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形和字體的格式及編碼

1、形的基本概念

  形(SHAPES)是一種特殊實體，可使用線、弧及圓來定義它們。對CAD來說，Shapes在存儲和繪圖方面比另一種實體塊更有效。在必須頻繁的插入一個簡單的零件和速度很重要的情況下，用戶定義的形很有用。它的一個變種是用于確定文本字體。

  在上面已提到形都是由簡單的對象組成。這些對象是單一的直線、圓弧和圓。簡化使用這些對象的原因是在指定方向和距離值時，不能使用小數和建筑單位，而只能使用整數和整型的分數。例如，一條線的距離等于1除以2的平方根(值為.7071068)，而分數70/99 (等于.7070707)，近似于線的距離值，因此可用此分數值代替。

  形和字體都以同一種方式編寫，并都保存在擴展名為. SHP文件中。SHP文件必須編譯為SHX文件才能被調用。也就是說，SHX是通過CAD將文本格式的SHP文件編譯成二進制的SHX文件。其目的是將SHP內的形（包括字形）定義予以適當的排列及組織為二進制文件格式，以方便及加速CAD的存取。

實際上，形文件分為三種：形、ASCII字型及大字型文件。三者在設計時唯一的差別是文件頭的聲明行（下節解釋），而在使用時的主要區別在于調用它們的命令不同。形使用SHAPE命令通過字形名稱調用，而字體在插入文本時才被調用，如執行TEXT和DIM命令。ASCII字型文件以1Byte的字形碼調用，也就是常說的英文字型文件，大字型文件以2Byte的字形碼調用，也就是常說的中文字型文件。不管是用SHAPE命令調用的形，還是作為一個字符插入時，輸入的形名既可以大寫也可以是小寫。

2、SHP文件的格式

對SHP文件而言，形、ASCII字型及大字型文件三者在文件格式上是相近的，主要區別在于文件頭的聲明行不同。三種SHP形文件的格式如下：

2.1、形文件的形定義格式

  單個的字符以ASCII碼的形式編寫并保存。.SHP文件或.SHX文件可以包含255個字符，每個字符定義有一個標題行，如下所示：

*形編號，字節數，形名稱

  標題行的下一行將用一行或多行代碼定義字符。簡單的形只用一行或兩行就可表達清楚。

  標題行中每一項的含義為：

  形編號可從1到255，但不能重復。形編碼的數值不可為0，此為特殊碼。

  字節數定義一形符號使用的字節數，包括末尾的0表示形定義結束。在定義形字符時使用的字節數最多不能超過2000。字節之間以逗號分隔。還可將一對數值用括號括起來，增強可讀性，但括號無其他含義，也不占用一個字節。

形狀文件是以名稱調用，即用SHAPE命令調用形，形名必須大寫。在使用SHAPE命令時要輸入形名，正如在BLOCK命令中使用塊名一樣。

2.2、ASCII字形文件的形定義格式

  ASCII字型在上述基礎上增加了文件頭聲明，增加的聲明為：

*0,4，字符集名稱

上高，下高，種類，0

  含義為：

0:特殊的字型碼，聲明此為字型文件的文件頭

4:長度值，其值固定,Bytes

字符集名稱：任意的字符串，不要太長。

上高：文字基準線上方可允許的高度。

下高：文字基準線下方可允許的高度。

種類： 0—僅供橫向方向書寫的文字集

1--僅供豎向方向書寫的文字集

2—同時可供橫向和豎向兩個方向書寫的文字集

  對于ASCII字型文件，形名稱可以使用小寫字母，這樣在編譯并保存到內存中時，CAD將忽略這些名稱，可節約SHX文件的空間。在字形文件中，形名稱只用于便利SHP文件的閱讀。

ASCII形文件與上述的形文件一樣，一個文件中只能包含255個字符，每個字符定義有一個標題行，同2.1。

2.3、大字型文件的形定義格式

  有些語言如日語、朝鮮語，具有數千個非ASCII碼文字。為了寫這種文字，CAD提供了一個形定義的專用格式文件，即大字型文件（big-font）。大字型文件除了與ASCII字型文件一樣擁有特殊碼0，在文件的第一行還一定要有如下的聲明：

  *BIGFONT字數，字碼區間數，區間一，區間二，。。。

  其余同ASCII字型文件。

  其中：字數：字型文件內的大約字數，與實際數誤差〈10%.

