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Go-Cairo

A pure Go implementation of the Cairo 2D graphics library, fully compatible with the original Cairo C++ library API and behavior.

Features

This implementation provides a complete port of Cairo's functionality to Go, including:

  • 2D Vector Graphics: Full support for vector graphics operations
  • Multiple Surface Types: Image surfaces, PDF, SVG, and more
  • Pattern System: Solid colors, gradients, and image patterns
  • Path Operations: Lines, curves, rectangles, arcs, and complex paths
  • Text Rendering: Font selection and text drawing capabilities with full OpenType support
  • Advanced Typography:
    • Automatic text direction detection (LTR/RTL)
    • Language and script detection
    • OpenType features (ligatures, small caps, kerning, etc.)
    • Complex script shaping (Arabic, Hebrew, Indic, Thai, etc.)
    • Bidirectional text support
  • Transformations: Matrix operations and coordinate transformations
  • Clipping: Path-based clipping regions

Installation

go get github.com/novvoo/go-cairo

Quick Start

package main

import (
    "github.com/novvoo/go-cairo/pkg/cairo"
    "math"
)

func main() {
    // Create an image surface
    surface := cairo.NewImageSurface(cairo.FormatARGB32, 200, 200)
    defer surface.Destroy()
    
    // Create a context for drawing
    ctx := cairo.NewContext(surface)
    defer ctx.Destroy()
    
    // Set source color to red
    ctx.SetSourceRGB(1.0, 0.0, 0.0)
    
    // Draw a filled circle
    ctx.Arc(100, 100, 50, 0, 2*math.Pi)
    ctx.Fill()
    
    // Save to PNG
    surface.WriteToPNG("circle.png")
}

API Compatibility

This library maintains API compatibility with the original Cairo library. Function names and parameters follow the same patterns, adapted for Go conventions:

  • C function cairo_move_to(cr, x, y) becomes ctx.MoveTo(x, y)
  • C function cairo_set_source_rgb(cr, r, g, b) becomes ctx.SetSourceRGB(r, g, b)
  • Enums like CAIRO_FORMAT_ARGB32 become constants like cairo.FormatARGB32

Architecture

The library is organized into several packages:

  • pkg/cairo: Main public API
  • internal/surface: Surface implementations
  • internal/pattern: Pattern implementations
  • internal/path: Path operations
  • internal/font: Font and text handling
  • internal/image: Image format support

核心模块实现

go-cairo 实现了 Cairo 原生库的所有关键模块，提供完整的 2D 图形渲染能力：

✅ Pixman - 图像后端

完整的像素操作和图像处理引擎：

  • 多种像素格式支持（ARGB32, RGB24, A8, A1, RGB16_565）
  • 高性能像素级操作
  • 图像合成和混合
  • 与 Go 标准库 image 包无缝集成
// 创建 Pixman 图像
img := cairo.NewPixmanImage(cairo.PixmanFormatARGB32, 800, 600)
img.SetPixel(100, 100, color.NRGBA{R: 255, G: 0, B: 0, A: 255})
img.Fill(50, 50, 200, 200, color.NRGBA{R: 0, G: 255, B: 0, A: 128})

✅ Rasterizer - 高质量光栅化器

先进的路径光栅化引擎：

  • 自适应贝塞尔曲线细分
  • 8x 超采样抗锯齿
  • 扫描线算法优化
  • 子像素精度渲染
// 使用高级光栅化器
rast := cairo.NewAdvancedRasterizer(800, 600)
rast.AddCubicBezier(0, 0, 100, 200, 300, 200, 400, 0)
rast.Rasterize(img, color.Black, cairo.FillRuleWinding)

✅ Alpha Blending - 完整的 Porter-Duff 混合

支持所有 30 种 Cairo 混合模式：

  • 基础模式: Clear, Source, Over, In, Out, Atop, Dest, DestOver, DestIn, DestOut, DestAtop, Xor, Add, Saturate
  • 混合模式: Multiply, Screen, Overlay, Darken, Lighten, ColorDodge, ColorBurn, HardLight, SoftLight, Difference, Exclusion
  • HSL 模式: HslHue, HslSaturation, HslColor, HslLuminosity
// 使用不同的混合模式
ctx.SetOperator(cairo.OperatorMultiply)
ctx.SetSourceRGBA(1, 0, 0, 0.7)
ctx.Paint()

ctx.SetOperator(cairo.OperatorScreen)
ctx.SetSourceRGBA(0, 0, 1, 0.7)
ctx.Paint()

✅ Colorspace - 颜色空间转换

完整的颜色空间支持：

  • RGB ↔ HSL: 色相、饱和度、亮度
  • RGB ↔ HSV: 色相、饱和度、明度
  • RGB ↔ XYZ: CIE XYZ 色彩空间
  • RGB ↔ LAB: CIE LAB 色彩空间
  • Delta E 2000: 精确的颜色差异计算
// 颜色空间转换
r, g, b := 0.8, 0.3, 0.5
h, s, l := cairo.RgbToHSL(r, g, b)
r2, g2, b2 := cairo.HslToRGB(h, s, l)

// LAB 色彩空间
l, a, bVal := cairo.RgbToLAB(r, g, b)
r3, g3, b3 := cairo.LabToRGB(l, a, bVal)

// 颜色差异
deltaE := cairo.ColorDeltaE2000(l1, a1, b1, l2, a2, b2)

模块对比

Cairo 原生组件 go-cairo 状态 实现文件
pixman ✅ 完整实现 pkg/cairo/pixman.go
image backend ✅ 完整实现 pkg/cairo/image_backend.go
rasterizer ✅ 完整实现 pkg/cairo/rasterizer.go
alpha blend ✅ 完整实现 pkg/cairo/porter_duff.go
colorspace ✅ 完整实现 pkg/cairo/colorspace.go

