TW575841B - Descriptive method of characters for displaying the thickness of strokes thereof - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 5 - 1發明領域

本發明係有關於字别士―、+、、土 杖ei η 士日日A 子型彳田述法，特別是有關於可呈頊整 劃粗細變化之字型描述法。 兄军 5. 2發明背景： 目$ #用的子型描述法有三種，分別為··點陣字型 (bUmap font )、外框字型（〇utHne f〇nt )、向 型（VeCt〇r f〇nt)，以下就這三種字型做一介紹。 點陣字型：點_ & 有斜線 於字型 陣字型 地描述 儲存每 分大， 檔，因 字型若 使字型 2. point 的像素2代表位於疋以像素的有無來描述字型， 的區域外的空白；北子^/的區域内，白色像素4代表位 可以說是字型的；；：分’參考第一八圖。因此點 字型的形狀，且容 ^，可在固定的解析度下精確 個像素的資料，故印王現於顯示器上。但由於必須 而且由於本身就是的缺點就是所需的資料量十 此在做字型放大、疋大小、解析度的字型的影像 非最初的解析度下、了 t的過程會有失真的問題，使 變的不美_ ’予型因運管I» &、生A、AA 4·古 蟯，故不適人傲一斤上所造成的失真， ^ 子型的放大或縮小。 外框字型：外框字型日、一 μ决定曲線，而利用疋★以些控制點8 ( control

些曲線就可以來描述字型 575841 五、發明說明（2) 的外框形狀1 〇，而這些外框曲線所包圍的部分就是字型， 參考第一B圖。一般以二次方曲線（gUadratic curve)或 一次方貝氏曲線（cubic Bezier curve)來描述外框形狀 1 0的轉折變化，參考第二A圖、第二B圖，以及筆劃的粗細 大小。由於這方法所使用的起始控制點、終止控制點6與 控制點8可以細腻地表現字型外柩形狀的轉折變化，以及 子型各部分筆劃的粗細大小，因此所描述的字型除可表現 子肢的美觀外，相較於點陣字型，所需的為字型的控制點 =資料，因此資料量較少。做字型的放大與縮小的運算， 時’也可維持字型的美觀’所以為目前最廣泛使用的方 法，如TrueType Font、PostScript等都是利用此方法。 =一般的中文、日文、韓文字字集約有7〇〇〇到18〇〇〇個 ^k些子集單一字型所需的儲存空間約為5到丨2百萬位 a bytes，MB) ’對個人數位助理⑻― ，PDA)、機上盒（Set-T〇P Box 中文：電;!寻二因為！記憶體容量大小的限制，儲存 大的負擔。#文子就會叉到限制’也會對記憶體造成很 心二以|化向^是利用控制點8來描繪筆劃中 外觀或粗細變化的描述考二，上於缺乏對於字型的 劃中心線，而;二卜，字型美觀。但由於只要描述筆 而不而…型的外框變化，因此所需的資料 575841 五、發明說明（3) 量也可大大的降低，與前述的點陣字形與外框字型相比， 為所需資料量最小者，、而對字型的放大或縮小方面也可以 有效的處理而不會造成外型失真的情況。 目前電腦發展的趨勢是往可搾册 ^ xr ^ ^ 曰 」鐫页、精巧化發展，因此 所能配備的記憶體容里有限的愔丁 , , ^ ^ J丨月〆兄下，如何在有限的記憶 體空間下，儲存更多的字型以及玄 、 次子型的種類，以及精緻地 描述子型，而且除記憶體容量的卩P生 . _ 里的限制外，龐大的資料量於 有限的頻寬下傳輸，也必須花費鲈旦 M ^ 尸、化買旱父長的時間。本發明的動 機即為如何克服這些缺點，佶泸 體空間。 使此精緻描述字型並節省記憶 5 - 3發明目的及概述： 鑑於上述之發明背I ^ 型，需魔大的資料量^二:、= f精敏地描述字 ^ ^ ^ 次幸乂 /的―貝枓置下所描述字型只能 的美 二1 細體，而無法兼顧字型筆劃的粗細變化 主要目的在於利用可呈現筆劃粗細變化 子1彳田述法在有限的資料量下精緻地描述字型。 本發明之另一目的丸 口 型描述法減少字型描述：丄利：可：現筆劃粗細變化之字 體空間下，儲存更夕需的資料置’使能在有限的記憶 夕的字型以及字型的種類。

