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  • 【Qt开发】【ARM-Linux开发】 QT在ARM上显示字体的问题

    在PC机上利用QT开发的应用程序在设置字体时,在PC上运行,可根据自己的设置,字体随之变大或变小。而移植到ARM上运行时发现,显示体与所设置的字体不用,字体普遍偏小。经过上网搜索发现,是环境变量字库目录($FONTDIR)下没有相应的字库文件。
    我利用的是OK6410开发板,板子里已有移植好的QT4.7.1,然后其字库目录是/opt/qt4.7.1/lib/font.(编写在脚本/bin/qt4)。

    在嵌入式linux及QT/Embedded-2.3.7下制作QPF字库
    1、几种格式字库简介

     QT支持四种格式的字库(TTF,BDF,PFA/PFB,QPF)(见参考文献[3]),但在产品中,如果直接使用,TTF或PFA/PFB。即让应用程序在显示的时候再计算点阵,最终的效果并不理想,会发现有些字大,有些字小,而且需要占用非常多的FLASH和内存,速度也有点慢,所以我在此不想过多的介绍PFA/PFB。如果直接使用BDF,速度非常慢,而且需要占用比较多的FLASH和内存;使用QPF,速度和占用其它资源是最小的,因此我们最终的产品中采用QPF格式。下面我简单介绍,TTF,BDF和QPF字体的结构,这样就比较容易理解后面的转换过程。

    1.1  TTF字体
       TTF(TrueType Font)是Apple公司和Microsoft公司共同推出的字体文件格式,随着Windows的流行,已经变成最常用的一种字体文件表示方式。TTF字体已经成功用在Windows中文版生成汉字字库,此字体采用二次B样条曲线来描述字符轮廓,对字符轮廓的上的点,按顺时针方向从小到大编号,填充部分在其右边。TTF文件结构分成三个部分:文件名(12Bytes),描述表目录(每个16Bytes),描述表数据。
        对于每一个字,都有一个假想的矩形框,正常情况字是不会超出这个矩形框的,中文属于象形字,不象英文,大小不一致,比如:英文中的f就可能会超出矩形框。微软把矩形的高度称为EM,实际字符的高度称为BODY.矩形框最原始的坐标系是矩形的中心为原点,但为了实际字体在打印和显示的使用过程中的方便,通常将坐标原点放在左下角,或中下。
        通常,在实际打印过程中,TTF字体是用像素来度量的,如何将矩形框中的字体转成像素呢?有一个计算公式,实例如下:如果18个点的72点每英寸屏下有一个550的长度,矩形框内有2048个单位。那其像素为550*18*72/72/2048=4.83像素。显然,每英寸里的点取的越多,字就越逼真,同时这样的存储空间和计算的时间也就越多。在嵌入程序开发过程中,这往往是不可以接受的,因为嵌入式系统的硬件资源本来就很有限,如果真的这样的话,在显示过程会很慢。并且如果为了提高速度而减少每英寸中的点数,则字体失真的情况很严重。更加具体的关于,TTF字体的内容可见参考资料[3]。
        另外,在Windows下编程,Microsoft实现了让用户对字体操作处理具有透明性,有关字体结构定义见参考文献[4]。

