LV040-实现任意大小字模

我们要是想显示不同大小的字符怎么办？重新生成不同大小的字模？这当然是可以的啦，但是吧，要是需要的大小有很多怎么办，比如说我们需要16x16的，32x32的，64x64的，......，这样的话，都生成数组，然后放在文件里嘛，中文也都做成字库嘛？这样其实是可以的，只要内存足够就行，但是这样其实是很浪费资源的，它们的字模都是一样的，但是仅仅就是大小不同，我们就不能用一张表，然后对字体进行缩放，得到其他大小的字模嘛？当然可以啦，下边就来学习一下这个字模缩放的流程啦。

注意后边主要是以英文字模的缩放为例，来说明缩放的原理，我们使用的字模大小为宽16高16，对应到英文的话，就是宽8高16啦。

一、基本原理

其实对于字模缩放来说，基本原理很简单，我们以之前从linux内核源码中复制出来的8x16的字模 "A"为例。

1. 原字模数据

1.1 字模数组

它对应的字模数组为：

uint8_t fontdata_8x16[] = {
	/* 65 0x41 'A' */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x10, /* 0001 0000 */
	0x38, /* 0011 1000 */
	0x6c, /* 0110 1100 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xfe, /* 1111 1110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
};

1.2 打印函数

void printf_Charater_8x16(void)
{
    int i, j;
    uint8_t ch;

    for ( i=0; i<16; i++) /* i 用作行计数,一共16行 */
    {
        for (j=0; j<8; j++) /*j 用作一字节内数据的移位计数, 一行像素一个字节 */
        {
            ch = fontdata_8x16[i];/* 一个数据位一个数据位地处理,先处理高位 */
            if(ch & (0x80 >> j)) // 0x80 = 1000 0000
            {
                printf("*"); // 如果最高位为 1，输出 * 号，表示笔迹
            }
            else
            {
                printf(" "); // 如果最高位为 0，输出空格，表示空白
            }

        }
        printf("\r\n"); // 输出完一行像素，换行
    }
    printf("\r\n\r\n"); // 一个字符输出完毕
}

1.3 打印效果

2. 横向放大2倍

2.1 基本原理

我们想要横向放大两倍，那么我们可以采用这样的方式，我们将每一列，都复制一列，然后填充到这一列的后一列：

2.2 字模数组

uint8_t fontdata_16x16[] = {
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x03, 0x00, /* 0000 0011 0000 0000 */
	0x0F, 0xc0, /* 0000 1111 1100 0000 */
	0x3c, 0xf0, /* 0011 1100 1111 0000 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xff, 0xfc, /* 1111 1111 1111 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
};

2.3 打印函数

void printf_Charater_16x16(void)
{
    int i, j;
    uint16_t ch;

    for ( i=0; i<16; i++) /* i 用作行计数,一共16行 */
    {
        for (j=0; j<16; j++) /*j 用作一字节内数据的移位计数, 一行像素一个字节 */
        {
            ch = fontdata_16x16[2*i];
            ch = ch << 8;
            ch |= fontdata_16x16[2*i+1];
            if(ch & (0x8000 >> j)) // 0x8000 = 1000 0000 0000 0000
            {
                printf("*"); // 如果最高位为 1，输出 * 号，表示笔迹
            }
            else
            {
                printf(" "); // 如果最高位为 0，输出空格，表示空白
            }

        }
        printf("\r\n"); // 输出完一行像素，换行
    }
    printf("\r\n\r\n"); // 一个字符输出完毕
}

2.4 打印效果

3. 纵向放大2倍

3.1 基本原理

与横向放大类似，只是每行往下一行复制一行，行数加一倍：

3.2 字模数组

uint8_t fontdata_8x32[] = {
	/* 65 0x41 'A' */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x10, /* 0001 0000 */
	0x10, /* 0001 0000 */
	0x38, /* 0011 1000 */
	0x38, /* 0011 1000 */
	0x6c, /* 0110 1100 */
	0x6c, /* 0110 1100 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xfe, /* 1111 1110 */
	0xfe, /* 1111 1110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0xc6, /* 1100 0110 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
	0x00, /* 0000 0000 */
};