575841 五、發明說明（4) 本發明的再一目的為，利用可呈現筆劃粗細變化之字 型描述法減少所需的資料量，可以在有限的頻寬下，傳輸 複雜的中文、日文、韓文字。 本發明的又一目的為，利用可呈現筆劃粗細變化之字 型描述法，使字體可以迅速地、精緻地在顯示器上呈現。 本發明的另一目的為，利用可呈現筆劃粗細變化之字 型描述法，可使使用者享受到更精緻化、多樣化的字體表 現。 根據以上所述之目的，本發明提供了可呈現筆劃粗細 變化之字型描述法。本發明係利用此字型描述法，減少字 型所需的資料量，可在有限的資料量下精緻地描述字型， 並在有限的記憶體空間下，儲存更多的字型以及字型的種 類，對有限的頻寬，也可迅速地傳輸複雜的中文、日文、 韓文字，又可使字體迅速地、精緻地在顯示器上呈現，使 使用者享受到更精緻化、多樣化的字體表現。 5-4發明詳細說明： 本發明的一些實施例會詳細描述如下。然而，除了詳 細描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且 本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。

575841 五、發明說明（5) 本發明是利用毛筆的概念，當毛筆的施力重時， ΐΐ變；,ΐί力輕時，，劃就細，而施力由重變輕或輕； 日守筆J也可以由粗變細或細變粗。因此本發明的 觀念是利用控制幾何面積大小，如同控制毛筆之施力大i 般來描繪筆劃的粗細，而這幾何面積沿路 就為字體的筆劃。在符合本發明的精神下 = 形狀可以為圓％、橢圓形、長方形、正方形丄 形狀的幾何面積（例如：不規則形）。 參 本么明之—較佳實施例為利用控制圓形2 6面積大/〗、氺 :繪二j的粗細’其中完成的字體3〇的區域」 土之區塊’我們以斜線來代表此區域。字型的描述=顏 1:百先依筆劃形狀的特性，言曼定圓形28的中心點 動路徑26 ’以及起始控制點2〇的座標、控座： 終止控制點2 2的座標； *日」从&與 _ 2 ·再根據筆劃首尾的粗細大設 控制點24與終止控制點22的圓形28面積大小；m 3.使圓形28中心點沿著移動路徑26前進， 進的過程中圓形2 8面積夫！ ^ U九2 8刖 的取得由筆劃之粗細化則由參數來控制，參數 4·取後圓形28面積所經過之區域即構成字體。 575841 五、發明說明（6) 步驟 點之移動 座標與終 可以用一 的方程式 2 0與一個 起始控制 控制點2 4 與一個終 榡資料， 例來描述 其方程式 一：首 路徑2 6 止控制 階方程 來描述 終止控 點2 0與 的座標 止控制 以此類 圓形28 為 設定圓 座標、 圖。而 及其他 需一個 次方方 標資料 一個起 兩個控 貝氏曲 。參考 先依筆劃形 ’以及起始 點2 2的座標 式、二階方 移動路徑。 制點2 2的座 一個終止控 資料。三次 點2 2的座標 推。在此我 的中心點之 狀的特性， 控制點2 0的 ’參考第三 程式或以上 —階方程式 &資料，二 制點2 2的座 方方程式需 資料及額外 們以三次方 移動路經26 形28的中心 控制點2 4的 移動路徑2 6 可描述曲線 起始控制點 程式需一個 及頭外^一個 始控制點2 0 制點2 4的座 線方程式為 第四A圖， (1 ) x(t) = a3 t3 + a2 t2 + a! ΐ]+χ〇 Υ (t) = b313 + b212 + h t1 + y。 其中t為〇到1 aj = 3 (X! - x〇) a2 = ^(x2-xl)-al a3 =x3 -x0 -a2 bi 二3(y「y。） b2二3(y2-yi )-bi = y3 ~Y〇 ~b2 -bt

