title: "Rfonts"
author: "wintryheart"
date: "2020/7/6"
output:
html_document:
toc: true
toc_depth: 2
number_sections: true

一、grDevices包的windowsFonts()函数

在windows系统中，字体集（the font family)只是一个字符串名字，必须映射到特定的windows字体。

windowsFonts()函数，用于列出已有的字体映射，或定义新的映射。 windowsFont()函数用于创建一个新的映射。

系统自带字体

系统自带三个字体集名："serif"、"sans" 、 "mono" ，分别映射"TT Times New Roman"、"TT Arial"、"TT Courier New"。

> windowsFonts()

$serif
[1] "TT Times New Roman"

$sans
[1] "TT Arial"

$mono
[1] "TT Courier New"

这些映射只有在字体风格（font face）是 1 (plain), 2 (bold), 3 (italic), or 4 (bolditalic)时使用。

示例1：自带help文件

windowsFonts(JP1 = windowsFont("MS Mincho"),
             JP2 = windowsFont("MS Gothic"),
             JP3 = windowsFont("Arial Unicode MS"))
plot(1:10)
text(5, 2, "\u{4E10}\u{4E00}\u{4E01}", family = "JP1")
text(7, 2, "\u{4E10}\u{4E00}\u{4E01}", family = "JP1", font = 2)
text(5, 1.5, "\u{4E10}\u{4E00}\u{4E01}", family = "JP2")
text(9, 2, "\u{5100}", family = "JP3")

windowsFonts()支持中文名的字体文件。

windowsFonts( A=windowsFont("华文彩云"),
                         B=windowsFont("华文仿宋"),
                         C=windowsFont("华文行楷")) 
plot(1:10,1:10,type="n")
text(2,10,"华文彩云",family="A")
text(2,8,"华文仿宋",family="B")
text(2,6,"华文行楷",family="C")

二、sysfont包添加新字体

下载字体解压到windows系统的字体文件夹中（C:/Windows/Fonts）。
在字体文件夹中找到想要的字体，右键-属性，查看文件名。例如：楷书的名字为“simkai.ttf”
使用font_add()函数添加字体。只能加载英文名的字体，不支持加载中文名的字体。

> font_add("simkai","simkai.ttf")

> font.families()
[1] "sans"         "serif"        "mono"         "wqy-microhei" "simkai"

三、showtext包渲染字体

showtext的主要优点是用户可以使用任何受支持的字体文件进行文本渲染，文本符号将被转换为多边形(用于矢量图形)或光栅图像(用于位图和屏幕图形)，从而在所有平台上生成与设备无关的输出。如果您想在图形设备中使用非标准字体，此函数将非常有用。

加载和停止字体渲染

#使用showtext渲染字体
showtext _begin()

#关闭showtext字体渲染
showtext_end()

示例：

为了使pdf()更好地显示特定的中文字体，需要调用中文字体文件，比如windows系统自带的simkai.ttf。

## 1、打开图形设备
pdf("showtext-ex1.pdf")

## 画图
plot(1, type = "n")

## 打开showtext，并画上中文字符。
showtext_begin()
text(1, 1.2, intToUtf8(c(21315, 31179, 19975, 36733)), cex = 5)

## 使用另一种中文字体
if("simkai.ttf" %in% font_files()) font_add("simkai", "simkai.ttf")
text(1, 0.8, intToUtf8(c(19968, 32479, 27743, 28246)),
     cex = 5, family = "simkai")
     
## 关闭showtext
showtext_end()

## 关闭图形设备
dev.off()

四、Cairo包

Cairo初始化一个新的图形设备，使用Cairo图形库进行渲染。当前能制作高质量的PNG、JPEG、TIFF位图文件、具有嵌入式字体的高分辨率PDF文件、SVG图形和PostScript文件。它还提供了X11和Windows交互式图形设备。不像其他设备，它支持所有的图形功能，包括alpha混合，抗锯齿等。

Cairo(width = 640, height = 480, file="", type="png", pointsize=12, 
      bg = "transparent", canvas = "white", units = "px", dpi = "auto",
      ...)

