CN101676988B - 笔划基础中文字型小字品质显示的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种笔划基础中文字型小字品质显示的方法。将高分辨率空间上表现的中文字形填充成低分辨率的点阵字型影像，不可避免地会产生品质变差导致无法接受的问题，本发明提供的解决方案是基于：采用笔画基础字型数据所表现的中文字形；布置中文字形于点阵坐标系上；转换组合字形的笔形产生新的字形；以及填充新的字形产生具有中文小字品质的低分辨率点阵字型影像；其中，在点阵空间上转换笔形是根据笔形覆盖在点阵像素上的样本以及覆盖值来判断，转换笔形是经由移动笔画的关键点和缩减笔画的宽度值来改变笔画覆盖在点阵像素上的样本信息，以避免笔画彼此之间拥挤和增加笔画之间的空白像素来达到小字品质的要求。

Description

笔划基础中文字型小字品质显示的方法

技术领域

本发明是有关于根据轮廓字体的数据产生低分辨率小字品质的文字显示的技术，尤指一种根据笔划基础字型数据产生低分辨率中文字型小字品质显示的方法和装置。 

背景技术

一般被广泛地应用于计算机中文字型的产生和显示的技术是属于笔划基础字型的产生方法，这项技术也已经被披露于中国专利案号ZL99100827.8上，笔划基础字型数据的产生包含二个过程，第一个过程是先定义一个基本笔划集，每个基本笔划是通过制订一些参数来描述属于同一个笔划类别的笔形的生成，第二个过程是利用被完整定义的基本笔划集来组合汉字，藉以产生每个被组合成汉字字型的笔划参数值的数据，这些笔划参数值的数据是构成每个对应汉字形状的字型数据。至于填充字形以显示字型数据所表现字形的方法是使用填充图形的技术实现的，填充图形的演算是将字形转换成像素表现的影像数据，然后以黑白或灰度的像素影像显示在计算机的屏幕上。 

在笔划基础字型技术里建造一个基本笔划可看成是定义一个代数系统，使得在该系统里的笔形是用显式和隐式的二项参数的空间关系作表示，如专利案ZL99100827.8所披露，每个基本笔划是用二项显式参数和二项隐式参数定义，显式参数为关键点和宽度，而隐式参数为特征点和相邻特征点间的贝塞尔控制点，于是在一个基本笔划的定义里就以显式和隐式二项参数的代数关系来表示，据此，特征点是以关键点和宽度表示，换言之，一旦给了关键点的位置和宽度值，将它们的值代入被定义的代数式中就决定了特征点的位置，同理，一旦决定了特征点的位置，则相邻二个特征点间的曲线形状就由被定义于其间坐标点的贝塞尔控制点所决定，将所有相邻特征点间的曲线段连接起来就构成了笔划的轮廓形状。 

所以一个文字形状的表现就可以用那些指定给各个组成字形的基本笔划的显式参数值来表示，这些笔画参数值就构成该个文字的字型数据，至于用字型数据来产生字形则是个反向的程序，首先，借着将这些笔划参数值代入事先定义的代数式里即可得到组成字形的每个笔形，这些笔形的呈现就可用来显示该文字形状。其次，根据这项观点所设计的一个填充图形的程序就将这些笔形组成的图形投射到一个指定尺寸的点阵空间里，产生点阵像素被图形覆盖的样本，再根据样本的覆盖值生成点阵的像素字型，并将像素字型显示在计算机屏幕上，以点阵像素影像来显示文字形状。 

文字形状显示于计算机屏幕上，通常是以像素影像的形式显示，亦即用不同像素值所纵横排列的影像图呈现，其中，一个像素代表计算机显像里一个最小的显像单位，而计算机显像则是将一个图形以位图的形式显示在屏幕上的一个方块区域，通常这个方块区域是相当小的，亦即只能用少数像素来构成文字形状，这些少数像素被排成点阵的样子来呈现形状，其中每个点阵元素值代表深浅度的像素值，而像素影像所呈现的文字形状又称为点阵字型。 

如前所述，在屏幕上建造字型数据时所用的位图是采用一个大范围的画面区域来描述以及显示各个笔划的形状，这个画面区域所含像素的数目是远远超过在显示字型时所用像素数目的画面区块，换言之，字型数据是在高分辨率空间上建造字形中取得。根据采样理论，将字型数据表现成低分辨率的点阵字型时就会产生将高分辨率图形转换至低分辨率上显像的异化问题。特别是在所谓的可缩放字型技术上，这种异化现象是个难解的问题。 

对笔画基础字型技术而言，较低阶的可缩放字型的产生需要以图形处理技术将在高分辨率上描述的字形投射成低分辨率的字型来显示，由于字形是以笔形组合而成，而笔形是用直线段和曲线段所构成的轮廓形状在高分辨率空间上被精确描述，因此只要用不同尺寸的坐标值当做参数，就可以将中文形状的描述投射至一个宽广领域的各个不同低分辨率空间上来产生和显示各别标度的点阵字型。 

然而，可缩放字型的问题在于低分辨率显示时会使得字型的品质变差，因为低分辨率的字型仅允许少量的像素来组成其影像形状，若由高至 低的阶层差距过大，则会由于采样不足产生图形异化现象导致变形，尤其是在处理笔划基础中文字型时更显恶化，因为在低分辨率空间上的笔划更会沾潻在一起，导致笔形消失而呈现斑斑黑块的影像。 

在以下的披露中更能清楚地了解到低分辨率中文品质变差的现象，亦即在高分辨率空间上描述的笔划字形直接投影到低分辨率空间上显示的技术问题，是无法完整地保持原描述的图形品质，特别是投射至相当低的分辨率时更是让人无法接受。所以，在此情况下就需要有一种自动转换的程序来微调原笔划字型的数据，使得微调后的字型数据所表现的字形被投射至一个指定尺寸的低分辨率上时会产生可被接受的小字字型品质的显示，此种转换程序又称为产生中文小字品质的方法。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种笔划基础中文字型小字品质显示的方法和装置，以将在高分辨率空间表现的中文字形转换成适合于在低分辨率空间表现的中文字形。 