第10頁 五、發明說明（7) 、 、 、、泉為三次方方程式， -3、y〇、yi 、h四個點的座標位置而x〇、χι、 y!)、（χ2， y2)、（x3， y3)的資料，其 · u〇，、y〇)、（Xl， 2 6的起始控制點2 0的座標，（χ ^ ’ yG )為移動路徑 控制點22的座標，而（Xi，yi)= %為移動路徑26的終止 標，且不一定在移動路徑26上、。二匕為控制點24的座 參數，其範圍為〇到1。當t 〇护 ’、、、二制移動路徑2 6的 方程式，可得x(〇)= XQ代ς弟—方程式與第二 點2 0的座標；當t = 1時，代入笛〇 , G，％ )為起始控制 可得Χ(Π= X3，y(1)= y3，即（χ 一程式與第二方程式， 標。而t由0變化到i的座標（x(t3)’ y3 If止控制點22的座 即為圓形28的中心點之移動2 )斤描繪出的曲線 變化、f曲程度，可由（χ，v ) 而移動路徑26的曲線 位置的放置點不同來加^ 1 y2)控制點24的座標 止控卿、控= 繪出這條移動路徑26。 、弟一方耘式決定描 點2〇步象筆劃首尾的粗細大小來設定起始控制 叫叙/I 終止控制點22的圓形28面積大小，當筆 i劃：細：形28面積大；當筆劃細時，圓形28面積小。依 半徑^ π柃4特性，決定起始控制點20的圓形28面積的曲率 二0二制點24的圓形28面積的曲率半徑^及!"2與終止 五、發明說明（8) 控制點2 ? m 圓形28面積的曲率半徑^ 步驟二 · 形28前進：:形28中心點沿著移動路徑26前進，而 別- 、過矛壬中圓形2 8面積大小的變仆目丨丨山矢鉍十 圓 制，芩數的取π + & , 化則由麥數來控 劃粗細變化钟k 艾ϋ木成疋。根據不同的敏 又1Μ寺性，可以以不同的方 ^ ^ 描述圓形ί來描述圓形28的面積大小變化，第2 式： 勺面積大小的方程式如下所示，為一階方程種 r (t) ( r3 — Γ。）t+ r。 其中t為〇到i 其中rG與rs分別為起始控制 炉应終止於告彳駐 ”、、勺口形28面積的曲率主 仫兴、、止控制點的圓形的曲 + + 圍為〇到1。當㈣時，代入第：方=為控制蒼數，其範 」 1、八乐一方程式，可組^ m — 為起始控制點的圓形的曲率半士 r〇 5 七避彳，π π ^、 干仏Γ。，當t = l時，代入筮一 方私式可件r (1) = r3，為終止批制赴从 弟二 rq。t由0變化到1的曲至車〆〆λ工制，的0形的曲率半押 3 的曲率丰^r(t)，即為移動故你l 座標（x(t)， y(t))的圓形的曲率半徑。第二:上各點 一個由細逐漸變粗或由粗逐漸變細^ 二程式可描述 第 種描述描述圓形28的面積大小的方程式如下所

$ 12頁 575841 五、發明說明（9) 示，為三次方方程式： r (t) = c313 + c212 + q t + c0 ( 4 ) 其中t為0到1 c2 = 3(r2-q )-^ C3 叮3 -r〇 -C2 — C1 r〇、ri、r2、r3分別為四個的移動路徑2 6的圓形2 8面積 的曲率半徑，而圓形28面積的曲率半徑巧、r2的取得與控 制點2 4的座標位置（X!，：^ )、（ x2，y2)有相關性，且是依筆 劃粗細的變化來決定適當的曲率半徑乃、r2，使能適當描 繪筆劃的粗細變化。t為控制參數，其範圍為0到1。當t = 0 時，代入第四方程式，可得r ( 0 )= q，為起始控制點2 0的 圓形2 8面積的曲率半徑rQ ;當t = 1時，代入第四方程式， 可得r(l)= r3，為終止控制點22的圓形28面積的曲率半徑 r3。t由0變化到1的曲率半徑r(t)，即為移動路徑26上各 點座標（x(t)， y(t))的圓形28面積的曲率半徑。第四方程 式可描述一個含有三次以内的由細逐漸變粗或由粗逐漸變 細的筆劃。 參考第四B圖，當圓形2 8中心點沿著移動路徑2 6前 進，圓形2 8的大小變化可將移動路徑2 6上座標（X (t)，