    1.2 BDF字体
        BDF(Bitmap Distribution Format)是在X窗口系统中的一种表示位图字体的文件格式。是X协会定义的一种标准,是ASCII文件 它由两部分组成,一是表示字体整体属性的文件头信息;二是每一个字符独有的属性和位图数据。我以16*16的位图字体为例描述BDF字体文件格式。
    STARTFONT2.1 /*后面跟一个版本号,指出该字体文件版本*/
    COMMENT /*表示注释*/
    FONT -adobe -courier -bold -r -normal -16 -160 -75 -75 -m -160 -gb2312.1980 -0 
    /*表示字体名*/
    SIZE 16 75 75 /*字符大小与在X,Y方向上的分辨率*/
    FONTBOUNDINGBOX 16 16 0 0 /*X方向上宽度与Y方向高度及x和Y方向上的偏移*/
    STARTPROPERTIES 16 /*设置字体的属性项目数*/
    FOUNDRY "Adobe" /*字体的制造厂家*/
    FAMILY_NAME "Courier" /*字体的变种字型*/
    WEIGHT_NAME "Bold" /*字体的印刷权*/
    SLANT "R" /*字体字型的设计情况*/
    SEWINDTH_NAME "Normal" /*字体的缩放因素*/
    ADD_STYLE_NAME "" /*唯一的标识该字体,一般为空*/
    PIXEL_SIZE 16 /*依赖于设备的字体尺寸*/
    POINT_SIZE 160 /*设计字体的实际尺寸*/
    RESOLUTION_X 75 /*设计字体的水平分辨率*/
    RESOLUTION_Y 75 /*设计字体的垂直分辨率*/
    SPACING "m" /*指出字符宽度是定长还是可变*/
    AVERAGE_WIDTH 160 /*字体中所有字符的平均宽度*/
    CHARSET_REGISTRY "gb2312.1980" /*字符集名*/
    CHARSET_ENCODING "0" /*字符集编号*/
    FONT_DESCENT 0 /*基线下的高度*/
    FONT_ASCENT 16 /*基线上的高度*/
    ENDPROPERTIES /*属性项设置结束*/
    CHAR 6775 /*字体文件中的字符数*/
    STARTCHAR 啊 /*字符起始标志及名称*/
    ENCODE 3021 /*X服务器在存取该字符时使用的编码。如汉字国标码*/
    SWIDTH 1000 0 /*X和Y方向上的逻辑宽度和高度*/
    DWIDTH 16 0 /*字符在x和Y方向上的设备单位宽度*/
    BBX 16 16 0 0 /*字符边界框的宽度,高度以及偏移*/
    BITMAP /*字符的位图的信息起始标志*/
    0000 /*字符位图*/
    04a0
    ……
    0590
    ENDCHAR /*字符结束标志*/
    STARTCHAR 阿 /*第二个字符开始*/
    ……
    ENDFONT /*BDF字体文件结束标志*/

    1.3 QPF字体简介
        QPF格式的字库是仅用于QT/Embedded的不可缩放的字体,在程序运行过程中,对TTF格式的字体,在第一次装入使用时,都要以给定的字体大小进行处理;而对于BDF字体,当其使用时,所有字体都必须被处理;而对于QPF字体,均以相同格式的存储。所以在字体显示时,Qt只要读取字体,做相应分析,然后显示就完成了,这样进一步减少了对RAM资源的浪费。QPF字体是基于UNICODE编码的,这为QT/Embedded良好的可移植性奠定了基础。有关QPF更详细的资料可以查阅参考文献[5]。