CairoPNG(filename = "Rplot%03d.png", width = 480, height = 480,
         pointsize = 12, bg = "white",  res = NA, ...)
CairoJPEG(filename = "Rplot%03d.jpeg", width = 480, height = 480,
         pointsize = 12, quality = 75, bg = "white", res = NA, ...)
CairoPDF(file = ifelse(onefile, "Rplots.pdf","Rplot%03d.pdf"),
         width = 6, height = 6, onefile = TRUE, family = "Helvetica",
         title = "R Graphics Output", fonts = NULL, version = "1.1",
         paper = "special", encoding, bg, fg, pointsize, pagecentre)

CairoX11()、CairoPNG()、CairoPDF()、CairoPS()和CairoSVG()是Cairo的简易的基本类型包装器，它们使用的参数与所替换的设备（如X11()、png()、pdf()等）相同。
但由于Cairo()更灵活，建议使用Cario()函数。

Cairo.capabilities()查看cairo包支持的所有图形格式。

> Cairo.capabilities()
   png   jpeg   tiff    pdf    svg     ps    x11    win raster 
  TRUE  FALSE  FALSE   TRUE   TRUE   TRUE  FALSE   TRUE   TRUE

示例1：简例

# very simple KDE
Cairo(600, 600, file="plot.png", type="png", bg="white")
plot(rnorm(4000),rnorm(4000),col="#ff000018",pch=19,cex=2) # semi-transparent red
dev.off() # creates a file "plot.png" with the above plot

Cairo(600, 600, file="plot.pdf", type="pdf", dpi=100)  #pdf必须设置合适的dpi，不可过大。
plot(rnorm(4000),rnorm(4000),col="#ff000018",pch=19,cex=2)
dev.off()

注：Cairo()输出pdf图形时，必须设置dpi。没有经验，不好设置。在上例中dpi不能大于100。不如直接使用CairPDF()更为方便，不用设置dpi。

示例2：简单中文支持

library("Cairo")
font_add("yahei","msyh.ttc")  #加载**微软雅黑**字体


CairoPDF()
plot(1:10,1:10,type="n")
text(5,5, "微软雅黑", family="yahei")
dev.off()

示例3：ggplot2输出pdf的中文支持

library("ggplot2")  
library("Cairo")
font_add("yahei","msyh.ttc")  #加载**微软雅黑**字体

CairoPDF("mm.pdf", width=12, height=9)  #自定义宽高。

setwd("c:/users/wintryheart/desktop")
load("enroll1.Rdata")
showtext_begin()
ggplot(data = enroll1, aes(x=year, y=lowest, group=class))+
  geom_line(aes(color=class))+
  geom_point()+
  geom_text(aes(year, lowest,label=lowest),position = position_dodge(0), vjust=-0.5)+
  labs(x="", y="", title="苏州大学历年招生分数线（2015-2019）", caption="数据来源：中国教育在线（https://gkcx.eol.cn/school/118/provinceline)")+
  facet_wrap(.~subject)+
  theme_bw()+
  theme(legend.title=element_blank(), 
    legend.text=element_text(size=10, family="simkai"), 
    legend.position="top", 
    plot.title=element_text(hjust=0.5,family="yahei" ),
    plot.caption=element_text(hjust=0,family="yahei"),
    strip.text=element_text(size=14, family="simkai"))
showtext_end()
dev.off()

注：

如果不加showtext_begin()和showtext_end()，能正常显示中文，但所有字体为系统默认字体。
如果加showtext_begin()和showtext_end()，则能正常显示各部分自定义的中文字体。

五、小结

如果是plot()作图，不需要输出pdf，使用windowsFonts()，即可以提供中文字体（font family）支持。
如果是plot()作图，需要输出pdf，使用showtext和Cairo，都可以提供中文字体支持。
如果是ggplot2作图，需要输出pdf，需要结合showtext和Cairo，共同提供中文字体支持。
font_add()添加字体。只能加载英文名的字体，不支持加载中文名的字体。
windowsFonts()映射字体，支持中文名的字体。

R输出图形中的字体设置及pdf图形中的中文支持