文本渲染

子像素渲染（15.5 节）

• 人眼对亮度差异比对颜色差异更敏感。LCD 每个像素由红、绿、蓝三个竖直子像素组成，忽略颜色时横向分辨率是像素数的三倍；用不同色调点亮不同子像素即子像素渲染，眼睛会把红蓝色边融合掉。
• 典型代表是微软 ClearType（1998 年发布，对大尺寸低 DPI 显示器帮助很大）。Word 2013 停用，显然是因为文字与不同背景色混合时出现问题；Excel、多个浏览器、Adobe CoolType、Apple Quartz 2D、FreeType、SubLCD 等仍在使用。

字形位图纹理与微调

• 字形 (glyph) 通常由线段和二次或三次 Bézier 曲线描述。FreeType、Anti-Grain Geometry 为每个字形生成小纹理并复用，每种字号和粗斜体各一套。
• 这些系统假设纹理与像素对齐（一纹素一像素）。贴到三维表面、缩放或旋转都会破坏这一假设；即使屏幕对齐也可能没考虑微调 (hinting)——调整字形轮廓以对齐像素格，例如一纹素宽的 "I" 竖笔最好正好覆盖一列像素而不是各覆盖两列一半。因此位图纹理可能模糊或混叠。Rougier 展示了在 OpenGL 字形系统中使用 FreeType 微调。
• Pathfinder 库用 GPU 生成字形：设置时间短、内存少，性能超过 CPU 引擎；用曲面细分和计算着色器累加曲线对每个像素的影响，能力较弱的 GPU 回退到几何着色器或 OpenCL，字形同样缓存复用。高质量抗锯齿加上高密度屏幕让微调几乎过时。

有符号距离场字体

• Green 提出、首先用于 Valve《军团要塞 2》的方法：基于 Frisken 等的采样距离场，每个纹素存到字形最近边的有符号距离，双线性插值即可很好地近似每个采样点的 alpha 覆盖率，能在任意表面、任意大小与朝向下渲染文字，且无需复杂 GPU 支持。
• 把某个距离区间映射到描边颜色即可得到文字外框。
• 坑：双线性插值会磨圆尖角，可在四个通道中编码更多距离值保留尖角；距离场纹理生成耗时，必须预计算存储。许多字体库基于此技术，在移动设备上也适用。Reshetov 与 Luebke 给出在放大时调整采样纹理坐标的方案。

直接求值字形曲线

• 中文等语言需要成千上万个字形，高质量大字需要更大纹理，斜视时还要各向异性过滤。直接用边和曲线描述渲染可避免任意大的纹理和采样网格伪影。
• Loop-Blinn 方法在像素着色器中直接求值 Bézier 曲线，但需要曲面细分步骤，加载时开销可能较大；Dobbie 为每个字符画一个包围盒矩形，在一遍中求值全部轮廓；Lengyel 给出稳健的"点是否在字形内"判定（避免伪影的关键），并讨论优化及辉光、投影、多色（如 emoji）等效果。

GEA 的视角：游戏引擎的文字与字体系统（卷 II 12.8.0.1）

• 文字系统通常实现为一种特殊的二维（有时三维）覆盖层，核心是按各种朝向在屏幕上显示与字符串对应的字形序列（卷 II 12.8.0.1，覆盖层见 覆盖层与用户界面渲染）。
• 字形图集 (glyph atlas)：字体常实现为一张包含所需字形的纹理，通常只有 alpha 通道，每个像素存被字形内部覆盖的比例。字体描述文件给出每个字形在纹理中的包围盒，以及字距 (kerning)、基线偏移等排版信息。画一个字形就是画一个四边形，$(u,v)$ 对应图集中该字形的包围盒；alpha 来自纹理，颜色单独指定，所以同一张图集能画任意颜色的字。
• FreeType：能读取 TrueType (TTF)、OpenType (OTF) 等多种格式，按任意字号用字形的 Bézier 轮廓把字形渲染到内存像素图，结果很精确。实时游戏通常用它预先把需要的字形渲染进图集，每帧当作纹理画四边形；把 FreeType 或类似库嵌进引擎，还可以按需在运行时往图集里补字形，这对中文、韩文这类字形数量极大的语言很有用。本页「字形位图纹理与微调」一节的 RTR4 视角提到同样的复用机制，并指出它假设一纹素一像素。
• 有符号距离场：像素存从像素中心到字形最近边的有符号距离，像素着色器用距离算出精确的 alpha，在任意距离和视角下都平滑。最新版 FreeType 支持把字形光栅化为有符号距离场。GEA 推荐 Konstantin Käfer 的 "Drawing Text with Signed Distance Fields in Mapbox GL" 和 Valve Chris Green 的 "Improved Alpha-Tested Magnification for Vector Textures and Special Effects"。
• 注意：GEA 说 SDF 字体"在任意距离和视角下都平滑"，但单通道 SDF 在高倍放大时会把尖角磨圆（Green 2007 原文即提到需要额外通道保持锐角；Viktor Chlumský 2015 硕士论文《Shape Decomposition for Multi-channel Distance Fields》/msdfgen 用多通道 SDF 解决），所以"任意距离"应理解为一定放大范围内。
• 符号约定：GEA 明确规定字形内部距离为负、外部为正；本页上文 RTR4 部分只说"有符号距离"，没有规定正负号。
• 直接渲染轮廓：Terathon Software 的 Slug 库在 GPU 上基于 Bézier 轮廓渲染字形，使这种做法能用于实时游戏，对应本页「直接求值字形曲线」一节。
• 排版 (shaping)：好的文字系统要考虑不同语言的字符集和书写方向。排列字符串中的字符叫 shaping：按语言从左到右或从右到左排列、对齐到共同基线；字距一部分来自字体作者存进字体文件的度量，一部分来自上下文相关的 kerning 规则（本地化见 游戏本地化与 Unicode）。
• 文字动画等"好玩的功能"只在游戏真正需要时才实现。