    1.4FONTDIR目录下的文件格式:
    一个典型的FONTDIR文件的内容如下所示:
    fixed fixed_120_50.qpf QPF n 50 120
    helvetica helvetica_80_50.qpf QPF n 50 80
    helvetica helvetica_120_50.qpf QPF n 50 120 u
    helvetica helvetica_120_75.qpf QPF n 75 120 u
    helvetica helvetica_140_75.qpf QPF n 75 140
    helvetica helvetica_180_75.qpf QPF n 75 180
        文件中每行都标识一个特定的字库,每个段的含义是:第一列为name,第二列为file,第三列为renderer,相当于字型格式,所以有BDF,TTT,QPF等选择。第四列n表示iitalic,表示是否为斜体字。第五列表示weight,其中50表示Normal,75表示Bold。第六列表示size,例如:120表示12pt。第七列为flags,有下面三个选择:s=smooth(anti-aliased)u =unicode range when saving (default is Latin 1 a = ASCII range when saving(default is Latin 1))
                                                             —— 摘自参考文献[1]
        其中属性file,renderer(BDF,TTF,QPF)和size特别要设置对,其它属性问题不大。还要注意如果在该目录下有QPF的文件,系统只会使用QPF格式的文件,而不会读取其它格式的文件,不管FONTDIR里面的内容是什么。如果有多个QPF文件,应用程序按照大小,家族,黑体和斜体的顺序查找,即首先查找大小和自己一样的字库,大小无法区分唯一的字库的再看对应的家族,还是无法区分的再看是否黑体,是否斜体。可以参考PC上的字库索引文件FONTDIR:
    例如:
    -cclib -song -medium -r -normal -jiantizi -16 -160 -75 -75 -c -160 -gb2312 1980 -0
    其中,每个段的含义如下:
    cclib:制造商
    song:字体族,此处表示“宋体”字
    medium:字权重(中等),还有bold(粗体)选项
    r:倾斜,R(Roman),I(Italic),O(Oblique)
    normal:字符集宽度,此外还有condensed,narrow,double
    jiantizi:附加说明(此处意义为“简体字”)
    16:用像素衡量的宽度。
    160:点数 10
    75(1):水平分辨率(dpi)
    75(2):垂直分辨率(dpi)
    c:间距。c:square,m:fixed width,p:variable width
    160:平均宽度(10*pixels)
    gb2312.1980:注册字符集,标准名
    0:第0套,基本集
                                                          —— 摘自参考文献[2]

    2 如何从TTF字体文件转成QPF字体文件
    2.1 把TTF转换成BDF
        尽管不推荐使用TTF格式的字库,但由于TTF格式的字库可以转换成任意大小的BDF字库,而可以找到的BDF字库都是固定大小的,因此在实际制作QPF字体文件时,还是需要TTF格式的字库。把TTF转换成BDF的方法如下:
    ./ttf2bdf source.ttf -p yourSize -o destination.bdf
        即利用软件ttf2bdf可以把源文件source.ttf转换成大小为yourSize的BDF格式的文件destination.bdf。那在程序内部是如何实现将TTF转成BDF的呢?由2.2.1和2.2.2的介绍,并且查阅参考文献[3],可以知道TTF的内部存储结构。其中最核心的部分是TTF文件格式中的12个字节的文件表:表目录按tag以升序排列。


    Type Name Description
    ULONG  tag 4字节的标识
    ULONG checkSum 表中的CheckSum
    ULONG offset TrueType font文件的起始偏移量Offset
    ULONG length 表长


        还有一个有关Offset表的信息,包括版本号,表的数量,查找范围。入口选择,转换范围。
        通过操作文件表,将描述表中的数据取出来,按照BDF字体所定义的格式写入,就可以生成对应的字体。比如,可以给出一小段c语言程序,此程序用于计算当前CheckSum的位置。
    ULONG
    CalcTableChecksum(ULONG *Table,ULONG Length)
    {
    ULONG Sum = 0L;
    ULONG *Endptr=Table+((Length+3)& ~3)/sizeof(ULONG);
    while(Table<endptr)
     Sum += *Table++;
    return Sum;
    }
        利用此程序可以将每个字体的信息分开,并将每个字体信息从文件中取出来,对每个字体进行操作。在从TTF转到BDF过程中,仅通过使用WINDOW的函数是很不方便的,最方便的办法是使用c语言对字体进行操作。我在此列出转换过程中最重要的几个值:PIXEL_SIZE,POINT_SIZE,RESOLUTION_X,RESOLUTION_Y,FONT_DESCENT,FONT_ASCENT,SWIDTH,DWIDTH,BBX。这些值决定着最后生成的BDF字体与TTF字体的失真度,因为TTF是可缩放的,而BDF是固定大小的,所以在转换过程中一定会出现失真的情况。