字符區間數：以字符的High Byte為主，內分為幾個區間。

區間一、區間二：High Byte的上下范圍。

本文主要討論ASCII碼的擴充，對大字型文件在此不多加討論。

3、形文件的編碼

SHP文件是采用一系列的形狀描述字和專用碼來編碼的，程序員使用正文編輯程序或字處理程序來輸入。

3.1、形狀描述字

  形狀描述字包括一個字節的筆運動矢量長度和方向代碼。用二進制代碼指定筆運動的矢量長度和方向代碼可以組成一個形-字符。每一個二進制代碼是一個字節。代碼0到16不是矢量-方向代碼，而是專用的編寫形定義的代碼。

  每個矢量的長度和方向代碼是一個三字符的字符串。在代碼字符串中，第一個字符必須為0，第二個字符指定矢量的長度,它相對于形狀的”高度”而言。矢量長度受到比例因子的影響，矢量長度和比例因子的積是實際的距離值。第三個字符指定矢量的方向。在使用時，有16個可用的標準方向。圖2-1所示為16個標準方向。

  圖中所有矢量都是以同一長度規格來繪制的。對角線矢量被“延長”來匹配最接近正交矢量X或Y的位移量。例如；讓我們建立一個命名為DBOX形狀號為230的形狀。見圖2-2

*230，6，DBOX

014，010，01C，018，012，0

  注意除了可以使用矢量-方向代碼外，還可使用特殊代碼8和9定義一對由X和Y增量組成的位移值。

3.2、專用代碼

  專用代碼可以是十進制也可以是十六進制，指定的代碼可以從0到16或從000到00E。以0打頭的三位二進制數是十六進制的特殊代碼。代碼10是十進制的特殊代碼，而010等于十進制數的16，但最重要的是010被CAD解釋為矢量-方向代碼，表示矢量的長度為1，方向為0度。等于10的十六進制數是00A。各專用代碼的含義如下。

  代碼0：形定義的結束,形定義的結束標記是0。

  代碼1和2：抬筆和落筆落筆(即繪圖)模式在繪制每個形的開始時激活。當繪圖模式打開時，一個矢量說明將繪制一條直線；當繪圖模式關閉時，矢量說明只移到新位置，而不繪制直線。

  代碼3和4：比例因子按照下面指定的整數因子放大或縮小形中的一個(或一組)矢量的尺寸。代碼3告訴CAD用下一矢量除以緊隨代碼3后的比例因子，代碼4告訴CAD用下一矢量乘以緊隨代碼4后的比例因子。比例因子在同一形中是累計的。

  代碼5和6：保存和恢復位置形定義中的每一位置都與上一個位置關聯。一旦筆被移到了一個特殊的位置上，在移動前可在形定義中記錄當前的位置供以后使用。這用于當一個對象在同一個位置上開始或結束多次的情況。例如，組合使用代碼5和6將非常方便地繪制一個帶有輻條的車輪，用代碼5定義車輪的中心，繪制輻條，然后用代碼6返回車輪的中心繼續繪制。

  保存和恢復位置也就是將當前位置壓入堆棧或從堆棧中彈出的過程。堆棧中一次最多可保存四個位置。從堆棧中彈出的順序與壓入堆棧的順序相反，且每個壓入堆棧的位置必須彈出。

  如果由于過多的壓入操作、彈出而造成堆棧溢出，則在繪制形時將顯示錯誤信息

  代碼7：子形 在SHP/SHX文件中定義的一個形，該形可包含在同一個形文件中的另一個形定義中，代碼7后面緊跟插入的形的編號。

  代碼8和9：X - Y位移普通矢量只能繪制在16個預定義的方向上，并且最大長度為15。通過代碼8和9可用X - Y位移繪制非標準矢量。代碼8后必須跟兩個定義字節，分別為X位移與Y位移。倒如，8,(7,-8)表示將筆沿X軸正向移動7個單位，沿Y軸負向移動8個單位。這里的括號是可選的，只是為了增強可讀性。用代碼9可繪制一系列非標準矢量。此代碼后面可跟任意數量的X-Y位移對，由(0,0)對終止。例如，9, (7,-8), (14,9), (-17,3), (0,0)表示按當前的模式使用三對位移值，用(0,0)對返回普通矢量模式。

