Matplotlib 中的字体#

Matplotlib 需要字体才能使用其文本引擎，其中一些字体随安装一起提供。默认字体是 DejaVu Sans，它涵盖了大多数欧洲书写系统。但是，用户可以配置默认字体，并提供他们自己的自定义字体。有关详细信息，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)，请参阅使用 LaTeX 进行文本渲染。

PDF 和 PostScript 中的字体#

字体在计算机领域有着悠久（有时不兼容）的历史，导致不同的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”，这将在本指南的后面解释）

字体类型#
Type 1 (PDF)	Type 3 (PDF/PS)	TrueType (PDF)
最古老的类型之一，由 Adobe 引入	在引入方面与 Type 1 类似	比以前的类型更新，今天常用，由 Apple 引入
PostScript 的受限子集，字符字符串采用字节码	完整的 PostScript 语言，允许嵌入任意代码（理论上，甚至可以在光栅化时渲染分形！）	包括可以执行代码的虚拟机！
这些字体支持字体微调	不支持字体微调	支持微调（虚拟机处理“提示”）
不通过 Matplotlib 进行子集化	通过外部模块 ttconv 进行子集化	通过外部模块 fontTools 进行子集化

注意

Adobe 在 2023 年 1 月禁用了对使用 Type 1 字体进行创作的支持。

Matplotlib 支持的其他字体规范

Type 42 字体 (PS)
- TrueType 字体的 PostScript 包装器
- 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 是由 Adobe 和 Microsoft 联合开发的一种新的数字字体标准
- 通常包含更大的字符集！
- Matplotlib 的支持有限

字体子集化#

PDF 和 PostScript 格式支持在文件中嵌入字体，允许显示程序正确渲染文本，而无需考虑查看者的计算机上安装了哪些字体，也无需预先栅格化文本。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。但是，在文件中嵌入完整字体可能会导致输出文件很大，特别是对于具有许多字形的字体，例如那些支持 CJK（中文/日语/韩语）的字体。

解决此问题的方法是子集化文档中使用的字体，并且仅嵌入实际使用的字形。这样既可以获得矢量文本，又可以获得较小的文件大小。计算所需的字体子集并写入新的（缩减的）字体都是复杂的问题，因此 Matplotlib 依赖于 fontTools 和 ttconv 的供应商分支。

目前，Type 3、Type 42 和 TrueType 字体已子集化。Type 1 字体没有子集化。

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，符合规范的查看器必须确保这些字体可用。如果您将文档限制为仅使用这些字体，则不必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#

文本可以通过两种方式输出到 SVG，这两种方式由 rcParams["svg.fonttype"] 控制（默认值：'path'）

作为 SVG 中的路径 ('path')
作为 SVG 中的字符串，元素上带有字体样式 ('none')

当通过 'path' 保存时，Matplotlib 将计算用作矢量路径的字形的路径，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都相同，而无需考虑安装了哪些字体。但是，文本在事后将不可编辑。相反，使用 'none' 保存将导致文件更小，并且文本将直接出现在标记中。但是，外观可能会因 SVG 查看器和可用的字体而异。

Agg 中的字体#

为了通过 Agg 将文本输出为栅格格式，Matplotlib 依赖于 FreeType。由于字形的精确渲染在 FreeType 版本之间会发生变化，因此我们将我们的图像比较测试固定到特定版本。

Matplotlib 如何选择字体#

在内部，在 Matplotlib 中使用字体是一个三步过程

创建 FontProperties 对象（显式或隐式）
基于 FontProperties 对象，FontManager 的方法用于选择 Matplotlib 知道的最接近的“最佳”字体（SVG 的 'none' 模式除外）。
字体对象的 Python 代理由后端代码用于渲染文本 - 确切的细节取决于通过 font_manager.get_font 的后端。

选择“最佳”字体的算法是 CSS1 规范指定的算法的修改版本，Web 浏览器使用该算法。此算法会考虑字体系列名称（例如“Arial”、“Noto Sans CJK”、“Hack”等）、大小、样式和粗细。除了直接映射到字体的系列名称外，还有五个“通用字体系列名称”（serif、monospace、fantasy、cursive 和 sans-serif），它们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（全局 FontManager 实例上的此方法在模块级别被别名为 font_manager.findfont），它只会查找单个字体并返回文件系统中字体的绝对路径。

字体回退#

没有一种字体可以覆盖整个 Unicode 空间，因此用户可能需要混合使用来自单个字体无法满足的字形。虽然以前可以在一个图形中使用多种字体，但只能在不同的 Text 实例中进行，但以前无法在同一个 Text 实例中使用多种字体（就像 Web 浏览器一样）。从 Matplotlib 3.6 开始，Agg、SVG、PDF 和 PS 后端将在单个 Text 实例中“回退”使用多种字体。

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'
)