    2.2 对得到的BDF文件进行调整
        由于从软件xmbdfed里得到的三个字库不符合系统的要求,因此需要手动对其进行一些调整,其它方法得到的BDF文件不需要进行调整。
    直接从xmbdfed里得到的字库是按照GB2312-80.0进行编码的,因此首先要将其转换成符合UNICODE编码,这需要用到我手动写的一个程序gb2unieode,把源文件拷贝到gb2unicode程序的目录下,将其名字改为hanzist24a.txt(程序的要求,也可以不改名字而修改程序里源文件的名字再重新编译),然后运行./change之后,就完成了,因为QT中因现成的转换函数可以调用,在此我不想多说关于用程序转换的代码。因为有一种更简单的方法,即在Word中打开GB字库。然后另存为UNICODE字库文件就行了。
        等待该命令执行完后(注意需要的时间比较长),对所生成的文件dest.txt进行排序,方法如下:把dest.txt的名字改为dest.bdf(只要后缀名为bdf就行);然后运行软件xmbdfed,用其打开该文件(xmbdfed只能直接打开后缀明为bdf的文件),另存为yourname.bdf即可。排完序后需要手
    动修改处理yourname.bdf。
        由上面介绍的BDF字体格式,现在对转换得到的BDF字体文件进行如下手工处理:先删除行说明属性默认的字符的行DEFAULT_CHAR 8481,因为从GB2312转换成UNICODE后,编码为8481的字符已经不存在了,如果不删除该行,运行时会出现段错误。然后删除那些存在于两个16号字库但在标准GB2312中没有的一些字模。标准GB2312中有7445个字模,而两个16字库有7612个字模,多出来的那部分在用gb2unicode转换的时候因为找不到相应的GB2312码而没有写进dest.txt的字模开始行"STARTCHAR ****"。可以用xmbdfed打开,如果出错则说明还有一些不完整的字模,还需要手动删除这些不完整的字模,如果可以正确打开则说明目标文件已经是正确的。(24号字库不存在这个问题,因此不需要进行本项操作。)最后从其它大小相同的.bdf文件中拷贝编码为20-7F(ASCII码)和编码为FE54(分号;)的字模到目标文件。

    2.3 把TTF.BDF转换成QPF
        从参考文献[5]中可以知道QT提供的把TTF,BDF转换成QPF的方法有两种,一种是工具makeqpf,这个命令无论是在Pc机上还是在开发板上都没有效果(但是QT的官方网站却说是可以的,不知道为什么,并且,也不是每个版本的QT都有makeqpf这个工具,还要说明的是,文献[6]中说这个工具是可以的,不过我没有试验成功)。
        另一种是运行应用程序时加上选项-savefonts,如在开发板上运行应用程序的命令:./sulfur -qws -savefonts
        如果此时系统中/usr/qt/lib/fonts目录下没有QPF格式的字库而只有TTF或BDF格式的字库,对应的文件fontdir中只保留要转换的文件的行,QT就会在运行时首先生成QPF格式的字库。尽管通过TTF字体也可以得到QPF字体,不过最好不要这样做,因为失真太大。

    3 总结
        经过本人对字库进行上述处理后,就可以在嵌入式开发板上显示各种字体,只要找到给定TTF或BDF的字库,如果找不到BDF字库,可以找到字库,然后通过TTF2BDF这个程序来得到BDF字库。这样在开发板上可以显示行书,楷书等字体,并且字体显示也很正常,不会出现大小不一致的问题。但是,本人认为,由于这是嵌入式开发,存储资源非常有限,如果能进一步将字库缩小,只留下程序中所要用的汉字组成的字库就好了,这是需要下一步研究的方向。

    参考文献:
    [1] http://jserv.Sayya.org/qtopia/doe/qte.txt
    [2] http://www.Linuxfans.org/nuke/modules.php?name=Forums&file= viewtopic&t=82950&highlight=fonts.dir
    [3] Microsoft Corporation. TTF Technical Specification Revision 1.66 November 1995.
    [4] Windows 2000编程核心技术精解[M].中国水利水电出版社,2001.
    [5] http://doc.Trolltech.com/3.0/emb-fonts.html
    [6] 黄敬群.Qt/Embedded中文处理实战[M]