第13頁 575841 五、發明說明（10) y(t))的t值，代入圓形28面積的曲率半徑r(t)， 點上的圓形2 8面積的曲率半徑r (t)。 步驟四：最後圓形2 8面積所經過之區域即 30 ’參考第四c圖。 即可得 成字體 該 對於一些筆劃有較複雜的變化，尤其於筆 易出現的一些特殊變化，可以在該處分割成複^你首尾容 杈26的曲線，決定這些移動路徑26的起始控制=移動路 控制點22及其這些曲線的控制點24，而這些.與終止 徑26不需要一定頭尾連接成一條曲線，也就是農2移動路 移動路徑2 6的終止控制點2 2，可以是與另一各”中—條的 的起始控制點20的座標相同或不同。^用動路徑26 四的演算法，㉛可構成這些富有變化且美觀：右：驟-到 的部分或筆劃的首尾，參考第四D圖。 、有特殊變化 苓考第五A圖，我們可以將一個 V驟-到四，將一個字體3〇 : ’依照上述的 線’而-些有特殊變化的ΐ分】；；個移動路徑26 夕區分成數個移動路柝 ^ ^的百尾可再額外 路徑26移，，1C26的曲線，讓圓形28沿著這些移叙 氺a 亚依各移動路徑2 6的圓开彡？ s而扯μ 〜私動 化圓形28面積的大小， =28面積變化的描述 即為所建構之字 ^ I28面積所經過的區域 笛ip 體所元成的字體30往炎本μ ^ 弟五C圖與第五D圖。 明4考弟五B圖、

第14頁 575841 五、發明說明（11) 由於本發明的毛筆字型所需的資料為各移動路徑“的 起始控制點20、終止控制點22與控制點24的座桿盥圹述於 移動路徑上的圓形28面積大小的曲率半徑r(t)的;I，里 所需的資料量遠低於外框字型，而接近或略大於向量字型 的資料量。與例來說，參考第六A圖，為「心」的其中一 筆劃，外框字型需共4 5個起始控制點2 〇、終止控制點2 2與 控制點24來描述此筆劃的外框，參考第六B圖，而本發明 的毛筆字型將此筆劃分成四條移動路徑2 6，其中有三條移 動路彳工2 6的起始控制點2 〇與終止控制點2 2相同，故起始控 制點、終止控制點22六個與控制點24兩個的座標共八 個參考第/、C圖’與每條移動路徑2 6的起始控制點2 〇、 控制點2 4與終止控制點2 2的曲率半徑共八個曲率半徑r。、 ^ 的參數即可描述類似的筆劃，以一個數值需八位元 表不來計异’一個座標（x，y)需兩個八位元來表示，而 曲率半徑為一個數值需一個八位元來表示。因此，在此例 中’外框字型共需45x16位元為72 0位元，而本發明僅需 3x16位兀+ 8x8位元為192位元，故僅需約四分之一的資料 量。 若為一個完整的字體，例如，參考第六D圖，「丈」 在外框字型需起始控制點2 0、終止控制點2 2與控制點2 4共 7 0個點’由於點數過多會造成看圖時的不便，故第六D圖 僅表不出起始控制點2 0、終止控制點2 2而省略表示控制點

