计算字体大小以使文本适合特定宽度

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，有一个Graphics.MeasureString 方法，它计算字符串的大小。一种可能的方法是测量每种字体大小，直到找到最合适的字体，但是由于我需要在一秒钟内渲染很多帧，因此对性能的影响太大了。

在给定特定图像宽度的情况下，是否有更有效的方法来查找字体大小？

Answer 1

首先，我很确定没有不使用Graphics.MeasureString() 的方法。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，since it uses its own renderer。

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

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等宽字体

如果你使用等宽字体，事情就简单了：

1. 针对n 不同的字体大小测量任意字符的边界。
2. 将图像宽度除以文本长度，得到字符的最大宽度。
3. 使用预先计算的边界列表来确定字体大小。

对MeasureString() 的调用次数：启动期间n 次，每帧0 次。

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比例（可变间距）字体

如果您使用具有可变字符大小的比例字体，事情会变得更加复杂。正如前言所说，难免要打MeasureString()；但是，您可以通过计算和改进估算值，将所需的调用次数显着减少到一个小常数。

一般算法是：

1. 选择最大 (max) 字体大小。
2. 使用max 字体大小测量您的字符串。
3. 缩放测量的字符串边界以适应图像边界。由于字体大小大致是线性的，比例因子s 可用于计算估计的字体大小：est = s * max。
4. 如果估计 est 尚未达到最佳状态，请检查极端情况并稍微调整字体大小。

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];
}

可惜网上各种C#编译器都不支持GDI+，不过我上传了self-contained sample program as a Gist。该程序测试了各种不同的图像大小，同时记录了对MeasureString()的调用次数。

对MeasureString() 的调用次数：在启动期间0 次，2 或3 次每帧。

因此，（在实践中）该算法具有恒定复杂度，并且比线性方法效率更高，同时仍能找到最佳整数字体大小。

如果特定字体和字符集允许，可以通过添加额外检查来进一步优化此方法，以便保存另外一两个 MeasureString() 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。
• 我只为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，那么在估计的大小和一个小的（可能是常数）偏移之间进行额外的二分搜索应该会产生一个很好的近似值，同时保持MeasureString() 调用的数量很小。
• 在示例实现中，为方便起见，我预先分配了所有n Font 对象并将它们放入_fontCache 列表中。从性能的角度来看，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在max。升级也是可能的，但您可能会失去精度。
• 您可以利用有关呈现文本内容的附加信息。例如，如果只有 m 可能的字符串，缓存其计算的字体大小可能会有所帮助。

Answer 2

我认为最简单的方法是使用 ScaleTransform 方法。此方法允许不计算字体大小。您可以使用任何字体大小并在将文本绘制到所需尺寸之前进行缩放

        using (Font font = new Font(new FontFamily("Times New Roman"), 45, 0, GraphicsUnit.Pixel))
        {
            float width = ClientSize.Width;
            float height = ClientSize.Height;
            e.Graphics.FillRectangle(Brushes.White, 0, 0, width, height);
            SizeF textSize = e.Graphics.MeasureString("Hello World", font);
            float scale = Math.Min(width / textSize.Width, height / textSize.Height);
            e.Graphics.ScaleTransform(scale, scale);
            e.Graphics.DrawString("Hello World", font, Brushes.Black, new PointF(0, 0));
        }