FreeType矢量字符库的介绍、交叉编译以及安装

FreeType矢量字符库的介绍

FreeType 是一个开源的跨平台字体引擎库，广泛用于 Linux 嵌入式系统中实现字符显示的功能。它提供了高效的 TrueType、OpenType 和其他字体格式的解析和渲染功能，在嵌入式开发中尤其适合用来绘制矢量字体和位图字体。

FreeType 的特点

1. 多字体格式支持：

   • 支持 TrueType (TTF)、OpenType (OTF)、PostScript 字体等主流字体格式。
   • 可解析嵌入式字体文件或通过文件系统加载字体。

2. 高可移植性：

   • FreeType 是纯 C 实现，可以轻松移植到各种嵌入式平台。

3. 轻量级：

   • 设计简洁，适用于资源受限的嵌入式设备。

4. 渲染能力强：

   • 支持矢量字体的抗锯齿渲染。
   • 支持位图字体的缩放和变形。
   • 提供字形的详细轮廓信息，可用于高级排版需求。

使用 FreeType 的流程

FreeType 的基本用法分为以下几个步骤：

1. 初始化 FreeType 库：
   使用 FT_Init_FreeType() 函数创建并初始化库对象。

2. 加载字体：
   使用 FT_New_Face() 加载字体文件，创建一个字体 face 对象。

3. 设置字体大小：
   调用 FT_Set_Pixel_Sizes() 或 FT_Set_Char_Size() 设置字符的像素大小。

4. 加载字符字形：
   使用 FT_Load_Char() 加载单个字符，并获取它的字形信息。

5. 渲染字形：
   调用 FT_Render_Glyph() 将字形转换为位图数据，随后可以将位图数据绘制到显示设备。

6. 释放资源：
   释放 face 和库对象。

示例代码

以下是一个简单的使用 FreeType 渲染字符的示例代码：

#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H

void render_text(const char *font_path, const char *text, int font_size) {
    FT_Library library;
    FT_Face face;

    // 初始化 FreeType 库
    if (FT_Init_FreeType(&library)) {
        printf("Could not initialize FreeType library\n");
        return;
    }

    // 加载字体
    if (FT_New_Face(library, font_path, 0, &face)) {
        printf("Could not load font\n");
        FT_Done_FreeType(library);
        return;
    }

    // 设置字体大小
    FT_Set_Pixel_Sizes(face, 0, font_size);

    // 遍历渲染每个字符
    for (const char *p = text; *p; p++) {
        if (FT_Load_Char(face, *p, FT_LOAD_RENDER)) {
            printf("Could not load character '%c'\n", *p);
            continue;
        }

        // 获取字形位图
        FT_GlyphSlot slot = face->glyph;
        FT_Bitmap bitmap = slot->bitmap;

        // 处理 bitmap 数据（例如绘制到屏幕）
        printf("Rendered character '%c' with width %d and height %d\n",
               *p, bitmap.width, bitmap.rows);
    }

    // 释放资源
    FT_Done_Face(face);
    FT_Done_FreeType(library);
}

嵌入式开发中的注意事项

1. 字体资源的管理：

   • 嵌入式设备通常存储空间有限，应选择合适的字体文件（例如简化版的 TTF 文件）。
   • 可以将字体文件存储在只读文件系统或嵌入程序中。

2. 字符渲染的性能优化：

   • 避免频繁加载字体文件。
   • 可预渲染常用字符到缓存中以减少实时渲染的开销。

3. 显示设备适配：

   • FreeType 输出的是字形的位图数据，需要结合显示设备的驱动将其绘制到屏幕上。

4. 国际化支持：

   • FreeType 提供 Unicode 支持，可以方便地显示多语言文本。
   • 开发时需注意字符编码的转换。

FreeType的交叉编译

01-确认交叉编译器gcc中有zlib库和libpng库

freetype 依赖于 libpng，libpng 又依赖于 zlib，所以我们应该：先编译
安装 zlib，再编译安装 libpng，最后编译安装 freetype。
但是，有些交叉编译器工具链里已经有 zlib库和freetype，所以我们需要确认下我们的gcc编译器工具链中有没有zlib库和libpng库，怎么看呢？
看交叉编译器工具链里有没有zlib库和libpng库的方法见下面这篇博文：
https://blog.csdn.net/wenhao_ir/article/details/144752237
确认有zlib库和libpng库后方可进行下面的操作。

