利用Python實現像素字體的創建和應用

一、介紹

像素字體是由一系列小方塊組成的數字、字母等字符集，常見於計算機遊戲、電子屏幕等場景。本文將介紹如何使用Python創建和應用像素字體。

二、創建像素字體

創建像素字體需要準備一個字符集圖片，圖片中每個字元使用不同的顏色或灰度值來區分。以下是一個示例圖片：

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██ ▄▄▄▄▄ ██ ▄▄▄▄▄ ██
██ █   █ ██ █   █ ██
██ █▄▄▄█ ██ █▄▄▄█ ██
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將圖片載入並轉換為一個字元數組：

from PIL import Image

CHARACTER_WIDTH = 6
CHARACTER_HEIGHT = 7
CHARACTER_MAP = {
    " ": 0,
    "█": 1,
    "▄": 2,
    "▀": 3,
    "▌": 4,
    "▐": 5,
    "▖": 6,
    "▗": 7,
    "▝": 8,
    "▘": 9,
    "▚": 10,
    "▞": 11,
}
CHARACTER_COUNT = len(CHARACTER_MAP)

def load_font_image(file):
    image = Image.open(file).convert("L")
    width, height = image.size
    characters_per_row = width // CHARACTER_WIDTH
    characters_per_column = height // CHARACTER_HEIGHT
    characters = []
    for j in range(characters_per_column):
        for i in range(characters_per_row):
            character = []
            for y in range(CHARACTER_HEIGHT):
                for x in range(CHARACTER_WIDTH):
                    px = image.getpixel((i * CHARACTER_WIDTH + x, j * CHARACTER_HEIGHT + y))
                    character.append(px)
            characters.append(character)
    return characters

現在，我們已經載入了字體圖片，得到了一個字元數組。每個字元都是一個長度為(CHARACTER_WIDTH * CHARACTER_HEIGHT)的一維數組，其中每個元素表示一個像素的亮度值。接下來，我們需要將這些字元轉換為二進位數據，便於在應用中進行繪製。

def create_font(font_image_file, output_file):
    characters = load_font_image(font_image_file)
    font = []
    for character in characters:
        bits = []
        for i in range(len(character)):
            bits.append(character[i] > 128)
        b = bytearray()
        for i in range(len(bits) // 8):
            byte = 0
            for j in range(8):
                if bits[i * 8 + j]:
                    byte += 2**(7 - j)
            b.append(byte)
        font.append(b)
    with open(output_file, "wb") as f:
        for b in font:
            f.write(b)

create_font("font.png", "font.bin")

create_font函數將字體數組中的每個字元轉換為一個位元組數組，並將這些位元組數組保存到一個二進位文件中。現在，我們已經創建了像素字體，這個字體可以在應用中使用。

三、應用像素字體

下面是一個簡單的使用像素字體繪製字元串的示例：

import pygame

SCREEN_WIDTH = 640
SCREEN_HEIGHT = 480

FONT_WIDTH = 6
FONT_HEIGHT = 7
FONT_FILE = "font.bin"

def draw_string(screen, font, x, y, text):
    for i in range(len(text)):
        char_code = ord(text[i])
        if char_code not in range(32, 127):
            char_code = 32
        char_offset = (char_code - 32) * FONT_HEIGHT
        for j in range(FONT_HEIGHT):
            byte = font[char_offset + j]
            for k in range(FONT_WIDTH):
                if byte & 2**(FONT_WIDTH - k - 1):
                    screen.set_at((x + i * FONT_WIDTH + k, y + j), (255, 255, 255))

pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT))

font_file = open(FONT_FILE, "rb")
font = []
while True:
    b = font_file.read(FONT_WIDTH * FONT_HEIGHT // 8)
    if not b:
        break
    font.append(b)
font_file.close()

clock = pygame.time.Clock()

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            pygame.quit()
            quit()
    screen.fill((0, 0, 0))
    draw_string(screen, font, 10, 10, "Hello, World!")
    pygame.display.update()
    clock.tick(60)

首先，我們使用pygame模塊創建一個窗口，然後從二進位文件中載入像素字體。draw_string函數將字元串逐個字元進行渲染，繪製出像素字體效果。最後，我們使用pygame的主循環不斷刷新屏幕，使得渲染效果持續展示。

四、總結

本文介紹了如何使用Python創建和應用像素字體。通過載入字體圖片，將字元數組轉換為二進位數據，可以在Python應用中繪製出漂亮的像素字體效果。