    为什么在ARM板上字体会变小
    因为QT在ARM板上计算DPI值错误。

    解决的方法就是设置好qt的dpi,

    qt是根据显示器的物理长度或者宽度于分辨率的关系来计算dpi的, 所以我们设置export QWS_DISPLAY="LinuxFB:mmWidth95:0" export QWS_SIZE="480x272" 这样qt在所有的平台上显示的字体都一样大了 就好了,


    什么是DPI值呢?每英寸的像素点数,即单位点/英寸。网络上有好多写ppi与dpi区别的帖子,没大看懂,也无关紧要。我的显示屏的分辨率即(设备分辨率)是800*600;水平分辨率是800,垂直分辨率是600,显示器物理宽度16cm,物理高度12cm,
    则由式:


    将qt是根据显示器的物理长度或者宽度于分辨率的关系来计算dpi的。dpi的计算如下:

    水平 dpi = 水平 resolution /(显示器宽度cm/2.54 )

    垂直 dpi = 垂直 resolution /(显示器高度cm/2.54 )
    1英寸=2.54cm,可知,我的水平DPI和垂直DPI都是127.

    在QFont当中有两种方式设置字体大小,一种是PixelSize,另一种是PointSize
    Point实际是磅,也就是 1/72 inch
    我们可以从QPaintDevice中得到当前DPI(Dot per inch)。因此 Pixel = DPI * Point / 72
    例如设置字体为20Point。 那么字体的像素大小是 90 * 20 / 72 约等于 25.而DPI=120时,同样20point,像素增大,字体变大。可以将字体设置为25Pixel,看到字体的大小就是20Point和25Pixel大小是一样的。
    所以在同一显示屏下,
    屏幕大小就固定了,其显示能力也固定了,也就是说显示器横向、纵向能够显示的像素点是有上限的,如果显示器的最佳显示分辨率为1440×900,那么该显示器横向上最多也就1440个像素点,再高就不行了!是硬件限制。纵向上也是如此。也就是从硬件上讲(或者说是物理上),显示器的物理DPI出厂后就确定了!包含两个固定值:

    1)屏幕尺寸,如14.1英寸

    2)分辨率上限,如1440×900

    所以,每像素的尺寸(1Pixel=?Inch)是个常量(屏幕上一定范围的区域)。因而,设置的DPI值越大,字体越大。
    而你设置的屏幕分辨率(横、纵方向像素个数)越高,则能看到的东西越多,但是东西看起来越小(高分辨率相当于用圆珠笔画画,笔画细;低分辨率相当于用毛笔画画,笔画粗!



    QFont当中设置的大小,实际上字体的高度,由如下组成。
    pixel pitch(点距): 像素点间距离。可以用25.4mm / DPI得到。
    字体在屏幕上的实际大小 = 字体像素大小 * 点距=(显示屏DPI*Point/72)*(25.4/设置DPI)
    因此如果想要看到更大的字体可以使用更大的点距。 有些显示器的设置分辨率(dpi)比较大,那么单位长度中的像素点就比较多,这样一个字所占的长度就会比较少。

    参考资料:http://hi.baidu.com/xf19890224/item/46dfe33a31989f05ceb9fe33
                    http://blog.csdn.net/kelleniiii/article/details/8968327

    设置环境变量改变DPI


    如果直接使用qt4的桌面环境,所以直接进qt4桌面的启动脚本进行环境变量的修改。

    关于设置的格式,在前面给的链接里有提到:

    export QWS_DISPLAY="[:]... [:]"

    具体的操作如下:

    vi ./bin/qt4

    将原始的export QWS_DISPLAY=:1注释掉,在这一行的开头添加一个#即可。

    添加:

    export QWS_DISPLAY="LinuxFB:mmWidth=230:0" 

    export QWS_SIZE="800x600"

