(cos(angle) * 0x10000L);
    pen.x = draw_x * 64;
    pen.y = (-draw_y) * 64;
    for (int n = 0; n < num_chars; n++)
    {
        int i;
        FT_Bitmap bitmap;
        FT_Set_Transform(face, &matrix, &pen);
        switch (ws[n])
        {
        case '\r':
            pen.x = draw_x * 64 + cos(angle - M_PI / 2) * line * (face->size->metrics.height);
            pen.y = -draw_y * 64 + sin(angle - M_PI / 2) * line * (face->size->metrics.height);
            break;
        case '\t': /*tabは正しく計算していません */
            pen.x = pen.x - sin(angle - M_PI / 2) * (face->size->metrics.max_advance);
            pen.y = pen.y + cos(angle - M_PI / 2) * (face->size->metrics.max_advance);
            break;
        case '\n':
            line++;
            pen.x = draw_x * 64 + cos(angle - M_PI / 2) * line * (face->size->metrics.height);
            pen.y = -draw_y * 64 + sin(angle - M_PI / 2) * line * (face->size->metrics.height);
            //(face->size->metrics.height>>6) 1文字の最大高さ　次の行のベースライン 固定小数点　26.6 bit
            break;
        default:
            // n文字目の文字をビットマップ化
            error = FT_Load_Char(face, ws[n], FT_LOAD_RENDER); // 横書き
            if (error)
            {
                fprintf(stderr, "FT_Load_Char error\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
            bitmap = slot->bitmap;

            for (i = 0; i < bitmap.rows * bitmap.width; i++)
            {
                newrgbcolor(win, bitmap.buffer[i], bitmap.buffer[i], bitmap.buffer[i]);
                int x = i % bitmap.width + slot->bitmap_left;
                int y = i / bitmap.width - slot->bitmap_top;
                if (bitmap.buffer[i] != 0)
                    pset(win, x, y); /* 点を描く */
            }
            pen.x += slot->advance.x;
            pen.y += slot->advance.y;
        }
    }
    newrgbcolor(win, 0, 0, 255);
    fillcirc(win, draw_x, draw_y, 3, 3);/* 基準点 */
    copylayer(win, 1, 0); /* レイヤ1をレイヤ0に瞬時にコピー */
    ggetch();             /* キー入力があるまで待つ */
    gclose(win);          /* グラフィックス用ウィンドゥを閉じる */
    error = FT_Done_Face( face );
    if (error)
    {
        fprintf(stderr, "error FT_Done_Face\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    error = FT_Done_FreeType(library);
    if (error)
    {
        fprintf(stderr, "error FT_Done_FreeType\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return 0;
}

アンチエリアシングなし

#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <wchar.h>
#include <locale.h>
#include <math.h>

#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H

#include <eggx.h> /* EGGX を使う時に必要 */

int strwlen(char *buf)
{
    // LC_CTYPE をネイティブロケールに変更
    if( setlocale( LC_CTYPE, "" ) == NULL ){
        fprintf(stderr, "do not set locale.\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int i = 0;
    int count = 0;
    while( buf[i] != '\0' ){
        int res = mblen( &buf[i], MB_CUR_MAX );
        if( res < 0 ){
            fprintf(stderr, "Contains illegal characters.\n");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        i += res;
        count++;
    }

    return count;
}

#define SIZE_OF_ARRAY(array) (sizeof(array)/sizeof(array[0]))

int main(int argc,char *argv[]){
    FT_Library library;
    FT_Face    face;
    FT_GlyphSlot slot;
    int error,win;
    char text[] = "hello,world!\nこんにちは世界\nrotation\n回転";
    wchar_t ws[256]; /* ワイド文字保存用 */
    int num_chars = strwlen(text);
    int draw_x = 100;
    int draw_y = 200;
    
    int len = mbstowcs( ws, text, SIZE_OF_ARRAY(ws) );
    if( len == -1 ){
        fprintf(stderr, "mbstowcs error\n");
        exit( EXIT_FAILURE );
    }

    gsetinitialattributes(DISABLE, BOTTOM_LEFT_ORIGIN); /*eggxの座標設定を通常のグラフィックスと同じに*/
    win = gopen(500,400); /* 1000x600 ピクセルのグラフィックス用ウィンドゥを開く */
    layer(win, 0, 1); /* 描画レイヤを設定 */
    // FreeTypeの初期化とTrueTypeフォントの読み込み
    error = FT_Init_FreeType( &library );
    if(error) {
        fprintf(stderr,"error FT_Init_FreeType\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    error = FT_New_Face( library, "/usr/share/fonts/opentype/noto/NotoSansCJK-Bold.ttc", 0, &face );
    if(error == FT_Err_Unknown_File_Format) {
        fprintf(stderr,"unsupport fonts format\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if(error) {
        fprintf(stderr,"fonts file not found\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    slot = face->glyph;