(二)技术方案 

为达到上述目的，本发明提供了一种中文字形表现的转换机制，它将在高分辨率空间表现的中文字形转换成适合于在低分辨率空间表现的中文字形，因此而能自动产生适合在低分辨率空间显示的中文小字品质的点阵字型；其中，中文字形是用笔形组合而成，每个笔形是用一组其所对应的基本笔划的参数值来表现，每个基本笔划有显式和隐式二种参数，显式参数包含关键点和宽度，而隐式参数包含特征点和贝塞尔控制点，对应某个基本笔划的一个笔形是由一组指定的显式参数值所决定，亦即，给了该基本笔划的关键点位置以及宽度值，将它们代入定义基本笔划的参数代数系统里就决定了特征点的位置，且一旦特征点位置决定后，该代数系统再根据预先定义于每组相邻特征点间的坐标系的贝塞尔控制点决定该笔划的轮廓形状，所以在高分辨率空间建造的每个中文字形是用组合它的基本笔划识别码和显式参数值所构成的笔划字型数据作表现，当用这些笔划字 型数据直接去填充成分辨率的点阵字型时，根据采样理论会产生低分辨率中文点阵字型的显示品质变差的现象，因些本发明所提出的中文字形表现的转换机制仍是透过采样的过程来转换笔形，使得笔形覆盖在点阵像素区块上得以用一些采样的规则来作调整，使得各个笔形于变换后所决定的字形适合于在低阶分辨率的空间上来显示中文的小字品质。 

根据本发明的一项观点，变换点阵字形使之适合于产生在低阶分辨率空间的小字品质的显示，包含有三项主要的步骤：(1)避免直笔之间或横笔之间在点阵空间上的重叠；(2)限制笔划覆盖在点阵像素区块上的范围；以及(3)调整笔划来避免多个笔划同时覆盖在点阵像素区块上，或者微调笔划来尽量避免一个笔划的轮廓曲线的二边线段同时覆盖在一个像素区块上。 

根据本发明的另一项观点，为了避免笔划沾黏所采取的限制笔划覆盖在点阵像素上的范围，其规则是以移动笔划关键点至其所座落像素区块的中心线，并以关键点为中心的线段长为宽度值的线段覆盖在像素区块范围，作为测度笔划是否有占据了一个以上的像素区块，若有则缩减宽度值来限制笔划关键点所控制的笔形部份的覆盖范围仅限于一个像素区块内，最后以移动后的关键点位置和缩减后的宽度值来更新字型数据。 

根据本发明的又一项观点，为了避免多个笔划同时占据一个像素区块，其规则是以移动关键点来移离笔划不再占据该像素区块，以及为了避免一个笔划的外形的二边同时覆盖在一个像素区块上，也是以移动关键点来使得该像素区块的笔划覆盖比例值低于一个预先设定值。 

根据本发明的再一项观点，本发明提供一种产生中文小字品质的显示的装置，这种装置包含有(1)接受在高分辨率空间上建造的笔划基础的中文字型数据的装置；(2)布置字型数据所表现的中文字形于点阵坐标系里的装置；(3)分析那些组成中文字形的笔划覆盖于点阵像素区块上的样本的装置；(4)转换中文字形来重新布置笔划覆盖于点阵像素区块上的装置；以及(5)采用转换后表现中文字形的字型数据于填充演算程序里运作产生中文小字品质显示的装置。 

具体来说，本发明采用的技术方案如下： 

一种笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其中每个中文笔划基础的字型数据是由在高分辨率空间上用来组合该中文笔划的参数值所组成， 而该中文字型小字品质显示是将该字型数据所描述的字形投射至低分辨率空间上分析且产生点阵字型的影像数据后，再显示该点阵字型影像于屏幕上，其中点阵元素是以行和列纵横排列的像素所构成，每个像素代表从高分辨率空间上对应笔形部份的采样范围，亦即每个像素上是由组成字形的笔形所覆盖，而像素的点阵元素值是由其被字形覆盖的比例值所决定，该方法包含： 

(1)接收表现中文字形的字型数据，其中的字型数据是由在高分辨率空间上描述中文字形的笔划参数值所构成； 

(2)对等布置字型数据所表现的中文字形于被指定尺寸的点阵的坐标系上； 

(3)修饰字型数据以改变字形原貌，使得改变后的新字形更适合于在该点阵空间上产生中文小字的品质； 

(4)填充新字形以产生点阵字型以及显示该点阵字型于计算机的屏幕上。 

上述方案中，每个中文的字型数据是由组成每个中文字形的每个基本笔划的显式参数值所描述的笔形所构成，而每个表现笔形的笔画数据包含：一个基本笔划的识别码，且识别码隐含笔划类别的判别值；对应每个基本笔划的关键点和宽度在高分辨率空间上的坐标位置和长度。 

上述方案中，笔形是用显式参数和隐式参数的代数式表示，显式参数包含关键点和宽度，而隐式参数包含特征点和贝塞尔控制点，代数式中的特征点是由关键点和宽度所决定，而贝塞尔控制点是由相邻特征点所决定。 

