中文像素字体制作

前段时间想做一款像素风的游戏，中文像素字体就是一个绕不过去的问题。这里记录下我制作12像素字体的过程。

使用的软件是 fontforge ，https://fontforge.org/en-US/

自己一个字一个字的做是不可能自己做的，所以再网上找到了两个开源的字体库

1.M+ BITMAP FONTS https://mplus-fonts.osdn.jp/mplus-bitmap-fonts/download/index.html

这是来自日本的完全免费字体，看着还蛮好看，有一部分的中文部分。

2. HZK-12 https://github.com/aguegu/BitmapFont

覆盖GB2312的中文12像素字体

制作思路

灵感来自 ipix中文像素字体的制作我在原作的基础上进行了一些修改。原作是将字模导出为png 然后Potrace 转化成 svg 图片，最后再把SVG图片导入FontForge中就制作。

我是直接调用了命令行的 fontforge，使用python脚本读取字模信息，然后调用 fontforge 的矩形绘制函数，把每个像素点绘制成一个 100x100 的正方形。省去了一些中间步骤，所以效率提升了很多，制作过程只用了几分钟就完成了。当然摸索这个方法的时间也用了三个晚上，好在以后重新制作的时间缩短到了几分钟。这里记录下详细的制作步骤，以及分享下源码。

1. 安装fontforge 并添加支持库 bdflib bdf支持库是为了解析 M+ BITMAP FONTS ，hzk12不需要额外插件。

fontforge 安装步骤省略，fontforge 会默认安装上python运行环境到软件目录下面。

下载 bdflib 的 whl 文件解压到 FontForgeBuilds\lib\python3.8\site-packages 目录下就安装好了。

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2. 利用Hzk12 生成fontforge工程。

新建一个文件夹使用 vscode 打开，新建 python 脚本命名为hzk_to_sfd.py，安装python插件，设置 python 目录为fontforge 下的python环境如图所示。

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源码部分：

  import fontforge
  import binascii

  KEYS = [0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01]

  sdf_path = "HZK12.sfd"
  hzk_path = "C:/Users/lo/Downloads/HZK/HZK12"
  gb2312_path = "C:/Users/lo/Downloads/HZK/gb2312.txt"


  def Draw(font, ch, rect_list):

      gb2312 = ch.encode('gb2312')
      hex_str = binascii.b2a_hex(gb2312)
      result = str(hex_str, encoding='utf-8')
      area = eval('0x' + result[:2]) - 0x80
      index = eval('0x' + result[2:]) - 0x80

      ioj = (area << 8) + index
      # print(ch, gb2312, hex_str, result, ioj)

      glyph = font.createMappedChar(ioj)
      pen = glyph.glyphPen()

      y = 11
      max_x = 0
      for row in rect_list:
          y = y - 1
          x = -1
          for i in row:
              x = x + 1
              if i:
                  pen.moveTo((100 * x , 100 * y ))
                  pen.lineTo((100 * x , 100 * y + 100))
                  pen.lineTo((100 * x + 100 , 100 * y + 100))
                  pen.lineTo((100 * x + 100 , 100 * y ))
                  pen.closePath()
                  max_x = max(max_x,x)
                  # print("#")
              # else:
                  # print(" ")
          # print("\n")
         
      pen = None
      glyph.removeOverlap()
      glyph.width = max_x*100 + 200

  def draw_glyph(ch):
      rect_list = [] * 12
      for i in range(12):
          rect_list.append([] * 16)

      # 获取中文的gb2312编码，一个汉字是由2个字节编码组成
      gb2312 = ch.encode('gb2312')
      # 将二进制编码数据转化为十六进制数据
      hex_str = binascii.b2a_hex(gb2312)
      # 将数据按unicode转化为字符串
      result = str(hex_str, encoding='utf-8')
      # 前两位对应汉字的第一个字节：区码，每一区记录94个字符
      area = eval('0x' + result[:2]) - 0xA0
      # 后两位对应汉字的第二个字节：位码，是汉字在其区的位置
      index = eval('0x' + result[2:]) - 0xA0
      # 汉字在HZK16中的绝对偏移位置，最后乘24是因为字库中的每个汉字字模都需要24字节
      offset = (94 * (area-1) + (index-1)) * 24
      font_rect = None
      # 读取HZK16汉字库文件
      with open(hzk_path, "rb") as f:
          # 找到目标汉字的偏移位置
          f.seek(offset)
          # 从该字模数据中读取24字节数据
          font_rect = f.read(24)