    error = FT_Set_Pixel_Sizes( face, 0, 60 ); //ピクセル単位でサイズ指定
    //error = FT_Set_Char_Size( face, 0, 16 * 64, 300, 300); //ポイント単位でサイズ指定
    if(error) {
        fprintf(stderr,"FT_Set_Pixel_Sizes\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    FT_Matrix     matrix;              /* transformation matrix */
    double angle = M_PI/4.0;        /* 回転角度 */
    FT_Vector     pen;                 /* untransformed origin */
    int line=0;
    /* set up matrix */
    matrix.xx = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L );
    matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin( angle ) * 0x10000L );
    matrix.yx = (FT_Fixed)( sin( angle ) * 0x10000L );
    matrix.yy = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L );
    pen.x = draw_x*64;
    pen.y = (-draw_y)*64;
    for (int n = 0;n < num_chars; n++ ){
        FT_Bitmap bitmap;
        FT_Set_Transform( face, &matrix, &pen );
        switch(ws[n]) {
            case '\r':
                pen.x  =  draw_x*64 + cos(angle-M_PI/2) * line * (face->size->metrics.height);
                pen.y  = -draw_y*64 + sin(angle-M_PI/2) * line * (face->size->metrics.height);
                break;
            case '\t': /*tabは正しく計算していません */
                pen.x  = pen.x - sin(angle-M_PI/2)*(face->size->metrics.max_advance);
                pen.y  = pen.y + cos(angle-M_PI/2)*(face->size->metrics.max_advance);
                break;
            case '\n':
                line++;
                pen.x  =  draw_x*64 + cos(angle-M_PI/2) * line * (face->size->metrics.height);
                pen.y  = -draw_y*64 + sin(angle-M_PI/2) * line * (face->size->metrics.height);
                //(face->size->metrics.height>>6) 1文字の最大高さ　次の行のベースライン 固定小数点　26.6 bit
                break;
            default:
                // n文字目の文字をビットマップ化
                error = FT_Load_Char( face, ws[n], FT_LOAD_RENDER |FT_LOAD_MONOCHROME );// 横書き アンチエリアシングなし
                if(error) {
                    fprintf(stderr,"FT_Load_Char error\n");
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }
                bitmap = slot->bitmap;

                newrgbcolor(win,255,255,255);/*白色*/
                for( int loopy = 0; loopy < bitmap.rows ; loopy++){
                    for(int byte_index=0;byte_index<bitmap.pitch;byte_index++) {
                        int byte_value,rowstart,end_loop,num_bits_done;
                        byte_value = bitmap.buffer[loopy*bitmap.pitch+byte_index];
                        num_bits_done = byte_index*8;
                        rowstart = loopy*bitmap.width + byte_index*8;
                        if(8 > (bitmap.width - num_bits_done)) {
                            end_loop = bitmap.width - num_bits_done;
                        } else {
                            end_loop = 8;
                        }
                        for(int bit_index=0;bit_index<end_loop;bit_index++) {
                            int bit = byte_value & (1<<(7-bit_index));
                            if(bit!=0) {
                                int x = (bit_index+rowstart)%bitmap.width  + slot->bitmap_left;
                                int y = (bit_index+rowstart)/bitmap.width - slot->bitmap_top;
                                pset(win,x,y); /* 点を描く */
                            }
                        }
                    }
                }
                pen.x += slot->advance.x ;
                pen.y += slot->advance.y ;

        }
    }
    newrgbcolor(win,0,0,255);
    fillcirc (win,draw_x,draw_y,3,3); /* 基準点 */
    copylayer(win, 1, 0);  /* レイヤ1をレイヤ0に瞬時にコピー */
    ggetch(); /* キー入力があるまで待つ */
    gclose(win); /* グラフィックス用ウィンドゥを閉じる */
    error = FT_Done_Face( face );
    if(error) {
        fprintf(stderr,"error FT_Done_Face\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    error = FT_Done_FreeType( library );
    if(error) {
        fprintf(stderr,"error FT_Done_FreeType\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return 0;
}

実行結果

参考

The FreeType project

EGGX / ProCALL X11 Graphics Library since 1999

FreeTypeでテキスト描画

freetype2 で文字列描画 (実践編)

Indexing pixels in a monochrome FreeType glyph buffer

標準ライブラリのリファレンス（ヘッダ別） | Programming Place Plus　Ｃ言語編