上述方案中，笔形的生成过程包含下列步骤： 

(1)将显式参数值，亦即关键点的位置和宽度值，代入在基本笔划中被定义的代数式中，计算得到特征点的位置； 

(2)根据基本笔划所定义的贝塞尔控制点在每组相邻特征点为坐标系的坐标位置，决定贝塞尔控制点在字型坐标系上的位置； 

(3)将贝塞尔控制点依顺时针或反时针方向依序串连起来形成一个贝塞尔控制多边形，该个贝塞尔控制多边形决定该笔划的轮廓形状。 

上述方案中，对等布置字型数据所表现的中文字形于被指定尺寸的点 阵的坐标系上，更进一步地包含： 

(1)将被指定尺寸的点阵坐标结构化成以行列编排的像素，使得每个像素在点阵坐标系上的位置和覆盖的区域可以从结构中确认和计算出来； 

(2)计算以确认每个笔划的每个关键点位置所座落的像素以及它在像素区块里的坐标位置； 

(3)取得笔划覆盖在各个点距阵像素的信息，包含覆盖在其上的笔划个数以及它们的笔划类别，覆盖比例值，以及被笔划覆盖的像素是否包含有关键点以及是否不包含关键点但被笔划外形的二边同时覆盖在其上。 

上述方案中，决定一个点阵像素被笔划覆盖的方法更进一步地包含采用一个多边形相交算法计算正方形和贝塞尔控制多边形相交。 

上述方案中，一个像素被笔划覆盖的比例值是指像素被覆盖面积占整个像素面积的比例。 

上述方案中，修饰字型数据以改变字形原貌的步骤包含： 

(1)移动关键点位置得到其在点阵像素上的新位置； 

(2)在点阵像素上判断宽度的缩减以得到新的宽度值； 

(3)采用修饰后的字型数据更新原字型数据。 

上述方案中，填充新字形以产生点阵字型以及显示该点阵字型于计算机的屏幕上，是通过预设门坎来判断像素为黑点或白点，其中的门坎包含： 

(1)若该像素包含关键点则使之成为黑点； 

(2)若该像素不包含关键点但被一个笔划的轮廓的二边线段所覆盖则使之成为黑点； 

(3)若该像素被笔划覆盖的面积总和超过设定值则使之成为黑点，反之则使之成为白点。 

一种透过修饰字型数据来产生中文字型小字品质显示的方法，它是通过一个计算机程序的规划来投射原字型数据所代表的中文字形至一个二维点阵像素影像的空间上进行修饰数据，因而改变那些组合原字形的各个笔划在像素影像空间上的形状、大小、和笔划彼此之间的空间关系，使得改变后的字型数据所代表的中文字形适合于产生在低分辨率空间显示的小字品质，该方法包含： 

(1)接收在高分辨率空间上表示中文字形的笔划基础字型数据； 

(2)依序执行以下三个步骤： 

(I)腾出直笔之间和/或横笔之间的空白空间，若不够空白空间，无法腾出，则将此项信息告知字型设计人去重新设计一个简化体的相同字； 

(II)限制笔划占有点阵像素区块的覆盖范围； 

(III)调整笔划覆盖于点阵像素区块的状况，以避免笔划同时拥塞在同一像素区块里和清除不必要的覆盖来增加空白的空间。 

上述方案中，腾出直笔之间和/或横笔之间的空白空间的步骤包含： 

(1)从字型数据的基本笔划码解出笔划的类别； 

(2)缩减直笔或横笔的宽度值，使得这二类的笔划宽度皆不会跨越一个点阵像素的边长； 

(3)水平移动直笔或垂直移动横笔的关键点到它们所座落或重新座落的像素区块的中心线，使得相邻二个直笔或横笔之间至少有一个像素的空白空间来隔开它们。 

上述方案中，腾出直笔之间和/或横笔之间的空白空间的步骤更进一步地包含： 

(1)从字型数据中的基本笔划识别码解开组成一个中文字形的各个笔划的类别，藉此收集该字的直笔和横笔； 

(2)将直笔的关键点投射至点阵坐标系的X-轴，而横笔的关键点投射至其Y-轴； 

(3)将投影点移至对应一行或一列宽的范围的中心点，并限制以投影点为中心和其左右为宽度值的长度不得超过一个点阵像素的长度； 

(4)若有二个同类型笔划没有隔开的空白空间，亦即分别的关键点和宽度落在相邻二行或二列X-或Y-轴的范围，则移动其中一个笔划的关键点和宽度至下一行或列的投影区里，使得二者之间有个空白的区间隔开它们； 

(5)以移动后的关键点位置和缩减(若有)后的宽度值来更新字型数据。 

上述方案中，调整笔划覆盖于点阵像素区块的状况的步骤更进一步地包含： 

(1)收集每个被笔划覆盖的点阵像素后，对每个像素做如下动作： 

1)计算每个笔划覆盖在其上以百分比形式表示的比率值； 

2)若至少有二个独立笔划覆盖其上，独立笔划即是非连结笔划，则移离其中覆盖比率值最大者，如此使得留下来的笔划覆盖比例值小于一个默认值；以及 

3)若有一个独立笔划的笔形的二端边线覆盖其上，则移动关键点位置使得只有一个独立笔划外形的一边所构成的部份笔形覆盖在该像素区块上； 

(2)以移动后的关键点来更新字型数据。 

上述方案中，限制笔划占有点阵像素区块的覆盖范围的步骤包含： 

(1)移动独立笔划的关键点至其座落的像素区块的中心线； 

(2)制作一个以关键点为中心延伸其所对应宽度值的垂线段或水平线段； 

(3)依据垂线段或水平线段的长度缩减宽度值，亦即若其长度会大于一个点阵像素的长度时则缩减其宽度值。 

上述方案中，限制笔划占有点阵像素区块的覆盖范围的步骤更进一步地包含： 

(1)收集文字中非直笔和非横笔类的笔划； 

(2)移动它们的关键点至各自所座落的像素区块的中心在线，且若以关键点为中心的宽度会超过一个像素区块的边长时，则缩减其宽度值；以及 

(3)若某一关键点及宽度所控制的部份笔形范围覆盖了二个或以上的像素区块，若有需要则移动该关键点至其像素区块中心线并缩减宽度值，使得关键点所控制的笔形范围仅覆盖一个像素区块； 