性能特性

  • 零依赖: 纯 Go 实现，无需 CGO
  • 内存优化: 对象池和缓冲区复用
  • 并发安全: 支持多线程渲染
  • 高性能: 优化的算法和数据结构

OpenType 特性支持

go-cairo 现在支持完整的 OpenType 高级排版特性：

  • ✅ 自动文本方向检测：自动识别 LTR/RTL 文本
  • ✅ 语言和文字系统检测：支持 50+ 种语言和文字系统
  • ✅ OpenType 特性控制：连字、小型大写、旧式数字等
  • ✅ 复杂文字系统：阿拉伯文、希伯来文、印地语、泰文等
  • ✅ 双向文本处理：正确处理混合方向文本
  • ✅ 垂直排版：支持中日韩文字的垂直书写

详细文档请参考：OpenType 特性文档

快速示例

// 自动检测并渲染多语言文本
texts := []string{
    "Hello World",      // 英文 (LTR)
    "مرحبا بالعالم",    // 阿拉伯文 (RTL)
    "你好世界",          // 中文 (LTR)
}

for _, text := range texts {
    // 自动检测方向、语言和文字系统
    options := cairo.NewShapingOptions()
    options.Direction = cairo.DetectTextDirection(text)
    options.Language = cairo.DetectLanguage(text)
    options.Script = cairo.DetectScript(text)
    
    ctx.ShowText(text) // 自动应用正确的文本塑形
}

测试示例

test 目录包含了多个示例程序，展示了 go-cairo 的各种功能：

综合功能测试

sudoku.go - 数独

  • 基础图形绘制

数独效果

comprehensive.go - 完整的功能演示，包括：

  • 基础图形绘制（矩形、圆形、线条）
  • 文本渲染和对齐
  • 贝塞尔曲线
  • 坐标变换

综合测试效果

运行方式：

cd example
go run comprehensive.go

圆形绘制对比

circle_comparison.go - 对比 Arc 和 DrawCircle 两种绘制圆形的方法

圆形对比

PangoCairo 文本渲染

pangocairo.go - 展示 PangoCairo 文本渲染功能：

  • 字体加载和配置
  • 文本度量和定位
  • 字形分析

PangoCairo 示例

文本边界框分析

mi_with_bounds.go - 可视化文本边界框和字符间距

文本边界框

核心模块演示

modules_demo.go - 核心模块功能演示：

  • Pixman 图像后端操作
  • Porter-Duff 混合模式（Over, Multiply, Screen, Overlay）
  • 颜色空间转换（RGB ↔ HSL）
  • HSL 色轮渲染
  • 高级光栅化器
  • 图像后端操作

核心模块演示

运行方式：

cd example
go run modules_demo.go

输出示例：

测试 Pixman 图像后端...
✓ Pixman 图像操作完成

测试 Porter-Duff 混合模式...
✓ 混合模式 1 完成
✓ 混合模式 2 完成
✓ 混合模式 3 完成
✓ 混合模式 4 完成

测试颜色空间转换...
RGB(0.80, 0.30, 0.50) -> HSL(0.93, 0.45, 0.55) -> RGB(0.80, 0.30, 0.50)
✓ HSL 色轮绘制完成

测试高级光栅化器...
✓ 贝塞尔曲线光栅化完成

测试图像后端...
✓ 图像后端操作完成

✓ 图像已保存到 modules_demo.png

=== Go-Cairo 模块状态 ===
✓ Pixman (图像后端)
✓ Rasterizer (光栅化器)
✓ Alpha Blend (Porter-Duff 混合)
✓ Colorspace (颜色空间转换)
========================

渐变效果

gradient.go - 基础渐变效果演示：

  • 线性渐变
  • 径向渐变
  • 多色渐变

渐变效果

gradient_advanced.go - 高级渐变效果：

  • 复杂渐变模式
  • 渐变变换
  • 多重渐变组合

高级渐变

chinese_gradient.go - 中文文本渐变效果

中文渐变

运行方式：

cd example
go run gradient.go
go run gradient_advanced.go
go run chinese_gradient.go

详细文档请参考：渐变效果文档

中文文本渲染

chinese_text.go - 中文文本渲染演示

中文文本

换行处理

newline.go - 文本换行和多行文本处理

换行测试

字形分析工具

glyph_analysis.go - 字形渲染和碰撞检测分析

字形分析 字形碰撞

glyph_outline_debug.go - 字形轮廓调试工具，输出字形的详细信息

位图平滑处理

smooth_demo.go - 位图平滑效果对比演示：

  • 双线性插值平滑
  • 高斯模糊平滑
  • 中值滤波平滑
  • 边缘细节放大对比

平滑对比

运行方式：

cd example
go run smooth_demo.go

详细文档请参考：位图平滑文档

OpenType 特性测试

opentype_features_test.go - OpenType 特性完整测试：

  • 自动文本方向检测
  • RTL 文本渲染
  • 混合方向文本
  • 连字特性
  • 小型大写字母
  • 复杂文字系统检测
  • 语言和文字系统检测

OpenType 特性

multilingual_text.go - 多语言文本渲染演示：

  • 10+ 种语言的自动检测和渲染
  • LTR/RTL 自动处理
  • 复杂文字系统支持

多语言文本

运行方式：

cd example
go run opentype_features_test.go
go run multilingual_text.go

License

This project is dual-licensed under LGPL 2.1 and MPL 1.1, same as the original Cairo library.