ぬの部屋(仮)
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  • HarfBuzzでFreeType2のレイアウトを調整(1)

    HarfBuzzの目的

    あという文字に゛という結合文字がついている場合、理想的にはあ゙と表示される。

    あ゙いう

    ところがFreeTyp2だけでラスタライズすると、以下のようになる。

    HarfBuzzを使うと、これを以下のように美しくラスタライズできる。

    FreeType2だけの場合

    まず比較のためにFreeType2だけでラスタライズするプログラムを書く。

    #include <string>
    #include <array>
    
    #include <ft2build.h>
    #include FT_FREETYPE_H
    
    #pragma warning(disable:4996)
    
    #if _DEBUG
    #pragma comment(lib,"freetyped.lib")
    #else
    #pragma comment(lib,"freetype.lib")
    #endif
    
    //////////////////////////
    // 書き込み先画像
    const int imageWidth = 300;
    const int imageHeight = 150;
    std::array<unsigned char, imageWidth* imageHeight> image;
    //////////////////////////
    
    //! @brief imageへの書き込み時のピクセル計算
    inline int pixel_pos(const int x, const int y) {
      return y * imageWidth + x;
    }
    
    //! @brief imageへbmpの内容を書き込む
    //! @param [in] bmp 文字画像
    //! @param [in] startx image画像内の書き込み開始位置
    //! @param [in] starty image画像内の書き込み開始位置
    void draw(const FT_Bitmap& bmp, int startx, int starty);
    
    //! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
    //! @param [in] fname ファイル名
    //! @param [in] width 画像の幅
    //! @param [in] height 画像の高さ
    //! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
    //! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
    void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p);
    
    int main()
    {
    
      FT_Library  library; // handle to library
      FT_Error error;
    
      error = FT_Init_FreeType(&library);
      if (error)
        return -1;
    
      FT_Face face;      // handle to face object
    
      // フォントファイル読み込み
      error = FT_New_Face(
        library,
        "C:\\Windows\\Fonts\\msgothic.ttc",
        0,
        &face
      );
      //std::u32string text = U"あいう";   // ①
       std::u32string text = U"あ゙いう"; // ②
    
      //文字コード指定
      error = FT_Select_Charmap(face,FT_ENCODING_UNICODE);
    
      if (error == FT_Err_Unknown_File_Format)
        return -1;
      else if (error)
        return -1;
    
      //文字サイズをピクセルで指定
      FT_Set_Pixel_Sizes(face,0,64);
    
      int pen_x = 0;
      int pen_y = 0;
    
      for (size_t k = 0; k < text.size(); k++) {
    
        // 文字の取得
        FT_ULong character = text[k];
        FT_UInt char_index = FT_Get_Char_Index(face, character);
    
        // グリフ(字の形状)読込
        error = FT_Load_Glyph(face, char_index, FT_LOAD_RENDER);
        if (error)
          return -1; // ignore errors
    
          // 文字を画像化
        FT_Render_Glyph(face->glyph, FT_RENDER_MODE_NORMAL);
    
        // 画像書き込み
        draw(
          face->glyph->bitmap,
          pen_x + face->glyph->bitmap_left,
          pen_y - face->glyph->bitmap_top + 100
        );
    
        // 描画位置を更新
        pen_x += face->glyph->advance.x >> 6;
        pen_y += face->glyph->advance.y >> 6;
      }
    
      // ファイル書き込み
      pbmP1_Write("C:\\test\\freetypetest.pbm",imageWidth,imageHeight,&image[0]);
    
      // FreeType2の解放
      FT_Done_Face(face);
      FT_Done_FreeType(library);
    }
    
    
    
    
    //! @brief imageへbmpの内容を書き込む
    //! @param [in] bmp 文字画像
    //! @param [in] startx image画像内の書き込み開始位置
    //! @param [in] starty image画像内の書き込み開始位置
    void draw(const FT_Bitmap& bmp, int startx, int starty) {
    
      int Width = bmp.width;
      int Height = bmp.rows;
    
      for (size_t y = 0; y < Height; y++) {
        for (size_t x = 0; x < Width; x++) {
    
          int xx = startx + x;
          int yy = starty + y;
    
          if (xx < 0)continue;
          if (yy < 0)continue;
    
          if (xx > imageWidth - 1)continue;
          if (yy > imageHeight - 1)continue;
    