(4)以移动后的关键点位置和被缩减后的宽度值来更新字型数据。 

一种笔划基础中文字型小字品质显示的装置，其中高分辨率中文字形是以笔划字型数据来表现，而低分辨率中文小字是显示在点阵字型空间上，点阵字型空间是由行和列纵横排列的多个像素所组成，这种装置将中文字形投影在点阵字型空间上，于是覆盖了其上的像素区块，每个被中文字形覆盖的像素区块就决定一个像素覆盖值，以指示中文的笔形覆盖其上的样本分布，以及根据其覆盖值决定该个像素在小字点阵的深浅显示值， 该装置包含： 

(1)一个投射中文字形至点阵空间上来从事转换字型数据以改变原字形成新字形的装置；以及 

(2)一个根据表现新字形的笔划字型数据来填充并显示中文小字品质的装置。 

上述方案中，从事转换字型数据以改变原字形成新字形的装置更进一步地包含： 

(1)投射笔划基础字型数据参数值所描述的组成笔形至一个指定尺寸的点阵空间上的装置； 

(2)运算组成笔形覆盖于点阵像素区块上的图形样本的装置；以及 

(3)创造适合于产生中文小字品质的新的笔划基础字型数据的装置。 

上述方案中，创造适合于产生中文小字品质的笔划基础字型数据的装置更进一步地包含： 

透过移动笔划数据的关键点的位置，以及缩减宽度值来产生笔形的变化，以创造更多像素的空白空间来避免笔划拥塞在点阵像素区块上的装置。 

上述方案中，该装置进一步用于执行权利要求12、13和15所述的各个步骤。 

上述方案中，填充并显示中文小字品质的装置进一步用于执行权利要求9所述的各个步骤。 

(三)有益效果 

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： 

1、本发明提供的这种笔划基础中文字型小字品质显示的方法和装置，将在高分辨率空间表现的中文字形转换成适合于在低分辨率空间表现的中文字形，因此而能自动产生适合在低分辨率空间显示的中文小字品质的点阵字型。 

2、本发明提供的这种笔划基础中文字型小字品质显示的方法和装置，是透过采样的过程来转换笔形，使得笔形覆盖在点阵像素区块上得以用一些采样的规则来作调整，使得各个笔形于变换后所决定的字形适合于在低 阶分辨率的空间上来显示中文的小字品质。 

3、本发明提供的这种笔划基础中文字型小字品质显示的方法和装置，在点阵空间上转换笔形是根据笔形覆盖在点阵像素上的样本以及覆盖值来判断，转换笔形是经由移动笔画的关键点和缩减笔画的宽度值来改变笔画覆盖在点阵像素上的样本信息，因此避免了笔画彼此之间拥挤和增加笔画之间的空白像素，达到了小字品质的要求。 

附图说明

图1举例说明笔划基础字型数据以及其所表现的字形的生成，其中图1A表示一种以笔划为基础的字型数据；图1B表示在笔划定义中制定一些参数式，将笔划字型数据代入这些代数式里可决定笔形轮廓的特征点；图1C表示在笔划定义中制定另一个参数式，它可从相邻特征点中决定连接它们之间的曲线形状；以及图1D表示一个关键点控制的笔形区。 

图2表示由笔划字型数据产生笔形的方法的流程图。 

图3表示点阵坐标以及字型数据所表现的中文字形在点阵坐标里的呈现，其中图3A表示以字型数据表现的点阵中文字形在点阵坐标系里的呈现；图3B表示点阵像素区块的坐标位置；图3C表示点阵像素区块被中文字形的笔划所覆盖的一些样本；以及图3D表示笔划覆盖在像素区块上的样本信息。 

图4表示根据图3C的笔划覆盖样本去填充成黑白影像的输出结果。 

图5表示将图3C填充成灰度影像的输出结果。 

图6表示相邻二个横笔重叠的情形，其中图6A举例表示一个点阵中文字形；以及图6B表示它的涂黑结果。 

图7表示多个笔划拥塞点阵空间的情形，其中图7A举例表示一个点阵中文字形；以及图7B表示它的涂黑结果。 

图8表示中文字的笔划类别。 

图9表示像素区块被一些关节类别的笔划覆盖的情形。 

图10表示移动关键点和限缩宽度的规则，其中图10A表示关键点平移至像素区块中心线；图10B表示关键点垂直移至像素区块中心线；图10C表示水平限缩宽度；以及图10D表示垂直限缩宽度。 

图11表示本发明所显示用于产生中文小字品质的显示方法的流程图。 

图12表示本发明根据中文小字品质要求所披露用于点阵字形的转换程序的流程图。 

图13表示经由移动横笔产生小字品质的效果，其中图13A表示移动图6A的点阵字形中的一个横笔后的点阵字形；图13B表示对移动后的点阵字形作填充处理后的结果。 

图14举例表示多个横笔在点阵空间里会产生不足空间来隔离它们的现象，其中图14A是横笔超多的一个点阵字形的例子；图14B是它经由填充处理后的结果。 

图15表示对不足空间分配横笔的例子(图14)重组成简化形态的一个文字，其中图15A表示重组后简化的点阵字形；而图15B表示它被填充后的结果。 

图16表示布置横直笔于点阵空间上的分配方法的流程图。 

图17表示限制笔划覆盖点阵像素区块的处理方法的流程图。 

图18表示限制图7A的笔划覆盖点阵像素区块的效果，其中图18A表示限制图7A的笔划覆盖点阵像素区块后的点阵字形；图18B表示填充图18A的点阵字形后的结果。 

图19表示重整笔划覆盖点阵像素区块的处理方法的流程图。 

图20表示重整图18的例子的笔划覆盖点阵像素区块后的效果，其中图20A表示重整笔划覆盖像素区块后的点阵字形；图20B表示填充图20A的点阵字形的结果。 

图21举例表示一些本发明所产生的小字品质的字型输出，其中图21A表示经本发明处理的点阵字型输出，而图21B表示未经本发明处理后的点阵字型输出。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。 

