小狐狸事務所: 如何在樹莓派用 Matplotlib 繪圖時顯示中文

2022年3月5日星期六

如何在樹莓派用 Matplotlib 繪圖時顯示中文

過去這一周整理 Matplotlib 學習筆記, 不僅寫完進階篇, 還回頭增修基礎篇. 進階篇中關於中文顯示的問題在 Windows 很取巧地直接在程式中用 plr.rcParams() 指定內建的微軟正黑體或雅黑體, 不費甚麼力就輕鬆搞定, 參考 :

# Python 學習筆記 : Matplotlib 資料視覺化 (三) 進階篇

但這做法在 Linux 就不靈了, 因為 Linux 中沒有內建這兩種中文字型, 必須老實地去下載字型檔, 然後修改 Matplotlib 設定檔才行, 以下是我在鄉下那台 Pi 3 上的測試紀錄.

樹莓派的 matplotlib 內建的 ttf 字型可用 matplotlib.font_manager.fontManager 類別的 ttflist 屬性來查詢, 裡面用串列紀錄了代表全部 ttf 字型的 Font 物件, 例如 :

pi@raspberrypi:~ $ python

Python 3.5.3 (default, Sep 27 2018, 17:25:39)

[GCC 6.3.0 20170516] on linux

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>> from matplotlib.font_manager import fontManager

>>> for ttf in fontManager.ttflist:

... print(ttf)

...

>>>

可見內建的 ttf 字型中並無中文字型, 必須自己下載中文字型檔, 然後修改 matplotlib 設定檔中的預設字型, 讓它能抓到所下載的中文字型. 這個 matplotlib 設定檔位置可用 matplotlib.matplotlib_fname() 查詢 :

>>> import matplotlib

>>> matplotlib.matplotlib_fname()

'/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/matplotlib/mpl-data/matplotlibrc'

此設定檔是純文字檔, 可用 vim 或 nano 等開啟編輯. 以下是讓 matplotlib 能顯示中文的作法:

1. 下載微軟正黑體 TTF 字型檔 :

參考下面這篇文章, 作者是以微軟正黑體為例 :

# 解決Python 3 Matplotlib與Seaborn視覺化套件中文顯示問題

開啟樹莓派瀏覽器, 點下列網址下載微軟正黑體 ttf 字型檔 (msj.ttf, 20.7MB) :

# https://github.com/tony1966/tony1966.github.io/blob/master/test/python/Matplotlib/msj.ttf (按右下角的 Download 鈕)

參考 :

# 微軟正黑體TTF字型

預設會下載到 Downloads 目錄下, Matplotlib 的字型都放在 Python 安裝目錄下的 site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf 子目錄下, 上面利用 matplotlib.matplotlib_fname() 指令已知我樹莓派安裝目錄為 /home/pi/.local/lib/python3.5, 因此要將所下載的正黑體字型檔 msj.ttf 複製或搬移到下列子目錄下 :

/home/pi/.local/lib/python3.5/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf

指令如下 :

pi@raspberrypi:~ $ mv Downloads/msj.ttf .local/lib/python3.5/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf/msj.ttf

pi@raspberrypi:~ $ ls -ls .local/lib/python3.5/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf

