计算字体大小以适合特定宽度的文本

Question

我有一个大小不断变化的图像，我想知道我应该使用哪种字体大小来适应动态变化的大小。

如您所知，有一种Graphics.MeasureString方法可以计算字符串的大小。一种可能的方法是测量每个字体大小，直到找到最合适的字体大小，但由于我需要在一秒钟内渲染很多帧，因此性能影响太大了。

给定特定的图像宽度，是否有更有效的方法来查找字体大小？

Answer 1

首先，我很确定没有一种方法不使用Graphics.MeasureString(). 至少，您必须分析 GDI+ 字体渲染代码的重要部分才能估计最终字体大小，因为它使用自己的渲染器。

幸运的是，有一些方法可以将MeasureString()每帧的调用次数大大减少到一个小常数（甚至为零），具体取决于您使用的字体。

等宽字体

如果您使用等宽字体，事情就很简单：

1. 测量不同字体大小的任意字符的边界n。
2. 将图像宽度除以文本长度，即可得出字符的最大宽度。
3. 使用预先计算的边界列表来确定字体大小。

调用次数MeasureString()：n启动时的次数，0每帧的次数。

比例（可变间距）字体

如果您使用字符大小可变的比例字体，事情会变得更加复杂。正如前言所说，打电话是难免的MeasureString()；但是，通过计算和细化估计，您可以显着减少对小常数 的调用所需次数。

通用算法是：

1. 选择最大 ( max) 字体大小。
2. 使用字体大小测量字符串max。
3. 缩放测量的字符串边界以适合图像边界。由于字体大小大致呈线性，因此s可以使用比例因子来计算估计的字体大小：est = s * max。
4. 检查极端情况，如果估计est尚未达到最佳状态，请稍微调整字体大小。

一个实现可能如下所示：

public Font GetFont(string str, Graphics g, int imgWidth, int imgHeight)
{
    // Measure with maximum sized font
    var baseSize = g.MeasureString(str, _fontCache[_maxFontSize]);

    // Downsample to actual image size
    float widthRatio = imgWidth / baseSize.Width;
    float heightRatio = imgHeight / baseSize.Height;
    float minRatio = Math.Min(widthRatio, heightRatio);
    int estimatedFontSize = (int)(_maxFontSize * minRatio);

    // Make sure the precomputed font list is always hit
    if(estimatedFontSize > _maxFontSize)
        estimatedFontSize = _maxFontSize;
    else if(estimatedFontSize < _minFontSize)
        estimatedFontSize = _minFontSize;

    // Make sure the estimated size is not too large
    var estimatedSize = g.MeasureString(str, _fontCache[estimatedFontSize]);
    bool estimatedSizeWasReduced = false;
    while(estimatedSize.Width > imgWidth || estimatedSize.Height > imgHeight)
    {
        if(estimatedFontSize == _minFontSize)
            break;
        --estimatedFontSize;
        estimatedSizeWasReduced = true;

        estimatedSize = g.MeasureString(str, _fontCache[estimatedFontSize]);
        ++counter;
    }

    // Can we increase the size a bit?
    if(!estimatedSizeWasReduced)
    {
        while(estimatedSize.Width < imgWidth && estimatedSize.Height < imgHeight)
        {
            if(estimatedFontSize == _maxFontSize)
                break;
            ++estimatedFontSize;

            estimatedSize = g.MeasureString(str, _fontCache[estimatedFontSize]);
        }

        // We increase the size until it is larger than the image, so we need to go back one step afterwards
        if(estimatedFontSize > _minFontSize)
            --estimatedFontSize;
    }
    
    return _fontCache[estimatedFontSize];
}

不幸的是，各种 C# 在线编译器不支持 GDI+，但我上传了一个独立的示例程序作为 Gist。该程序测试了各种不同的图像大小，同时记录了对MeasureString().

调用次数MeasureString()：0启动期间的次数，2或3每帧的次数。

因此，（在实践中）该算法具有恒定的复杂性，并且比线性方法更有效，同时它仍然可以找到最佳的整数字体大小。

MeasureString()如果特定字体和字符集允许，可以通过添加额外的检查来进一步优化此方法，以便节省另外一两个调用。

注意事项：

• 示例实现适用于宽度和高度；由于您的问题表明您只对宽度感兴趣，因此您可以安全地删除高度部分。
• 我只针对整数字体大小实现了这个。如果渲染的文本确实应该尽可能大，则在估计大小和小（可能是恒定）偏移之间进行额外的二分搜索应该会产生良好的近似值，同时保持调用次数MeasureString()较小。
• 在示例实现中，为了方便起见，我预先分配了所有n Font对象并将它们放入列表中_fontCache。从性能角度来看，这可能没有必要；您可能想要测量分配Font对象的开销。
• 您不必将字体大小限制为max。升级也是可能的，但您可能会失去精度。
• 您可以利用有关渲染文本内容的附加信息。例如，如果只有m可能的字符串，则缓存其计算出的字体大小可能会有所帮助。