图1表示一个构成中文字形的笔划基础字型数据的例子，其中图1A表示一个中文字形10是由笔形11和笔形12二个笔划所组成，而笔形11 是识别码511的基本笔划所生成，笔形12是识别码623的基本笔划所生成，定义一个基本笔划的显式参数包含有关键点和宽度二项，如图1a所示，基本笔划识别码13里的511是由关键点14里的二个关键点K₁和K₂的位置以及宽度15里的一个宽度W₁的值来定义笔形11；而识别码623是由K₃和K₄的位置以及宽度W₁和W₂的值来定义笔形12，换言之，中文字形10是由这些基本笔划识别码、关键点位置、和宽度值所代表的笔形11和笔形12所组成，所以图1a的这些显式参数值就构成了代表中文字形10的笔划基础字型数据。 

每个基本笔划是采用参数来定义一个其笔划生成过程的一个代数系统，例如图1B所示的代数式是用来决定笔形11上的特征点f₁、f₂和f₃以及笔形12上的特征点f₄、f₅和f₆在字型空间上的位置，换言之，这些特征点的位置可由代入字型数据到预先定义的这些式子来决定，而图1C表示相邻的二个特征点间的贝塞尔控制点可透过预先定义在该二个点所构成的逻辑坐标上的位置来决定，例如图1C所示相邻特征点f₅和f₆之间贝塞尔控制点C₁、C₂、C₃是由它们预先定义在方块17所构成的逻辑坐标位置所决定，当每组相邻特征点依顺(或反)时针方向被串连起来后，就构成一个贝塞尔控制多边形18，根据这个贝塞尔控制多边形18所计算出来的封闭曲线就构成笔形12的轮廓形状，为了说明本发明在以下的披露，图1D表示在基本笔划的定义下的任一关键点所控制的笔形部份19，笔形部份19会随着关键点的移动以及宽度值的缩减而改变其形状和位置。 

所以，笔划基础字型技术是由二个过程组成：第一个过程是对一套中文字形样本先行定义一个基本笔划集，使得透过它们的代数系统可以组合该套样本里的所有字形，藉此组合来建造代表这些字形的笔划基础字型数据；第二个过程是用字型数据来产生中文字形以及显示中文字形的像素影像或像素影像于计算机的屏幕上。图2表示用字型里的笔划数据来产生笔划外形的方法的流程图20，如方块21所示，这个方法的第一项步骤是如方块21所示，首先接收一个基本笔划识别码以及其所对应的关键点位置和宽度值的笔划数据，其次如方块22所示，再去调用一个计算机程序来执行该基本笔划所定义的代数系统，因此如方块23所示，经由代入关键点位置和宽度值于预先定义的方程式中取得各个特征点的位置，再如方块 24所示，经由预先定义在相邻特征点之间坐标系上的贝塞尔控制点来取得每个贝塞尔控制点上的位置，如方块25所示，这些贝塞尔控制点于是被连接成一个贝塞尔控制多边形，最后如方块26所示，用这个贝塞尔控制多边形来产生对应这个基本笔划的一个笔形。 

当要显示中文字形于计算机的屏幕上时，此时需要有一个填充的程序，这个程序首先将中文字形投射到一个指定尺寸的像素影像空间上，于是产生中文字形覆盖在像素上，经由图形相交的演算计算后，每个像素就能收集到中文字形覆盖其上的一些信息当做样本，然后根据各种不同的样本来决定一个像素覆盖值，并用此值当作显示该像素影像的深浅度。通常这个指定尺寸的像素影像空间是取一个以像素方块纵横排列的点阵，例如图3所示的点阵字形，图3A表示一个点阵空间30，它以左上角的端点31为空间坐标的原点，在示范的例子中，点阵空间30是由10列和10行的点阵像素构成，如图3B所示，一个像素区块在点阵空间上的坐标是取它在列和行的位置顺序，例如像素方块区块34是在列32的第4个位置和在行33的第3个位置，因此像素区块34在点阵空间30的坐标为(4、3)，所以，若将中文字形10投射在点阵空间30上(图3A)，则描述字形10的笔划参数值，亦即关键点位置和宽度值，它们所投射到的像素区块以及占据的大小等信息，就可由空间的转换来取得，也因此笔形覆盖在像素的信息可以被抽样测知，例如图3C所示，像素区块36被笔形11的小部份覆盖；像素区块37包含笔形11的关键点K₂，因此这个像素区块是被K₂所控制笔形的二端线段所夹的笔形部份覆盖；像素区块35虽包含笔形12的关键点K₄，但是笔形覆盖其上并不包含其外形的二端线段包围的部份；像素区块38虽然不包含关键点，亦即不是关键点所控制的笔形部份，但是它包含笔形二端线段所包围的部份，其中判断笔形覆盖一个像素以及占据的面积，可从像素方块和贝塞尔控制多边形的相交算法的计算中获得。 

图3D表示从布置中文字形在点阵空间上所产生笔划覆盖在点阵像素上的一些样本，例如标示41和42的撇笔顶部的关键点所控制的笔形是一条直线段，且这条直线段会横跨二个像素，标示43和44分别的像素含有二个不同笔划的二个关键点，标示45和46分别的关键点所控制的笔形区覆盖在多个像素区块上，标示47的像素被二个不同笔划覆盖其上，但只 含其中一个笔划的关键点，而标示48则含有二个不同笔划的关键点，且其中一个关键点控制的笔形区(为一条直线)覆盖在二个像素区块，标示49的像素含有一个笔划的关键点以及它所控制的笔形区。 

