Java：FontMetrics的ascent不正确？

Question

当我查看FontMetric.getAscent() 的Javadoc时，我看到：

字体上升高度是从字体基线到大多数字母数字字符顶部的距离。字体中的某些字符可能会延伸超过字体上升高度线。

但是我写了一个快速演示程序，我看到了这个：

每行文本的4条水平线分别是：

• getDescent() 降低的基线位置
• 基线位置
• getAscent() 提高的基线位置
• getHeight() 提高的基线位置

请注意，getAscent() 线和字符的顶部之间的空格。我查看了大多数字体和大小，总是有这个间隙。（而字体下降看起来刚刚好）。这是怎么回事？

package com.example.fonts;

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Font;
import java.awt.FontMetrics;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.GraphicsEnvironment;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.util.Arrays;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JSpinner;
import javax.swing.JTextPane;
import javax.swing.SpinnerNumberModel;
import javax.swing.event.ChangeEvent;
import javax.swing.event.ChangeListener;
import javax.swing.event.DocumentEvent;
import javax.swing.event.DocumentListener;

public class FontMetricsExample extends JFrame
{
    static final int marg = 10;
    public FontMetricsExample()
    {
        super(FontMetricsExample.class.getSimpleName());

        JPanel panel = new JPanel(new BorderLayout());
        JPanel fontPanel = new JPanel(new BorderLayout());
        final JTextPane textSource = new JTextPane();
        textSource.setText("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\n"
                +"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\n"
                +"0123456789!@#$%^&*()[]{}");
        final SpinnerNumberModel fontSizeModel = 
              new SpinnerNumberModel(18, 4, 32, 1);
        final String fonts[] = 
              GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment()
                .getAvailableFontFamilyNames();
        final JComboBox fontFamilyBox = new JComboBox(fonts);
        fontFamilyBox.setSelectedItem("Arial");

        final JPanel text = new JPanel() {
            @Override protected void paintComponent(Graphics g) {
                super.paintComponent(g);
                String fontFamilyName = 
                         fonts[fontFamilyBox.getSelectedIndex()]; 
                int fontSize = fontSizeModel.getNumber().intValue();
                Font f = new Font(fontFamilyName, 0, fontSize);
                g.setFont(f);
                FontMetrics fm = g.getFontMetrics();
                int lineHeight = fm.getHeight();
                String[] s0 = textSource.getText().split("\n");
                int x0 = marg;
                int y0 = getHeight()-marg-(marg+lineHeight)*s0.length;
                for (int i = 0; i < s0.length; ++i)
                {
                    y0 += marg+lineHeight;
                    String s = s0[i];
                    g.drawString(s, x0, y0);
                    int w = fm.stringWidth(s);
                    for (int yofs : Arrays.asList(
                            0,   // baseline
                            -fm.getHeight(),
                            -fm.getAscent(),
                            fm.getDescent()))
                    {
                        g.drawLine(x0,y0+yofs,x0+w,y0+yofs);
                    }
                }
            }
        };
        final JSpinner fontSizeSpinner = new JSpinner(fontSizeModel);
        fontSizeSpinner.getModel().addChangeListener(
               new ChangeListener() {           
            @Override public void stateChanged(ChangeEvent e) {
                text.repaint();
            }
        });
        text.setMinimumSize(new Dimension(200,100));
        text.setPreferredSize(new Dimension(400,150));
        ActionListener repainter = new ActionListener() {
            @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) {
                text.repaint();
            }           
        };
        textSource.getDocument().addDocumentListener(new DocumentListener() {
            @Override public void changedUpdate(DocumentEvent e) {
                text.repaint();             
            }
            @Override public void insertUpdate(DocumentEvent e) {}
            @Override public void removeUpdate(DocumentEvent e) {}
        });
        fontFamilyBox.addActionListener(repainter);

        fontPanel.add(fontFamilyBox, BorderLayout.CENTER);
        fontPanel.add(fontSizeSpinner, BorderLayout.EAST);
        fontPanel.add(textSource, BorderLayout.SOUTH);
        panel.add(fontPanel, BorderLayout.NORTH);
        panel.add(text, BorderLayout.CENTER);       
        setContentPane(panel);
        pack();
        setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
    }

    public static void main(String[] args) {
        new FontMetricsExample().setVisible(true);
    }
}