    #if 0
          //枠書き込み
          if (x == 0 || y == 0 || y == Height - 1 || x == Width - 1) {
            image[pixel_pos(xx, yy)] = 1;
          }
    #endif
    
          if (bmp.buffer[y * Width + x]) {
            image[pixel_pos(xx, yy)] = 1;
          }
        }
      }
    
    }
    //! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
    //! @param [in] fname ファイル名
    //! @param [in] width 画像の幅
    //! @param [in] height 画像の高さ
    //! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
    //! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
    void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p) { // PPM ASCII
    
      FILE* fp = fopen(fname, "wb");
      fprintf(fp, "P1\n%d\n%d\n", width, height);
    
      size_t k = 0;
      for (size_t i = 0; i < (size_t)height; i++) {
        for (size_t j = 0; j < (size_t)width; j++) {
          fprintf(fp, "%d ", p[k] ? 0 : 1);
          k++;
        }
        fprintf(fp, "\n");
      }
    
      fclose(fp);
    }
    
    

    HarfBuzz + FreeType2

    #include <string>
    #include <array>
    
    #include <ft2build.h>
    #include FT_FREETYPE_H
    
    #include <hb.h>
    #include <hb-ft.h>
    
    #pragma warning(disable:4996)
    
    #ifdef _DEBUG
    #pragma comment(lib,"freetyped.lib")
    #pragma comment(lib,"harfbuzzd.lib")
    #else
    #pragma comment(lib,"freetype.lib")
    #pragma comment(lib,"harfbuzz.lib")
    #endif
    
    
    const int imageWidth = 300;
    const int imageHeight = 150;
    std::array<unsigned char, imageWidth* imageHeight> image;
    
    //! @brief imageへの書き込み時のピクセル計算
    int pixel_pos(const int x, const int y) {
      return y * imageWidth + x;
    }
    
    //! @brief imageへbmpの内容を書き込む
    //! @param [in] bmp 文字画像
    //! @param [in] startx image画像内の書き込み開始位置
    //! @param [in] starty image画像内の書き込み開始位置
    void draw(const FT_Bitmap& bmp, int startx, int starty);
    
    //! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
    //! @param [in] fname ファイル名
    //! @param [in] width 画像の幅
    //! @param [in] height 画像の高さ
    //! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
    //! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
    void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p);
    
    
    //! @brief フォントの読込 FreeType2の処理
    //! @param [in] library FT_Library
    //! @param [in] fontfile フォントファイルへのパス
    //! @return フェイスオブジェクト
    FT_Face* my_LoadFonts(
      FT_Library& library,
      const char* fontfile
      ) {
      FT_Face* face = new FT_Face;
      FT_Error error;
    
      // フォントファイル読み込み
      error = FT_New_Face(
        library,
        fontfile,
        0,
        face
      );
    
      //文字コード指定
      error = FT_Select_Charmap(
        *face,         // target face object
        FT_ENCODING_UNICODE // エンコード指定
      );
      if (error == FT_Err_Unknown_File_Format)
        return nullptr;
      else if (error)
        return nullptr;
    
      int pixel_size_y = 64;
      error = FT_Set_Pixel_Sizes(
        *face,      // handle to face object
        0,         // pixel_width
        pixel_size_y);   // pixel_height
    
      return face;
    }
    
    
    
    //! @brief HarfBuzzで計算した座標を使いFreeType2で文字列を描画する
    void my_FaceDraw(hb_buffer_t* hbbuf,FT_Face* face) {
    
      // 描画先をクリア
      std::fill(image.begin(), image.end(), 0);
    
      //文字数を格納 (書記素数ではない。例えば「あ゙」は2文字)
      unsigned int glyph_count;
    
      hb_glyph_info_t* glyph_info = hb_buffer_get_glyph_infos(hbbuf, &glyph_count);
      hb_glyph_position_t* glyph_pos = hb_buffer_get_glyph_positions(hbbuf, &glyph_count);
    
      hb_position_t cursor_x = 0;
      hb_position_t cursor_y = 0;
    
      // 各文字ごとに描画する
      for (unsigned int i = 0; i < glyph_count; i++) {
    
        // codepointという変数名だが実際にはグリフインデクスが入っている
        hb_codepoint_t glyphid = glyph_info[i].codepoint;
    
        // 一文字分のオフセット。本来描画される位置からどれぐらいずれるか
        hb_position_t x_offset = glyph_pos[i].x_offset >> 6;// 結合文字の゛は本来の位置より左側に描画するので
        hb_position_t y_offset = glyph_pos[i].y_offset >> 6;// x_offsetにはマイナスの値が入る
    