如上所述，吾人可从每个像素区块被笔划覆盖的状况所衍生的样本，了解到怎样去设定像素覆盖值并据以涂黑，例如图4的点阵字型40是将图3的像素区块所被覆盖的样本涂黑成一个二进制元的点阵影像，而图5的点阵字型50是将图3的像素区块所被覆盖的样本涂黑成一个灰度的点阵影像。一般而言，将像素区块涂黑的规则有二： 

(1)若一个像素区块被笔划覆盖的比例值超过一个预先设定值，例如覆盖了一半以上的像素区块的面积，则将这个像素涂成黑点或较深的灰值； 

(2)若一个像素区块同时被笔划外形二端的线段所围成的部份笔形所覆盖； 

其中(2)是为了避免产生断线的视觉效果，因此将它涂成黑点或较深的灰值，所以若一个像素区块包含有关键点则这个像素区块必然被涂黑，而若一个像素区块没有含关键点但被部份笔形覆盖且不含笔形二端线段和覆盖比例值小于预先设定值，则这个像素区块必然不会被涂黑。 

以上的叙述说明了目前笔划基础字型的技术，这项技术被广泛地应用于产生可缩放字型，然而用这项技术来产生低分辨率的中文字形，例如16×16或以下的低分辨率的可缩放字型，就会有严重的小字品质的问题，因为在低分辨率空间上来显示在高解像空间所建造的组合笔划或者多个组合图样(Glyphs)的一个中文字形时，不可避免地会产生笔划或图样沾黏在一块的现象。 

最常见的这种笔划沾黏在一块的现像是相邻二个横笔(或直笔)之间，在低解像空间上因为间隙的空间不足以分开它们，而产生相邻二个笔划沾黏在一块的现象，图6表示二个相邻横笔沾黏一起的一个例子，如图6A所示，根据填充算法的规则，中文字形60的横笔62会占据点阵的第5列的像素区块，而第6列的中间部份像素区块会被另一个横笔63覆盖，致使相邻的二个横笔(横笔62和横笔63)之间没有一列空白间隙的像素空间来分开它们，因而对中文字形60做涂黑时就会产生如图6B的笔划沾黏现 象。 

另外一种常见的笔划沾黏的现象，会发生在笔划较多的中文字形上，例如图7所示的例子，如图7A所示，中文字形70是由许多笔划所组成，因而造成这些笔划所覆盖的像素区块紧密相连在一起，例如像素区块73和74的二个区块，以及像素区块75、76和77的三个区块都是彼此之间紧密相连在一起，使得这些区域经由填充算法的涂黑程序处理后，会产生如图7B所示的黑块，因而造成不能被接受的中文小字品质。 

在以下的披露，本发明提出一种可以提升中文小字品质的解决方案，它是一种在点阵空间上转换中文字形的方法，使得转换后的字形在点阵像素上的样本覆盖会趋于一致，因此而增加了空白像素的数目，以及尽可能避免产生笔划沾黏的现象，藉此来提升中文小字品质。然而，这种在点阵空间上转换中文字形的方法需要增加字型数据的一些信息，这些信息包含可检测知笔划的种类，以决定是否为可在点阵空间上随意移动的直、横、斜的独立笔划，或者是否为不可随意移动的复合笔划，以及可检测知是否为水平的宽度或者垂直的宽度来决定笔划移动的方向等。 

如图8所示，传统的中文笔划是被分成点、撇、捺、横、竖、勾等类别，在以下的披露中，中文笔划覆盖在点阵像素的样本里是被分成三种，第一种是垂直或水平的独立笔划，第二种是非垂直或非水平的独立笔划，第三种是如图9所示的关节笔划，关节笔划是由至少二个独立笔划构成，关节笔划在一个点阵像素的样本里会包含二个或更多个分别来自不同笔划的关键点，而且，在填充的算法里，这种被关节笔划所覆盖的像素是被定义为黑点，所以，这些关节笔划的关键点是不能被移离其所座落的像素区块的，换言之，构成关节笔划的独立笔划在关节处是不能被分开的。 

图10A和10B表示独立笔划的关键点在其座落的像素区块内移动的方式和范围，如果是移动和水平宽度定义相关的关键点，则如图10A所示，将关键点往水平方向移动至其所座落像素区块的垂直中线93上，而如果是移动和垂直宽度定义相关的关键点，则如图10B所示，将关键点往垂直方向移动至其所座落像素区块的水平中线94上。图10C和图10D表示一种线段的求法，该线段是取关键点为中点并以宽度值为其长度，如果该线段是由水平宽度定义，则如图10C所示，该线段是个水平线段95，而如 果该线段是由垂直宽度定义，则如图10D所示，该线段是个垂直线段96。 

图11的流程图110表示本发明所披露的方法，如图11方块112所示，本方法所接收到的数据是如图1A所示的笔划基础字型的数据，包括基本笔划码13，关键点14、宽度15、以及笔划类别和宽度属性(水平或垂直)等信息，这些数据构成表现一个在高分辨率影像空间上被建造的中文字形。其次如方块114所示，本方法将这些数据以及它们所表现的字形放入一个被指定尺寸的点阵的坐标(图3)，于是，如方块116所示，根据点阵像素区块所收集到的笔划覆盖其上的样本进行分析，并藉以调整字型数据来从事转换字形，使得调整后的字型数据所表现的新字形，更适合于在低分辨率空间上填充产生小字品质的显示，最后如方块118所示，对新的字形采用填充算法来产生指定尺寸的点阵字型。 

这种采用在点阵空间上转换中文字形的方法包含三个程序，第一个程序是在点阵空间上布置直笔和横笔，使得二个直笔(或横笔)之间至少有一列或一行的点阵像素区块的间隙来分开它们，第二个程序是去限缩笔划覆盖于点阵像素上的范围，使得笔划的关键点和宽度所控制的笔形部份不至于横跨一个以上的像素区块，第三个程序是去排除多个笔划同时占据在一个像素上，以及一个独立笔划的非关键点控制的笔形部份会有笔形二端线段覆盖在一个像素上。 