    其中mmWidth=230是自己根据实际的需要进行调整的。数字越大,显示出来的字体越小。

    下面的QWS_SIZE是我的开发板上的触摸屏的分辨率。

    Qt 嵌入式 Linux显示管理

    Qt的显示管理,Qt嵌入式客户端默认的行为是将其器件写入内存, 而服务器负责把内存的内容存储到屏幕上。服务器使用屏幕驱动器将内存的内容复制到屏幕显示。

    当服务端应用程序开始启动时,使用Qt的插件系统,屏幕驱动被加载

    内容:


    可用的驱动

    嵌入式LinuxQt为Linux framebuffer提供的驱动, 有virtual framebuffer, transformed screens, VNC servers和 multi screens. 运行configure脚本可以列出可用的驱动:

     ./configure -help

    在Qt的默认配置文件中,只有一个未加速的Linux framebuffer driver (/dev/fb0) 是可用的.通过使用configure脚本可以让各种驱动可用或禁用. 例如:

     ./configure -qt-gfx-transformed

    通常的屏幕驱动能通过QScreen的子类和创建的屏幕驱动插件(从QScreenDriverPlugin类继承)被执行. QScreenDriverFactory类默认执行将自动检测插件,在运行期加载驱动到服务端应用程序.


    指定一个驱动

    通过设置QWS_DISPLAY环境变量去指定使用哪个驱动,例如 (假设当前的shell是bash,ksh,zsh或者sh):

     export QWS_DISPLAY="[:]...
              [:]"

    的有效参数是LinuxFbQVFbVNCTransformedMulti 和 keys identifying custom drivers,  的参数通常是用来区分是否是相同的显示屏和是否支持多显示屏(更多详细信息请察看运行Qt嵌入式Linux应用程序文档). 驱动的详细选项描述请参看下面表格.


    驱动详细选项 可用的 描述
    tty= LinuxFb 程序运行时传送至控制台的设备文件.
    nographicsmodeswitch LinuxFb 确定应用程序没有在图形模式下.
    littleendian LinuxFb 在大端系统下告诉驱动必须处理小端的frame buffer.
    mmWidth= LinuxFb, QVFb 屏幕的物理宽度 (通常是按分辨率计算).
    mmHeight= LinuxFb, QVFb 屏幕的物理宽度 (通常是按分辨率计算).
    LinuxFb
    VNC, Transformed, Multi 指定一个子驱动.
    Transformed 指定屏幕的旋转. x的有效值为90, 180和270.
    offset= Multi 指定子窗口左上角的坐标系(默认0,0).

    当运行应用程式时,也可以通过 -display选项设置QWS_DISPLAY环境变量.例如:

     myApplication -display "[:]...
              [:]"

    子驱动和多驱动

    VNC, Transformed和Multi screen drivers都依赖子驱动. 指定一个驱动的一般方法如下::

     export QWS_DISPLAY="[:][:]...
             [ :]"

    就子驱动而言, 在每个子驱动和显示的数目去区分多个驱动和显示器是很重要的. 多屏幕驱动可以有多个子驱动,例如:

     export QWS_DISPLAY="Multi: QVFb:0 QVFb:offset=640,0:1 :2"

    如果子驱动没有被指定,VNC screen驱动被默认为一个虚拟屏驱动.在这种情况下VNC驱动允许指定一些额外的参数(可选的),默认虚拟屏的尺寸和深度:

    • size=
    • depth=
    • mmHeight=
    • mmWidth=

    运行一个尺寸为720x480像素32位的VNC虚拟屏的例子如下:

     export QWS_DISPLAY="VNC:size=720x480:depth=32"

    在Linux framebuffer上运行VNC屏驱动的例子:

     export QWS_DISPLAY="VNC:LinuxFb"

    在这最后一个例子, Qt同时使用两个显示驱动, 设备屏幕和通过网络的VNC客户端的显示的显示输出.

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