        // 次の文字の描画開始位置までのピクセル数
        hb_position_t x_advance = glyph_pos[i].x_advance >> 6;
        hb_position_t y_advance = glyph_pos[i].y_advance >> 6;
    
    
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
        FT_Error error = FT_Load_Glyph(*face, glyphid, FT_LOAD_RENDER);
        if (error) {
          continue;
        }
          // 文字を画像化
        FT_Render_Glyph( (*face)->glyph, FT_RENDER_MODE_NORMAL);
    
        // 画像書き込み
        // オフセットを加えて座標調整する
        draw(
          (*face)->glyph->bitmap,
          cursor_x + x_offset + (*face)->glyph->bitmap_left,
          cursor_y + y_offset - (*face)->glyph->bitmap_top + 100
        );
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
    
        // 次の文字の描画開始値
        cursor_x += x_advance;
        cursor_y += y_advance;
      }
    
    }
    int main()
    {
    
      FT_Library  library; // handle to library
      FT_Error error;
    
      error = FT_Init_FreeType(&library);
      if (error)
        return -1;
    
      /////////////////////////////////////////////
      FT_Face* face_jp = my_LoadFonts(library, "C:\\Windows\\Fonts\\msgothic.ttc");
      ////////////////////////
      hb_font_t* hbfont;
      hb_buffer_t* hbbuf;
      ////////////////////////
      std::u32string text = U"あ゙いう";
      ////////////////////////
      hbbuf = hb_buffer_create();
      hb_buffer_add_utf32(hbbuf, (const std::uint32_t*)text.data(), -1, 0, -1);// 描画したいテキストの設定
      hb_buffer_set_direction(hbbuf, HB_DIRECTION_LTR);// 文字の方向を左から右として設定
      hb_buffer_set_script(hbbuf, HB_SCRIPT_HIRAGANA);// Unicodeの用字(Script)として日本語を指定
      hb_buffer_set_language(hbbuf, hb_language_from_string("jp", -1));// 言語として日本語を設定
      ////////////////////////
      hbfont = hb_ft_font_create(*face_jp, nullptr);
      hb_shape(hbfont, hbbuf, NULL, 0);
      ////////////////////////
      my_FaceDraw(hbbuf, face_jp);//FreeType2とHarfBuzzで文字列描画
      ////////////////////////
      hb_buffer_destroy(hbbuf);// バッファ破棄
      hb_font_destroy(hbfont); // フォント破棄
      ////////////////////////
      FT_Done_Face(*face_jp);
    
      pbmP1_Write("C:\\test\\freetypetest_mgj.pbm", imageWidth, imageHeight, &image[0]);
    
    
      /////////////////////////////////////////////
    
      // FreeType2の解放
      FT_Done_FreeType(library);
    }
    //! @brief imageへbmpの内容を書き込む
    //! @param [in] bmp 文字画像
    //! @param [in] startx image画像内の書き込み開始位置
    //! @param [in] starty image画像内の書き込み開始位置
    void draw(const FT_Bitmap& bmp, int startx, int starty) {
    
      int Width = bmp.width;
      int Height = bmp.rows;
    
      for (size_t y = 0; y < Height; y++) {
        for (size_t x = 0; x < Width; x++) {
    
    
    
          int xx = startx + x;
          int yy = starty + y;
    
    #if 0
          if (x == 0 || y == 0 || x == Width - 1 || y == Height - 1) {
            image[pixel_pos(xx, yy)] = 1;
          }
    #endif
    
          if (xx < 0)continue;
          if (yy < 0)continue;
          if (xx >= imageWidth)continue;
          if (yy >= imageHeight)continue;
    
          if (bmp.buffer[y * Width + x]) {
            image[pixel_pos(xx, yy)] = 1;
          }
        }
      }
    
    }
    
    //! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
    //! @param [in] fname ファイル名
    //! @param [in] width 画像の幅
    //! @param [in] height 画像の高さ
    //! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
    //! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
    void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p) { // PPM ASCII
    
      FILE* fp = fopen(fname, "wb");
      fprintf(fp, "P1\n%d\n%d\n", width, height);
    
      size_t k = 0;
      for (size_t i = 0; i < (size_t)height; i++) {
        for (size_t j = 0; j < (size_t)width; j++) {
          fprintf(fp, "%d ", p[k] ? 0 : 1);
          k++;
        }
        fprintf(fp, "\n");
      }
    
      fclose(fp);
    }
    

    続く。