      # font_rect的长度是24，此处相当于for k in range(16)
      for k in range(len(font_rect) // 2):
          # 每行数据
          row_list = rect_list[k]
          for j in range(2):
              for i in range(8):
                  asc = font_rect[k * 2 + j]
                  # 此处&为Python中的按位与运算符
                  flag = asc & KEYS[i]
                  # 数据规则获取字模中数据添加到16行每行中16个位置处每个位置
                  row_list.append(flag)

      return rect_list

  def OpenGBK():
      f = open(gb2312_path, 'r', encoding='UTF-8')
      line = f.readline()

      for index, ch in enumerate(line):
          if ch == "\n":
              continue

          print(index, end=' ')
          print(ch)

      f.close()


  def Start():

      font = fontforge.font()  # Open a font
      font.encoding = "gb2312"
      font.ascent = 1200

      f = open(gb2312_path, 'r', encoding='UTF-8')
      
      line = f.readline()

      while line:
          for index, ch in enumerate(line):
              if ch == "\n":
                  continue
              print(ch)
              rect = draw_glyph(ch)
              Draw(font, ch, rect)
          line = f.readline()

      font.save(sdf_path)
      f.close()

  Start()

这里依赖两个文件 HZK12 和 gb2312.txt ，可以在源码中下载，在Vscode中运行脚本，或者在终端输入，

"c:/Program Files (x86)/FontForgeBuilds/bin/ffpython.exe" c:/Users/lo/Downloads/HZK/hzk_to_sfd.py  
#当然这里的ffpython.exe文件和python文件的路径需要修改。

就能生成一个hzk12.sfd 的文件，双击使用fontforge打开。看看效果。

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还行文字没有错位（hzk12没有前面的英文字模，所以看效果需要向下多翻一点）下面就来添加英文字模进来

3. 利用 M+ BITMAP FONTS 生成fontforge工程。

我这里选择的是 mplus_jf12r.bdf 文件作为字模，也可以使用其他的。

与第二步相同新建一个名为 bdf_to_sdf.py 的文件，这里依赖了第一步中安装的 bdflib 插件。

  from bdflib import reader
  from bdflib import writer
  import fontforge

  def OpenBDF(path):
      with open(path, "rb") as handle:
          return reader.read_bdf(handle)

  def Start():

      bdf_font = OpenBDF("C:/Users/lo/Downloads/HZK/mplus_jf12r.bdf")
      sdf_font = fontforge.font()
      sdf_font.encoding = "jis208"
      sdf_font.ascent = 1200

      for bdf_glyph in bdf_font.glyphs:
          # bdf_glyph = bdf_font[12321]
          x = -1
          y = 10

          print(bdf_glyph.codepoint)
          glyph = sdf_font.createMappedChar(bdf_glyph.codepoint)
          pen = glyph.glyphPen()

          for ch in bdf_glyph.__str__():
              if ch == '\n':
                  y = y - 1
                  x = -1
                  print("")

              if ch == '#' :
                  pen.moveTo((100 * x , 100 * y ))
                  pen.lineTo((100 * x , 100 * y + 100))
                  pen.lineTo((100 * x + 100 , 100 * y + 100))
                  pen.lineTo((100 * x + 100 , 100 * y ))
                  pen.closePath()
                  print("#",end=" ")
              else:
                  print(" ",end=" ")
              x = x + 1

          pen = None
          glyph.removeOverlap()
          
          # break
      
      # sdf_font.autoWidth()
      sdf_font.save("mplus_jf12r.sfd")

  Start()

这里使用的文件同 mplus_jf12r.bdf 样放在了源码中。和第二步一样的运行方式，运行后得到一个 mplus_jf12r.sfd 的 fontforge 工程。

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也没有错位，太棒了。第4步就是把这两个字体合并一下了。

4. 合并字体

hzk12 和 mplus bitmap中有很多重合的字，所以有两种合并方式，一个是重合的部分使用hzk12的字模，一个是使用mplus的。我选择保留mplus 的重合部分。

由于两者编码格式不同所以先统一下编码格式，一个是gb2312 一个是 jis208，所以我这全都设置成 Unicode Full 的格式。（fontforge 下的菜单 Encoding -> reencode -> ISO 10646-1 ( Unicode, Full )）。然后在打开Mplus-jf12r的fontforge的窗口中选择菜单Element -> Merge Fonts 然后选择 hzk12.sfd 文件，然后会弹出一个对话框询问是否用导入的 graph 替换本工程的同位置graph，这里选择 NO，就是使用mplus 的重合部分。

选择英文和符号部分调整下Graph 的宽度，推荐菜单 Metrics -> Auto Width。

推荐按下 Ctrl + S 保存。

下一步生成ttf字体文件。生成之前可以先编辑下字体信息，菜单 Element -> font info ，这里不介绍了。

5. 生成ttf 文件

菜单 File -> Generate Fonts

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