图12表示本发明所披露的采用转换中文字型数据来产生低分辨率中文小字品质的方法，如图12流程图120所示，首先在方块121接收在高分辨率空间上所建造表现一个字形的字型数据，然后开始依序执行本发明方法的三项程序，如方块122所示，第一项程序是去布置直、横笔在点阵空间上的位置，使得直笔或横笔之间不会有沾黏的现象会发生，因此如方块123所示，首先测试是否有足够的空间来容纳它们的布置，以及如果不够空间布置时，则如方块124所示，通知字型设计人用一个简化体裁的文字来重组这个文字，如果是有足够空间布置时，则在完成第一个程序后就已经移动了直、横笔，也已经更新了部份的字型数据，接着如方块125所示，进行第二个程序，亦即执行限缩笔划覆盖于点阵像素范围的任务，最后如方块126所示，进行第三个程序，亦即执行重新调整笔划覆盖于各个点阵像素区块上的状况，以排除多个笔划同时覆盖在同一个像素上，以及 多余的笔划覆盖。 

为了避免如图6所示二个相邻横笔拥塞在一起的问题，图B表示一种用移动关键点方式来解决这个问题，如图13A所示，移动落在区块62(图6A)的横笔的关键点往上移，使得该二个相邻横笔之间至少有一列空白的像素区块来分隔它们，就可避免它们的沾黏，也才能得到如图13B所示的涂黑结果。惟，如果点阵空间没有足够的空隙来分隔一个文字的直、横笔时，则需要让字型设计人知道这种状况，例如图14表示一个具有6个横笔的汉字140，需要被放置在一个10×10的点阵空间上，这时就会产生没有足够的空隙来区隔它们的现象，而产生如图14B的涂黑文字141。为了避免这种现象的产生，因此，当字型设计人接收到不足空间的信息时，就需要再重组一个文字来取代它，例如图15A所示，字型设计人可能用一个简化体裁的文字150来取代文字140，以产生如图15B所示的涂黑字型。 

图16的流程图160表示图12方块122所示的第一个处理程序，首先如方块161所示，从字型数据的基本笔划的译码中收集到一个文字的横笔和直笔，再如方块163所示，将每个直笔的关键点投射至点阵坐标系的X-轴，以及横笔的关键点投射至Y-轴，然后如方块165所示，以移动关键点和限缩宽度值的方式，将每个以投射关键点为中心点的宽度线段限制在一个像素的长度里，并且如方块167所示，以游走关键点在邻近像素区块中心线上的位置的方式，使得任何二个相邻的直笔或横笔皆至少有一个点阵像素的长度来区隔它们彼此，最后如方块169所示，采用新的关键点位置以及新的宽度值来更新字型数据以完成本发明方法的第一个处理程序。 

图17的流程图170表示图12方块125所示的第二个处理程序，首先如方块171所示，将一个文字里的非直笔和非横笔收集起来，并且算出它们各个关键点所控制的笔形部份所覆盖的点阵像素区块，再如方块173所示，查看是否有笔划的宽度值超过一个像素的长度，如果有这种情形，则如方块175所示，将该宽度所对应的关键点移至其所座落的像素区块的中心线，并缩减宽度值，使得关键点控制的笔形区(此时通常是一个线段或接近一个线段)会落在一个像素区块内，再如方块176所示，查看其关键点控制的笔形区是否覆盖多个像素区块，以及被覆盖的像素不含有关节类的笔 划，如果有这种情形，则方块177所示，移动关键点至被覆盖最多的那个像素区块的中心线并缩缄宽度值，使得最后移动关键点控制笔形区会落在一个像素区块内，而如果被覆盖的像素区块中有含被关节类笔划覆盖的像素，则如方块178所示，不移动它们来保持所有关节笔划的关键点一直待在同一个像素区块内，最后如方块179所示，采用新的关键点位置和新的宽度值来更新字型数据以完成第二个处理程序。 

图18A的点阵文字字形180是经由执行流程图170的程序，处理图7A的点阵文字字形70后所得到的结果，其中标示182、184、186、187各别的像素区块是处理文字字形70里有撇笔的部份笔形覆盖多个像素区块后的结果，因为这些撇笔的顶部笔形皆覆盖了多于一个像素区块，所以经由移动控制这些顶部笔形的各个关键点至它们分别所座落的像素区块的中心线，并且经由缩减宽度值，于是将它们的顶部笔形的覆盖限制在一个像素区块里，其它的笔划覆盖情形如标示188，189也是经由处理笔形覆盖像素区域的限制所得到的结果，标示83和84是处理一个笔划覆盖多个像素后的结果，而标示87则是不能移动的关节类笔划覆盖，图18B是对应图18A的涂黑字型，这时不难发现，图18B的涂黑字型仍然有一些沾黏的现象，例如标示181的像素区块是由于有超过二个笔划的覆盖所导致的沾黏，而标示183的像素区块是由于有一个独立笔划的非关键点控制的笔形区的二端线段同时落入在同一个像素区块里所导致，然而标示86的笔划覆盖是一定会产生非关键点控制的笔形区的二端线段同时落在一个像素区块内的情形，亦即无法借由移动笔画的关键点来避免这种现象的产生。 