第15頁 575841 五、發明說明（12) 24。參考第六E圖，本發明的毛筆字型需1 5個點（起始控 制點2 0、終止控制點2 2與控制點2 4 )。參考第六F圖，向 量字型則需9個點（起始控制點2 0、終止控制點2 2與控制 點2 4 )，因此可知毛筆字型所需的資料量遠少於外框字型 的資料量，而略多於向量字型所需的資料量，但毛筆字型 僅再需少量的圓形面積大小的資料（此例中每個起始控制 點2 0、控制點2 4與終止控制點2 2的曲率半徑q、Γι、r2、r3 共十五個），即可描述出向量字型無法達到的筆劃粗細的 變化。參考第六G、Η圖，向量字型僅可選擇為粗體或細 體，無法表現筆劃粗細的變化。 第一表：各字型的資料量大小（單位：百萬位元組） 字型 外框字型 毛筆字型 向量字型 (Stroke-based font) 資料量 5-12 0.5-3 0.2-1.2 壓縮比（與外框 字型作比較） 1/4-1/20 1/10-1/50 將外框字型、向量字型與本發明的毛筆字型的資料量 做一比較，如第一表，一般外框字型資料量為約5到1 2百 萬位元組，向量字型的資料量為約0. 2到1. 2百萬位元組， 其壓縮比約為外框字型的十分之一到五十分之一；而本發

第16頁 575841 五、發明說明（13) ^的毛筆子型的資料量為約〇. 5到3百萬位元組，壓縮比約 為外框字型的四分之一到二十分之一。 因此，毛筆字型可以以相當於向量字型的小資料量， 而不需如外框字型的龐大資料量，就可以達到如同外框字 型班精緻地描述字體的美觀。 當字體需在不同的解析度顯示時，我們可以將字體的 :動曲線的起始控制點2〇、終止控制點22與控制點2 “:座 铽·茶數等比例地調整大小，而圓形28面積的曲率半徑Η 1=0，、1，2, ···）的控制參數可以也以相同的等比例^調效 小或可以以另外的比例來來調整大小。 σ正 此外， 體3 0拆成一 的筆劃來組 置的資料， 已儲存這些 3 0的基本筆 資料做放大 只要利用毛 劃，與各字 因此字型所 型資料量為 本發明也可以適用於組合造字，也 些基本筆劃的資料，每疋，將子 成。字體只要記錄其二 =成字體時，按字體所需的基==小： 劃的筆劃間的相關位置以按此字體 或縮小來組成即可。 = 的大小的 筆字型的方法來記纟° ，子尘的貧料量可以 體3。的基本4:且;=體3°相同的基本筆 需的資料量可：與：古：：組成字體30， 少。利用毛筆字型=斤有字體3 0之字集的字

$ 17頁 、方法所做成的組合字型的 575841 五、發明說明（u) 基本筆劃，在、組合成字體3 0的放大或縮小過程，可以將這 些基本筆劃的起始控制點2 0、終止控制點2 2和控制點2 4的 座標參數等比例地放大或縮小，而圓形28面積大小的曲率 半徑q ( i = 〇, 1，2，…）的參數可以不變、與座標參數等比 例或其他的比例來進行放大、縮小，而組成字體。 綜合以上戶斤述’本舍明揭 化之字型描述法。根據本發明 的點陣字型和外框字型所需的 大小接近於向量字型的資料量 緻地描述字體筆劃的粗細變化 型般精緻地描述字體的美觀， 效地放大或縮小的缺點，可以 體的美觀。 路了一種可呈現筆劃粗細變 的字型描述法，比習知技藝 貧料量為少，而且資料量的 。再者沒有向量字型無法精 的缺點，而可以如同外框字 並且也沒有點陣字型無法有 容易的放大或縮小而維持字 以上所述僅為本發明之齡 定本發明之申請專利範圍；&:::例而已，並非用以限 精神下所完成之等效改變或修飾他f脫離本發明所揭示之 專利範圍。 句應包含在下述之申請

第18頁 575841 圖式簡單說明 第一 A圖係點陣字型之圖示說明； 第一 B圖係外框字型之圖示說明； 第一 C圖係向量字型之圖示說明； 第二A圖係二次方曲線所描述的曲線之圖示說明； 第二B圖係三次方貝氏曲線所描述的曲線之圖示說 明； 第三圖係圓形沿移動路及移動之示意圖； 第四A圖係三次方貝氏曲線所描述的曲線之圖示說 明； 第四B圖係依圓形曲率半徑參數縮描述的筆劃之圖示 說明； 第四C圖係圓形經過的筆劃圖形之圖示說明； 第四D圖係筆劃有較複雜的變化之圖示說明； 第五A到D圖係依本發明所完成之字體；