如果没有zlib库和libpng库，则两个库的源码如下：
zlib库的源码下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1Mn7AZZbXGJm-ajK04-zK3w?pwd=cmkv
libpng库的源码下载链接：
https://pan.baidu.com/s/10MG29Bw1-H88NkKlc-Aydw?pwd=kgbu

02-源码下载并解压

freetype-2.10.2源码下载地址：
https://pan.baidu.com/s/1rcAnUxwmugiMrNuR4UDsCg?pwd=hr5u

源码下载好后放到目录/home/book/usedlib下

然后解压：

说明：以下编译、配置、安装过程参考我的另一篇博文:
tslib(触摸屏输入设备的轻量级库)的学习、编译及测试记录

03-编译配置（生成Makefile文件）

cd /home/book/usedlib/freetype-2.10.2
./configure --host=arm-buildroot-linux-gnueabihf --prefix=/

04-make及make install

首先确认交叉编译器gcc中有zlib库和libpng库
freetype 依赖于 libpng，libpng 又依赖于 zlib，所以我们应该：先编译
安装 zlib，再编译安装 libpng，最后编译安装 freetype。
但是，有些交叉编译器工具链里已经有 zlib库和freetype，所以我们需要确认下我们的gcc编译器工具链中有没有zlib库和libpng库，怎么看呢？
看交叉编译器工具链里有没有zlib库和libpng库的方法见下面这篇博文：
https://blog.csdn.net/wenhao_ir/article/details/144752237

确认有zlib库和libpng库后方可进行make的操作。

如果没有zlib库和libpng库，则两个库的源码如下：
zlib库的源码下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1Mn7AZZbXGJm-ajK04-zK3w?pwd=cmkv
libpng库的源码下载链接：
https://pan.baidu.com/s/10MG29Bw1-H88NkKlc-Aydw?pwd=kgbu

确认有zlib库和libpng库后方可进行make的操作。

make

然后 make install

make install DESTDIR=$PWD/tmp

05-检查生成的动态库文件是否是运行于目标架构之上的

完成之后首先用readelf命令检查下生成的so动态库文件是否是运行于ARM架构的，有时候我们在编译配置阶段提供的gcc编译前缀是错的，但此种情况下系统make时不会报错，而会去用系统默认的编译器。

cd /home/book/usedlib/freetype-2.10.2/tmp/lib

readelf -h /home/book/usedlib/freetype-2.10.2/tmp/lib/libfreetype.so

运行结果如下：

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF32
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              DYN (Shared object file)
  Machine:                           ARM
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x6c60
  Start of program headers:          52 (bytes into file)
  Start of section headers:          2719560 (bytes into file)
  Flags:                             0x5000400, Version5 EABI, hard-float ABI
  Size of this header:               52 (bytes)
  Size of program headers:           32 (bytes)
  Number of program headers:         5
  Size of section headers:           40 (bytes)
  Number of section headers:         35
  Section header string table index: 34

从结果截图可以清晰看出这个ELF的动态库文件是32位还是64位，并且还是运行于ARM架构上的动态库文件。

06-把头文件和库文件放到gcc交叉编译器能扫描到的位置

头文件放到指定目录

/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/include

命令如下：

cp -rd /home/book/usedlib/freetype-2.10.2/tmp/include/freetype2 /home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot/usr/include/

库文件放到指定目录

在这里，我们把它复制到目录/usr/local/lib中，并重命为freetypelib，这样编译器编译别的工程时就能用到这个库了，这里得能命令复制，因为目录/usr/local/lib不是能随便写文件的，运行下面的命令：

sudo cp -rfd /home/book/usedlib/freetype-2.10.2/tmp/lib /usr/local/lib/freetypelib

这样就完成了库文件的放置。