Matplotlib 中的字体#

Matplotlib 需要字体来支持其文本引擎的工作，其中一些字体随安装包一起提供。默认字体是 DejaVu Sans，它涵盖了大多数欧洲书写系统。然而，用户可以配置默认字体，并提供自己的自定义字体。详情请参阅自定义文本属性，特别是对于 DejaVu Sans 不支持的字形，请参阅带有非拉丁字形的文本。

Matplotlib 还提供了一个选项，可以将文本渲染卸载到 TeX 引擎（usetex=True），参见使用 LaTeX 进行文本渲染。

PDF 和 PostScript 中的字体#

字体在计算中有着悠久（且有时不兼容）的历史，导致不同平台支持不同类型的字体。实际上，Matplotlib 支持三种字体规范（除了 pdf '核心字体'，这些将在本指南后面解释）：

字体类型#
类型 1 (PDF)	类型 3 (PDF/PS)	TrueType (PDF)
其中一种最古老的类型，由Adobe引入	在介绍方面类似于类型1	比以前的类型更新的，今天常用的，由苹果公司引入的
PostScript 的受限子集，字符串是字节码	完整的 PostScript 语言，允许嵌入任意代码（理论上，甚至在光栅化时渲染分形！）	包含一个可以执行代码的虚拟机！
这些字体支持字体提示	不支持字体提示	支持提示（虚拟机处理“提示”）
通过 Matplotlib 非子集化	通过外部模块 ttconv 进行子集化	通过外部模块 fontTools 进行子集化

备注

Adobe 在2023年1月禁用了使用 Type 1 字体的创作支持。

Matplotlib 支持的其他字体规范：

Type 42 字体 (PS):
- TrueType 字体的 PostScript 封装
- 42 是生命、宇宙以及一切的答案！
- Matplotlib 使用外部库 fontTools 来子集化这些类型的字体
OpenType 字体：
- OpenType 是一种数字字体的新标准，由 Adobe 和 Microsoft 联合开发。
- 通常包含一个更大的字符集！
- 对 Matplotlib 的有限支持

字体子集化#

PDF 和 PostScript 格式支持在文件中嵌入字体，使得显示程序能够正确渲染文本，不受查看者计算机上安装的字体影响，也不需要预先光栅化文本。这确保了如果输出被缩放或调整大小，文本不会变得像素化。然而，在文件中嵌入完整字体可能会导致输出文件变大，特别是对于支持 CJK（中文/日文/韩文）等包含许多字形的字体。

解决这个问题的方法是对文档中使用的字体进行子集化，并且只嵌入实际使用的字形。这样可以同时获得矢量文本和小文件大小。计算所需的字体子集并编写新的（缩减的）字体都是复杂的问题，因此 Matplotlib 依赖于 fontTools 和一个 ttconv 的供应商分支。

目前，Type 3、Type 42 和 TrueType 字体被子集化。Type 1 字体则不被子集化。

核心字体#

除了嵌入字体的能力外，作为 PostScript 和 PDF 规范的一部分，有 14 种核心字体是符合规范的查看器必须确保可用的。如果你将文档限制为仅使用这些字体，你就不需要在文档中嵌入任何字体信息，但仍然可以获得矢量文本。

这对于生成 真正轻量级 的文档特别有帮助:

# trigger core fonts for PDF backend
plt.rcParams["pdf.use14corefonts"] = True
# trigger core fonts for PS backend
plt.rcParams["ps.useafm"] = True

chars = "AFM ftw!"
fig, ax = plt.subplots()
ax.text(0.5, 0.5, chars)

fig.savefig("AFM_PDF.pdf", format="pdf")
fig.savefig("AFM_PS.ps", format="ps")

SVG 中的字体#

文本可以通过 rcParams["svg.fonttype"] (default: 'path') 控制的两种方式输出为 SVG：

作为SVG中的路径 ('path')
在SVG中作为字符串，并在元素上应用字体样式（'none'）

当通过 'path' 保存时，Matplotlib 将计算用作矢量路径的字形路径，并将这些路径写入输出。这样做的好处是 SVG 在所有计算机上的外观将保持一致，无论安装了什么字体。然而，文本在保存后将无法编辑。相比之下，使用 'none' 保存将生成较小的文件，并且文本将直接显示在标记中。然而，外观可能会根据 SVG 查看器和可用字体而有所不同。

Agg 中的字体#

要通过 Agg 输出到光栅格式，Matplotlib 依赖于 FreeType。由于字形的确切渲染在不同 FreeType 版本之间有所变化，我们为图像比较测试固定了一个特定版本。

Matplotlib 如何选择字体#

在 Matplotlib 中，使用字体内部是一个三步过程：

创建了一个 FontProperties 对象（显式或隐式）
基于 FontProperties 对象，FontManager 的方法用于选择 Matplotlib 所知的“最佳”字体（除了 SVG 的 'none' 模式）。
字体对象的 Python 代理被后端代码用于渲染文本 -- 具体细节取决于通过 font_manager.get_font 的后端。

选择“最佳”字体的算法是根据 CSS1 规范修改的版本，该规范被网络浏览器使用。该算法考虑了字体族名称（例如“Arial”、“Noto Sans CJK”、“Hack”等）、大小、样式和权重。除了直接映射到字体的族名称外，还有五个“通用字体族名称”（serif、monospace、fantasy、cursive 和 sans-serif），这些名称将在内部映射到一组字体中的任何一个。

目前，执行步骤2的公共API是`.FontManager.findfont`（该方法在全局`.FontManager`实例上被模块级别的`.font_manager.findfont`别名），它只会找到一个字体并返回该字体在文件系统中的绝对路径。

字体回退#

没有一种字体能够覆盖整个Unicode空间，因此用户可能需要混合使用无法从单一字体中满足的字形。虽然在图表中可以在不同的`.Text`实例中使用多种字体，但之前无法在同一个`.Text`实例中使用多种字体（就像网页浏览器那样）。从Matplotlib 3.6开始，Agg、SVG、PDF和PS后端将在单个`.Text`实例中通过多种字体进行“回退”：

fig, ax = plt.subplots()
ax.text(
    .5, .5, "There are 几个汉字 in between!",
    family=['DejaVu Sans', 'Noto Sans CJK JP', 'Noto Sans TC'],
    ha='center'
)