所以当完成第一和第二程序后，仍然需要去查验被笔划覆盖的像素区块的样本中，是否有如标示181和标示183的情况，若有，则需进行如图19所示的流程图190的第三项程序的处理，首先如方块191所示，收集被笔划覆盖的所有像素区块，然后对每一个像素区块进行如方块192所示的处理，亦即计算各个笔划覆盖在像素区块上的覆盖面积，如方块196所示，取出大于预先设定值者，再如方块193所示，查看是否有多个笔划覆盖，若是多个笔划同时覆盖其上时，则如方块197所示，移动那个占据最大面积的笔划的关键点，将该笔划移离使之不会覆盖在其上，反之，若仅有一 个笔划的笔形覆盖其上时，则如方块194所示，查看是否有非关键点控制的笔形的二端线段同时覆盖在其上，若有这种情形，则如方块195所示，尽可能移动该笔划的关键点使之不会有笔形的二端线段同时覆盖在其上，最后如方块198所示，采用移动后的关键点的位置来更新字型数据。 

图20A的点阵字形200是经由流程图190的程序处理图18A的点阵字形180后的结果，其中标示201的像素区块是将多个笔划同时覆盖其上的最大覆盖的笔划移离后的结果，而标示202的像素区块是将一个独立笔划的外形的二端线段同时覆盖其上的状况排除后的结果，图20B是图20A的点阵涂黑字型，从比较图7B和图20B中可以看出图20B已经是具有可被接受的中文小字品质的点阵字型。为了进一步做比较，图21A表示经由本发明处理后的一些中文小字品质的点阵字型，而图21B表示未经本发明处理的那些不具有可被接受的点阵字型。 

一旦本发明作出如上的披露后，一般熟悉字型技术的专业人士就不难做出些微的调整，将本发明所披露的技术实作于几个方面：(1)当作中文点阵字型的生产工具；(2)当作可缩放中文字型产品中产生低分辨率时的字型产生器；(3)包装于特定机器中产生低分辨率中文点阵字型；以及(4)放置于网络计算机上提供低分辨率中文点阵字型的显示等。 

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其中表示每个中文字形的笔划基础的字型数据是由在高分辨率空间上用来组合该中文字形的笔划的参数值所组成，而该中文字型小字品质显示是将该字型数据所描述的中文字形投射至低分辨率空间上分析且产生点阵字型的影像数据后，再显示该点阵字型的影像于屏幕上，该点阵字型中的点阵元素是以行和列纵横排列的像素所构成，每个像素代表从高分辨率空间上对应笔形部份的采样范围，亦即每个像素上是由组成中文字形的笔形所覆盖，而像素的点阵元素值是由其被中文字形覆盖的比例值所决定，其特征在于，该方法包含：

接收表示每个中文字形的笔划基础的字型数据，其中的字型数据是由在高分辨率空间上描述中文字形的笔划的参数值所构成；

对等布置字型数据所表现的中文字形于被指定尺寸的点阵的坐标系上；

修饰字型数据以改变字形原貌，使得改变后的新字形更适合于在该点阵空间上产生中文小字的品质；以及

填充新字形以产生点阵字型以及显示该点阵字型于计算机的屏幕上；

其中，对等布置字型数据所表现的中文字形于被指定尺寸的点阵的坐标系上，包含：

将被指定尺寸的点阵坐标结构化成以行列编排的像素，使得每个像素在点阵坐标系上的位置和覆盖的区域可以从结构中确认和计算出来；

计算以确认每个笔划的每个关键点位置所座落的像素以及它在像素区块里的坐标位置；以及

取得笔划覆盖在各个点距阵像素的信息，包含覆盖在其上的笔划个数以及它们的笔划类别，覆盖比例值，以及被笔划覆盖的像素是否包含有关键点以及是否不包含关键点但被笔划外形的二边同时覆盖在其上。

2.根据权利要求1所述的笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其特征在于，表示每个中文字形的笔划基础的字型数据是由组成每个中文字形的每个基本笔划的显式参数值所描述的笔形所构成，而每个表现笔形的笔画数据包含：一个基本笔划的识别码，且识别码隐含笔划类别的判别值；对应每个基本笔划的关键点和宽度在高分辨率空间上的坐标位置和长度；其中笔形是用显式参数和隐式参数的代数式表示，显式参数包含关键点和宽度，而隐式参数包含特征点和贝塞尔控制点，代数式中的特征点是由关键点和宽度所决定，而贝塞尔控制点是由相邻特征点所决定。

3.根据权利要求2所述的笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其特征在于，笔形的生成过程包含下列步骤：

将显式参数值，亦即关键点的位置和宽度值，代入在基本笔划中被定义的代数式中，计算得到特征点的位置；

根据基本笔划所定义的贝塞尔控制点在每组相邻特征点为坐标系的坐标位置，决定贝塞尔控制点在字型坐标系上的位置；

将贝塞尔控制点依顺时针或反时针方向依序串连起来形成一个贝塞尔控制多边形，该个贝塞尔控制多边形决定该笔划的轮廓形状。

4.根据权利要求1所述的笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其特征在于，决定一个点阵像素被笔划覆盖的方法更进一步地包含采用一个多边形相交算法计算正方形和贝塞尔控制多边形相交。

5.根据权利要求1所述的笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其特征在于，一个像素被笔划覆盖的比例值是指像素被覆盖面积占整个像素面积的比例。

6.根据权利要求1所述的笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其特征在于，修饰字型数据以改变字形原貌的步骤包含：

移动关键点位置得到其在点阵像素上的新位置；

在点阵像素上判断宽度的缩减以得到新的宽度值；

采用修饰后的字型数据更新原字型数据。

7.根据权利要求1所述的笔划基础中文字型小字品质显示的方法，其特征在于，填充新字形以产生点阵字型以及显示该点阵字型于计算机的屏幕上，是通过预设门坎来判断像素为黑点或白点，其中的门坎包含：

若该像素包含关键点则使之成为黑点；

若该像素不包含关键点但被一个笔划的轮廓的二边线段所覆盖则使之成为黑点；

若该像素被笔划覆盖的面积总和超过设定值则使之成为黑点，反之则使之成为白点。

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