  代碼00A：八分圓弧代碼00A(或10)告訴CAD用下兩個字節定義一個圓弧，此圓弧稱為八分圓弧，因為它跨越一個或多個45°的八分圓。八分圓弧的起點和端點都在八分圓邊界上。圖2-3所示為各八分圓的代碼編號。繪制八分圓弧的格式如下所示：

10，半徑，(-)0SC

  半徑可以是1到255之間的任意值。第3個字節以0打頭，指定圓弧的方向(順時針方向為負，逆時針方向為正)、起始八分圓( S )和跨越的八分圓數( C )的值為0到7。其中，0等于八個八分圓或整個圓。圖18-48所示的弧用以下代碼繪制：

10，(2，-043)

  繪制的圓弧半徑為2，從八分圓4處開始，順時針旋轉135°(跨越了三個八分圓)。

代碼00B：不規則圓弧 代碼00B(11)繪制不規則的圓弧，其起點和端點不一定在八分圓邊界上。其定義格式為：

11，start_offset，end_offset，high_radius，low_radius，(-)0SC

start_offset和end_offset表示從圓弧起點和端點到所在的八分圓邊界的距離。high_radius如果為非0值，表示半徑大于255。low_radius和最后定義的字節與八分圓弧的定義(代碼00A，如前所述)一樣，負數依然表示順時針方向。

  代碼00C和00D：指定凸度的圓弧 代碼00C和00D(12和13 )提供了另一種不同于八分圓的繪制圓弧的方式。在代碼00C和00D中通過將凸度因子應用到位移矢量來繪制圓弧。代碼00C和00D是由X位移和Y位移確定圓弧的端點，由凸度確定圓弧的曲率。凸度由連接圓弧兩個端點的直線確定。凸度的取值范圍為-127到+127。最大和最小值(127或-127)定義了180°的圓弧(半個圓)。小值對應小度數的圓弧。意思是，假設指定的凸度值為x，用x乘以180再除以127，即得到對應的角度值。凸度值為0表示定義一條直線。

  代碼00C繪制一段圓弧，而代碼00D繪制多段圓弧(polyarcs)。它們與代碼8和9相似。代碼00D與009一樣，必須用(0,0)對終止。代碼00D后面可跟0或多個圓弧段定義，其中0凸度值用于繪制直線。

代碼00E正文垂直標記命令。專用碼00E(14)僅用于雙向文字字體描述中，即文字可以在水平和垂直兩個方向上表示。當該碼用到字符定義中，如果文字垂直寫，則對下一個碼進行處理。如果文字是水平寫的，則下一個碼就跳過不予處理。

  在水平文字中，每個字符的起始點在其基線左端，而在垂直文字中，起始點在字符頂部中心。在每個字符結束時，“抬筆”段一般要回到下一個字符的起始點。對于水平文字要向右，對垂直文字要向下。專用碼00E主要用來調整起點和終點的差別，使同一字形可用在水平和垂直兩個方向上。

3、SHX文件的存儲格式

  了解SHX文件的格式，有助于事半功倍地解決實際問題。

  ASCII字體文件和大字體文件的SHX格式分別見表2-1和表2-2

表2-1 ASCII字體文件存儲格式

序號起始及終止字節數據內容

11∽20Shape文件版本標識字符串,“CAD-86 shapes 1.0”

221∽23CR+LF+EOF (16進制的0D 0A 1A)

324∽25最小的字型碼(0)

426∽27最大的字型碼

528∽29字型碼總數N，包括字符集的聲明(Code 0)

630∽(33+4m)M為0到(N-1)，每四個Bytes一字，前2Butes為字型碼，后2Bytes為字型定義的長度，均為整數。

7(33+4n-1)∽依長度擺放各字型定義

表2-2大字體文件存儲格式

序號起始及終止字節數據內容

10∽21Shape文件版本標識字符串,“CAD-86 bigfont 1.0”

222∽24CR+LF+EOF (16進制的0D 0A 1A)

325∽26(08 00)

427∽28字型碼總數N，包括字符集的聲明(Code 0)

52∽30字型碼區間數K

631∽(31+4m)M為0到(k-1)，每四個Bytes一組存放區間的起始與結尾字碼，各2Bytes。

731+4k∽(31+4k+8L-1)L為0到（N-1），每8位一筆存放字型的字碼2Bytes、長度2Bytes與字型定義的地址（4Bytes）等數據。

8最后依長度擺放各字型定義

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