第19頁 575841 圖式簡單說明 第六A到Η圖係毛筆字型、外框字型與向量字型比較之 示意圖； 主要部分之代表符號： 2 黑色像素 4 白色像素 6 控制點 8 起始控制點、終止控制點 10 字型的外框形狀控制點 12 筆劃中心線 20 起始控制點的座標 22 終止控制點的座標 2 4 控制點 26 移動路徑 28 圓形 30 字體 m r〇-r3圓形的曲率半徑 r (t ) 圓形的曲率半徑 xQ - x3座標上X軸的值 X (t ) 座標上X軸的值 y〇 -y3座標上Y轴的值 y (t)座標上Υ轴的值

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Claims (1)

1. 575841 六、申請專利範圍 1. 一種字型的描述法，用一幾何面積大小的變化來呈 現一字體的至少一筆劃之粗細變化，該方法包含： 依該至少一筆劃的形狀特性，設定該字體的至少一條 移動路徑； 根據該至少一筆劃首尾的粗細特性，設定該至少一移 動路徑的複數個控制點之幾何面積大小；以及’ 使該幾何面積的中心沿著該至少一移動路徑前進，而 該幾何面積前進的過程中該幾何面積變化面積大小以形成 該字體。 2. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中上述之幾 何面積為一圓形。 3. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中上述之幾 何面積係由一橢圓形、長方形、正方形、以及正多邊形所 組成之族群中選出。 4. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中上述之移 動路徑的參數資料包含了該複數個控制點的座標。 5. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中上述之幾 何面積大小之變化係以一階或以上的方程式來描述。 6.如申請專利第1項之字型的描述法，其中上述之字

   第21頁 575841 六、申請專利範圍 型描述法所描述的字體係選自於由中文字體、日文字體、 韓文字體所組成之族群。 7. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中上述之字 體的至少一條移動路徑係以一階或以上的曲線方程式來描 述。 8. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中調整該字 體之大小的方法，包含： 將該字體的該至少一筆劃的該至少一移動路徑上之該 複數個控制點座標位置依一等比例調整大小； 將該移動路徑的該複數個控制點之該幾何面積大小按 與該至少一移動路徑相同之該等比例調整；以及 使調整過之幾何面積的中心沿著調整過之該至少一移 動路徑前進，而調整過之該幾何面積前進的過程中調整過 之該幾何面積變化面積大小以形成該字體。 9. 如申請專利第1項之字型的描述法，其中調整該字 體之大小的方法，包含： 將該字體的該至少一筆劃的該至少一移動路徑上之該 複數個控制點座標位置依一等比例調整大小； 將該複數個控制點之該幾何面積大小維持不變；以及 使該幾何面積的中心沿著調整過之該移動路徑前進， 而該幾何面積前進的過程中該幾何面積變化面積大小以形

   575841 六、申請專利範圍 成該字體。 1 0. —種組合造字的方法，該方法包含： 一字集的至少一個字體所共有的至少一個基本筆劃所 組成的一資料庫；以及 根據該至少一基本筆劃的在該至少一字體内之該至少 一筆劃間的相關位置以及該至少一基本筆劃大小之資料， 組合成該字體； 其中該資料庫中，該字集的該至少一個字體所共有的 該至少一基本筆劃的描述方法包含：

   依該字集的該至少一個字體所共有的該至少一基本筆 劃的特性，設定至少一條移動路徑； 根據該至少一基本筆劃的粗細特性，設定該移動路徑 的複數個控制點之該幾何面積大小；以及 使該幾何面積的中心沿著該至少一移動路徑前進，而 該幾何面積前進的過程中該幾何面積變化面積大小以形成 該字體。 11. 一種描述字型的裝置，該裝置包含：

   一用以決定一字體移動路徑之裝置，係依該字體的至 少一筆劃的形狀特性，設定該字體的至少一條移動路徑； 一用以決定該的筆劃首尾粗細之裝置，係依該至少一 筆劃首尾的粗細特性，設定該至少一移動路徑的複數個控 制點之該幾何面積大小；以及

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