3.3 打印函数

void printf_Charater_8x32(void)
{
    int i, j;
    uint8_t ch;

    for ( i=0; i<32; i++) /* i 用作行计数,一共32行 */
    {
        for (j=0; j<8; j++) /*j 用作一字节内数据的移位计数, 一行像素一个字节 */
        {
            ch = fontdata_8x32[i];/* 一个数据位一个数据位地处理,先处理高位 */
            if(ch & (0x80 >> j)) // 0x80 = 1000 0000
            {
                printf("*"); // 如果最高位为 1，输出 * 号，表示笔迹
            }
            else
            {
                printf(" "); // 如果最高位为 0，输出空格，表示空白
            }

        }
        printf("\r\n"); // 输出完一行像素，换行
    }
    printf("\r\n\r\n"); // 一个字符输出完毕
}

3.4 打印效果

4. 整体放大2倍

4.1 基本原理

整体放大的原理与上边类似，只是综合了横向放大和纵向放大：

4.2 字模数组

uint8_t fontdata_16x32[] = {
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x03, 0x00, /* 0000 0011 0000 0000 */
	0x03, 0x00, /* 0000 0011 0000 0000 */
	0x0f, 0xc0, /* 0000 1111 1100 0000 */
	0x0f, 0xc0, /* 0000 1111 1100 0000 */
	0x3c, 0xf0, /* 0011 1100 1111 0000 */
	0x3c, 0xf0, /* 0011 1100 1111 0000 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xff, 0xfc, /* 1111 1111 1111 1100 */
	0xff, 0xfc, /* 1111 1111 1111 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0xf0, 0x3c, /* 1111 0000 0011 1100 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
	0x00, 0x00, /* 0000 0000 0000 0000 */
};

4.3 打印函数

void printf_Charater_16x32(void)
{
    int i, j;
    uint16_t ch;

    for ( i=0; i<32; i++) /* i 用作行计数,一共32行 */
    {
        for (j=0; j<16; j++) /*j 用作一字节内数据的移位计数, 一行像素一个字节 */
        {
            ch = fontdata_16x32[2*i];
            ch = ch << 8;
            ch |= fontdata_16x32[2*i+1];
            if(ch & (0x8000 >> j)) // 0x8000 = 1000 0000 0000 0000
            {
                printf("*"); // 如果最高位为 1，输出 * 号，表示笔迹
            }
            else
            {
                printf(" "); // 如果最高位为 0，输出空格，表示空白
            }

        }
        printf("\r\n"); // 输出完一行像素，换行
    }
    printf("\r\n\r\n"); // 一个字符输出完毕
}

4.4 打印效果

5. 循环与宽高

从上边我们可以得到如下结论

原始宽高	目标宽高	缩放说明	字节数
8x16	8x16	不缩放	16行数据，每行8位（一个字节）
8x16	16x16	横向放大2倍	16行数据，每行16位（两个字节）
8x16	8x32	纵向放大2倍	32行数据，每行8位（一个字节）
8x16	16x32	整体放大2倍	32行数据，每行16位（两个字节）

我们要是按行处理的话：

需要处理的行数 = 高
每一行需要处理的像素点数 = 宽
每一行需要处理的字节数 = 宽 / 8
单个字模所占的字节数 = 宽 x 高 / 8

二、缩放实现

我这里只是实现了英文字符的缩放实现，主要是熟悉一下原理。

1. 位到字节的映射

首先，我们为了方便处理，将字模的每一个像素点都映射成一个字节，就是原本一个像素点是一个位表示的，现在扩展到1个字节，扩展后的这个字节依然表示这个像素点点亮或者不点亮，取值只有1和0两种，仅仅是从一个位变成了一个字节而已。

/**
  * @brief  字模缩放前将位转化为字节
  * @note   
  * @param  in_width  原始的字模的宽
  * @param  in_height 原始的字模的高
  * @param  in_data   原始的字模的起始地址
  * @param  bitToByteBuff  每一位转化为字节后的暂存地址
  * @retval 
  */
int8_t wordModule_BitToByte(uint16_t in_width, uint16_t in_height, uint8_t *in_data, uint8_t *bitToByteBuff);

函数实现可以查看Hardware/lcd.c · sumumm/STM32F103-Prj - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