- Jason S

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你使用TextLayout可能会更加顺利。 - Andrew Thompson

@Andrew -- 你能详细说明一下吗？ - Jason S

Answer 1

可能的原因之一是它考虑了带有变音符号的字母。

例如，添加umlauts ÄÖÜ表示它们的分音符号距离上升部分更接近(尽管它们仍然没有完全到达)。

寻找更普遍的上升定义，我在维基百科中发现定义:

[...] 上升跨越基线和最远离基线的字形顶部之间的距离。 上升和下降可以包括由重音或变音符号添加的距离，也可能不包括。

因此，即使在排版学中也没有精确、绝对的定义。

- Joachim Sauer

---

我想是这样...但为什么一定要考虑变音符号呢？getAscent()的意思是应该到大多数字母数字字符的顶部。如果你想要最大的上升高度，那就用getMaxAscent(). - Jason S

@Jason：我这里大多是在猜测。但由于变音符号很多，几乎可以应用到所有字母上，因此有人可能会认为大多数的字母数字实际上其实是带有变音符号的。这只是部分半开玩笑而已。 - Joachim Sauer

这不是最令人满意的答案，但我会接受，因为它有一定的道理。 - Jason S

我也遇到过这个问题，当尝试在图像上居中文本（baseline = imageHeight/2 - fontHeight/2 + fontAscent;）时，它总是似乎向下绘制太远了。但实际上，在进行一些测试后，发现像 "Èj" 这样的字符串被正确地居中了。 - Nyerguds

Answer 2

我遇到了同样的问题，似乎可以使用GlyphVector类来获得字符的真正上限。

package graphics;

import java.awt.Font;
import java.awt.FontMetrics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.Rectangle;
import java.awt.font.GlyphVector;
import java.awt.geom.Rectangle2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;

import javax.imageio.ImageIO;

public class FontMetricsTest2 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //Draw the text to measure it with a drawing program
        BufferedImage img = new BufferedImage(
            500, 300, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
        Graphics2D graphics = img.createGraphics();
        Font font = new Font(Font.SERIF, Font.PLAIN, 150);
        graphics.setFont(font);
        String text = "ABCxyz";
        graphics.drawString(text, 20, 180);
        ImageIO.write(img, "PNG", new File("G:\\someDir\\fontMetrics2.png"));

        //Failed attempts to determine ascent with FontMetrics
        FontMetrics fm = graphics.getFontMetrics();
        System.out.println("FM Ascent=" + fm.getAscent() + 
            ", FM descent=" + fm.getDescent());
        //returned ascent is too high
        System.out.println("FM string bounds: " + 
            fm.getStringBounds(text, graphics));
        //too high as well

        //The succesful way with glyph vector
        GlyphVector gv = font.layoutGlyphVector(
            graphics.getFontRenderContext(), text.toCharArray(),
            0, text.length(), Font.LAYOUT_LEFT_TO_RIGHT);
        Rectangle pixBounds = gv.getPixelBounds(
            graphics.getFontRenderContext(), 0, 0);
        System.out.println("GlyphVector - pixelBounds: " + pixBounds);
        Rectangle2D visBounds = gv.getVisualBounds();
        System.out.println("GlyphVector - visualBounds: " + visBounds);
    }

}

“text”变量中出现的字符的上升矩形返回的y值。

像素范围和视觉范围之间的主要区别在于像素边界是整数，而视觉边界是浮点数。否则它们几乎相等。

- Tomasz Radziszewski

Answer 3

TrueType参考手册中说明，字体的上升线被存储在'hhea'表中。hhea文档指出，“上升线、下降线和行间距的值代表字体创建者的设计意图，而不是任何计算出的值。” OpenType规范是TrueType规范的扩展。 它也将ascender存储在hhea表中，并引用TrueType上升线的定义。总之，ascent属性是一个指南，而不是绝对值。 GlyphLayoutVector是获取文本边界的最准确方法。

- Jeff Barnes