基于点阵字库的汉字显示

实验目的

1．了解主要汉字字形描述技术。

2．理解汉字点阵字形描述技术的原理与存储方式。

3．掌握基于点阵字形库的汉字显示方法。

实验内容

1．根据点阵字形描述技术，写出汉字的字形点阵码。

2．编写程序读取汉字库，用“*”号输出指定的汉字。

3．编写程序对点阵汉字字形进行变形处理。

预备知识

一、点阵字形描述技术

目前汉字的字形描述技术可以分成：点阵、轮廓矢量、曲线轮廓三大类技术。其中点阵字形技术由于方法简单，还原速度快，所以一直被广泛使用，图7．1就是基于点阵字库显示汉字的LED屏。

图7．1 基于点阵字库显示汉字的LED屏

点阵字形的描述技术与位图技术类似，主要是将方块汉字看成若干个点，根据其中每个点的颜色来确定汉字，图7．2是显示一个16×16点阵“汉”字的例子，图7．3显示了一个48×48点阵“汉”字的例子。

图7．2 “汉”字16×16点阵

图7．3 “汉”字48×48点阵

显然点阵越大，汉字越美观。由于汉字形状变化多，所以通常至少需要16×16点阵，才能基本描述汉字的形状。

此时将图7．2中每个位置进行数字化描述，如果有黑点，描述为1，否则描述为0，然后可以归并这些0、1信息以字节的方式存储。如果是横向整理，则得到横向点阵，如果是纵向整理，则得到纵向点阵。横向点阵比较适用于显示器，纵向点阵比较适用于打印机。

二、点阵字库

将若干汉字的点阵码存储到一个文件中，该文件就可以被称为一个字库文件。本次实验主要用到HZK16文件，该文件中存储了GB2312—80中6763个汉字的16×16点阵的字形信息，其中汉字点阵码的排列顺序是按照GB2312—80标准来排列的。

实验原理

一、从机内码到地址码

本次实验用到的HZK16文件，包含了GB2312—80中的所有符号，GB2312—80前15个区包含多种符号，从第16个区开始才是汉字。设汉字的机内码存储在charbuff［3］的前两个字节中，那么从机内码到字符序号的转换方式如下：

unsigned int order＝buff［1］－0x A1＋94*（buff［0］－0x B0）＋15*94；

由于在HZK16中每个字符的字形码占32字节，那么将序号乘以32就得到了汉字的地址码：

unsigned int position＝order*32；

本次实验所用到的HZK48S文件是一个宋体字库，其中包含了GB2312—80中的所有汉字，但不包含前15个区的符号，所以从机内码到字符序号的转换方式如下：

unsigned int order＝buff［1］－0x A1＋94*（buff［0］－0x B0）；

由于在HZK48S中每个字符的字形码占288个字节，那么将序号乘以288就得到了汉字的地址码：

unsigned int position＝order*288；

二、在控制台输出汉字

读取一个汉字的点阵信息后，可以根据需要用多种方式进行输出。如果在控制台输出，可以用位与运算符测试字形码中指定的位：如果是0，输出空格；如果是1，输出所需要的符号。此时需要注意根据不同的点阵大小控制换行，可以输出如图7．4所示的效果。

图7．4 在控制台用“*”号输出“汉”字

如果在输出的时候，字形码中是1的位置，我们输出空格；而在字形码是0的位置，我们输出所需要的符号，那么我们可以得到一个阴文的效果。

三、对汉字作变形输出

在输出汉字的时候，我们可以对汉字进行变形输出，最常见的变形输出有横向扩展、纵向扩展、放大、缩小、添加下划线、旋转和密集处理等。

例如，将每一列重复输出两次，就可以得到横向扩展2倍的效果，如果源字库是16× 16点阵，此时实际是得到了一个32×16的汉字效果。同样类似操作也可以向纵向扩展，如果纵向扩展与横向扩展结合，可以实现汉字放大的效果。

四、小字库的制作

在有些需要汉字输出的场合，如果存储容量受限，而且输出的汉字量比较少，那么我们就可以为这些应用专门制作包含少量汉字的字形库，俗称“小字库”。

制作小字库的过程如下：

S1：输入一个需要的汉字HZ；

S2：计算出HZ在字库中的地址码；

S3：从完整字库中读取HZ的字形码并追加写入小字库文件。

不断重复上面的过程，就可以得到自己需要的小字库，但是用户需要一个数据结构存储其中每个汉字的先后顺序。

实验环境

一、操作系统

Windows 2000以上版本，例如，Windows 2000／XP／Vista／7／8／8．1／10等。

二、开发环境

Visual Studio 6．0以上版本，例如，Visual Studio 6．0／2003／2005／2008／2010／2012／2013等。

实验步骤

1．针对HZK16编写函数实现从机内码到地址码的计算，函数原型如下：

unsigned int hz2add（char hz［3］）

／*

本函数用于计算一个汉字在HZK16中字形码的首地址

参数：char hz［3］为一个汉字的GB2312机内码；

返回值：为该汉字在HZK16中字形码的首地址

*／

请在实验报告中给出实现函数的代码。

2．编写程序，实现在控制台用“*”和空格输出“汉”字字形。

（1）在Visual C＋＋6．0中建立一个简单的“Win32 Console Application”，名称为“ShowHanzi”。

（2）将前面的unsigned int hz2add（char hz［3］）函数添加到该工程，然后添加必要的代码后实现让用户输入“汉”字，基于HZK16显示出该汉字，效果见图7．4。

在实验报告中给出主要的程序代码。

（3）编写程序，实现反向输出汉字（以阴文的效果输出汉字），请在实验报告中给出源程序。

（4）编写程序，实现横向2倍扩展汉字字形，请在实验报告中列出你的实现代码。

（5）编写程序，实现从汉字库中读取自己的姓名的点阵字形，将这些字形信息写入一个二进制文件，从而构成一个小字库。

思考题

1．如何为小字库构造索引从而便于检索自己所需要的汉字的字形码。

2．横向、纵向扩展同时进行可以得到放大的效果，但往往会出现锯齿效应，那如何可以降低锯齿效应，提高放大的输出质量呢？

3．为了区别一个软件的当前用户是人还是程序，大量的软件和系统提供了验证码功能。但如果验证码只是提供数字和英文字母，很容易被识别出来，请考虑如何编写一个基于汉字的验证码生成工具。

参考文献

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