2. 字模缩放

/**
  * @brief  字模缩放
  * @note   一般都输出宽高都是输入宽高的1倍，2倍，3倍等
  * @param  in_width   原始的字模的宽
  * @param  in_height  原始的字模的高
  * @param  out_width  缩放后的字模的宽
  * @param  out_height 缩放后的字模的高
  * @param  in_data    原始的字模的起始地址
  * @param  out_data   缩放后的字模的起始地址
  * @param  bitToByteBuff 将像素位转化为字节表示的缓冲区
  * @retval 
  */
int8_t wordModule_Zoom(uint16_t in_width, uint16_t in_height,
                       uint16_t out_width, uint16_t out_height,
                       uint8_t *in_data, uint8_t *out_data, uint8_t *bitToByteBuff);

函数实现可以查看Hardware/lcd.c · sumumm/STM32F103-Prj - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

3. 显示缩放后的字符

/**
  * @brief  利用缩放后的字模显示字符
  * @note   
  * @param  Xpos 字符显示位置x
  * @param  Ypos 字符显示位置y
  * @param  Font_width 字符宽度
  * @param  Font_Height 字符高度
  * @param  cChar 要显示的字符
  * @param  DrawModel 是否反色显示   
  * @retval 
  */
void LCD_ShowChar_Ex(uint16_t usX, uint16_t usY, uint16_t Font_width, uint16_t Font_Height, uint8_t cChar, uint16_t DrawModel);

函数实现可以查看Hardware/lcd.c · sumumm/STM32F103-Prj - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

4. 测试函数

void LCD_Test(void)
{
   
    // 读取id
    ILI9341_ID_Read();

    ILI9341_Config();
    lcd_param.LCD_SCAN_MODE = XY_NORMAL;
    ILI9341_GramScan(lcd_param.LCD_SCAN_MODE);

    LCD_SetTextColor(RED);
    LCD_ShowString(0, 0, "--->");
    LCD_ShowString(0, lcd_param.LCD_Currentfonts->Height, "|");
    LCD_ShowString(0, 2*lcd_param.LCD_Currentfonts->Height, "|");
    LCD_ShowString(0, 3*lcd_param.LCD_Currentfonts->Height, "v");

    // zoomChar(8, 16, 32, 64, fontdata_8x16, NULL,0);
    // LCD_ShowChar_Ex(100,100, 32, 64, zoomTempBuff, 0);
    // printf_Charater_16x32();
    // uint8_t temp[8*16] = {0};
    // bitToByte(8, 16, fontdata_8x16, temp);

    LCD_ShowChar_Ex(100, 100, 24, 32, 'A', 0);
    LCD_SetFontSize(&font_24x32);
    LCD_ShowChar(100, 200,'A');
}

最后缩放确实是实现了，但是以我所使用的字体，放大后锯齿特别严重，这个吧，可能还需要算法优化，以后再说吧。

LV040-实现任意大小字模 ​

一、基本原理 ​

1. 原字模数据 ​

1.1 字模数组 ​

1.2 打印函数 ​

1.3 打印效果 ​

2. 横向放大2倍 ​

2.1 基本原理 ​

2.2 字模数组 ​

2.3 打印函数 ​

2.4 打印效果 ​

3. 纵向放大2倍 ​

3.1 基本原理 ​

3.2 字模数组 ​

3.3 打印函数 ​

3.4 打印效果 ​

4. 整体放大2倍 ​

4.1 基本原理 ​

4.2 字模数组 ​

4.3 打印函数 ​

4.4 打印效果 ​

5. 循环与宽高 ​

二、缩放实现 ​

1. 位到字节的映射 ​

2. 字模缩放 ​

3. 显示缩放后的字符 ​

4. 测试函数 ​

LV040-实现任意大小字模

一、基本原理

1. 原字模数据

1.1 字模数组

1.2 打印函数

1.3 打印效果

2. 横向放大2倍

2.1 基本原理

2.2 字模数组

2.3 打印函数

2.4 打印效果

3. 纵向放大2倍

3.1 基本原理

3.2 字模数组

3.3 打印函数

3.4 打印效果

4. 整体放大2倍

4.1 基本原理

4.2 字模数组

4.3 打印函数

4.4 打印效果

5. 循环与宽高

二、缩放实现

1. 位到字节的映射

2. 字模缩放

3. 显示缩放后的字符

4. 测试函数