總計 27992

28 -rw-r--r-- 1 pi pi 25680 4月 14 2019 cmb10.ttf

24 -rw-r--r-- 1 pi pi 21092 4月 14 2019 cmex10.ttf

32 -rw-r--r-- 1 pi pi 32560 4月 14 2019 cmmi10.ttf

28 -rw-r--r-- 1 pi pi 26348 4月 14 2019 cmr10.ttf

20 -rw-r--r-- 1 pi pi 20376 4月 14 2019 cmss10.ttf

32 -rw-r--r-- 1 pi pi 29396 4月 14 2019 cmsy10.ttf

28 -rw-r--r-- 1 pi pi 28136 4月 14 2019 cmtt10.ttf

628 -rw-r--r-- 1 pi pi 641720 4月 14 2019 DejaVuSans-BoldOblique.ttf

688 -rw-r--r-- 1 pi pi 704128 4月 14 2019 DejaVuSans-Bold.ttf

28 -rw-r--r-- 1 pi pi 25712 4月 14 2019 DejaVuSansDisplay.ttf

248 -rw-r--r-- 1 pi pi 253116 4月 14 2019 DejaVuSansMono-BoldOblique.ttf

324 -rw-r--r-- 1 pi pi 331536 4月 14 2019 DejaVuSansMono-Bold.ttf

248 -rw-r--r-- 1 pi pi 251472 4月 14 2019 DejaVuSansMono-Oblique.ttf

336 -rw-r--r-- 1 pi pi 340240 4月 14 2019 DejaVuSansMono.ttf

620 -rw-r--r-- 1 pi pi 633840 4月 14 2019 DejaVuSans-Oblique.ttf

740 -rw-r--r-- 1 pi pi 756072 4月 14 2019 DejaVuSans.ttf

340 -rw-r--r-- 1 pi pi 347064 4月 14 2019 DejaVuSerif-BoldItalic.ttf

348 -rw-r--r-- 1 pi pi 355692 4月 14 2019 DejaVuSerif-Bold.ttf

16 -rw-r--r-- 1 pi pi 14300 4月 14 2019 DejaVuSerifDisplay.ttf

340 -rw-r--r-- 1 pi pi 345612 4月 14 2019 DejaVuSerif-Italic.ttf

372 -rw-r--r-- 1 pi pi 379740 4月 14 2019 DejaVuSerif.ttf

8 -rw-r--r-- 1 pi pi 4816 4月 14 2019 LICENSE_DEJAVU

8 -rw-r--r-- 1 pi pi 5475 4月 14 2019 LICENSE_STIX

4 -rw-r--r-- 1 pi pi 988 4月 14 2019 local.conf

21160 -rw-r--r-- 1 pi pi 21663376 3月 5 13:10 msj.ttf　　　

180 -rw-r--r-- 1 pi pi 181152 4月 14 2019 STIXGeneralBolIta.ttf

232 -rw-r--r-- 1 pi pi 237360 4月 14 2019 STIXGeneralBol.ttf

172 -rw-r--r-- 1 pi pi 175040 4月 14 2019 STIXGeneralItalic.ttf

440 -rw-r--r-- 1 pi pi 448228 4月 14 2019 STIXGeneral.ttf

44 -rw-r--r-- 1 pi pi 41272 4月 14 2019 STIXNonUniBolIta.ttf

32 -rw-r--r-- 1 pi pi 30512 4月 14 2019 STIXNonUniBol.ttf

48 -rw-r--r-- 1 pi pi 46752 4月 14 2019 STIXNonUniIta.ttf

60 -rw-r--r-- 1 pi pi 59108 4月 14 2019 STIXNonUni.ttf

16 -rw-r--r-- 1 pi pi 13656 4月 14 2019 STIXSizFiveSymReg.ttf

12 -rw-r--r-- 1 pi pi 12228 4月 14 2019 STIXSizFourSymBol.ttf

16 -rw-r--r-- 1 pi pi 15972 4月 14 2019 STIXSizFourSymReg.ttf

16 -rw-r--r-- 1 pi pi 12556 4月 14 2019 STIXSizOneSymBol.ttf

20 -rw-r--r-- 1 pi pi 19760 4月 14 2019 STIXSizOneSymReg.ttf

12 -rw-r--r-- 1 pi pi 12192 4月 14 2019 STIXSizThreeSymBol.ttf

16 -rw-r--r-- 1 pi pi 15836 4月 14 2019 STIXSizThreeSymReg.ttf

12 -rw-r--r-- 1 pi pi 12116 4月 14 2019 STIXSizTwoSymBol.ttf

16 -rw-r--r-- 1 pi pi 15704 4月 14 2019 STIXSizTwoSymReg.ttf

可見 msj.ttf 已放進 ttf 子目錄了.

2. 編輯 matplotlib 字型設定檔 :

使用 nano 編輯 matplotlib 設定檔 :

pi@raspberrypi:~ $ nano .local/lib/python3.5/site-packages/matplotlib/mpl-data/matplotlibrc

找到 '#font.family: sans-serif' 這一列, 把 font.family 前面的 # 刪除, 再往下一點找到 '#font.serif :' 這一列, 同樣是把前面的 # 刪除, 而且在冒號後面添加 'Microsoft JhengHei,' :

改好後按 Ctrl+O, 再按 Ctrl+X 存檔後跳出 nano.

3. 刪除 matplotlib 快取檔 (cache) :

快取目錄位於 home 的 .cache 資料夾下, 必須用 rm -rf 指令刪除其中的 matplotlib 快取資料夾, 因為快取中存放的是之前純英文的字型, 如果不刪除的話, 執行 Matplotlib 繪圖程式時會直接去抓原本的快取, 必須刪除讓它重新建立快取才能抓到新增的中文字型檔 :

pi@raspberrypi:~ $ ls -ls .cache

總計 28

4 drwx------ 3 pi pi 4096 4月 5 2019 chromium

4 drwxr-xr-x 2 pi pi 4096 4月 5 2019 fontconfig

4 drwxr-xr-x 3 pi pi 4096 11月 13 2018 lxsession

4 drwxr-xr-x 3 pi pi 4096 3月 5 08:01 matplotlib

4 drwx------ 2 pi pi 4096 3月 5 17:17 menus

4 drwxr-xr-x 3 pi pi 4096 3月 5 17:17 openbox

4 drwx------ 4 pi pi 4096 4月 5 2019 pip

pi@raspberrypi:~/.cache $ rm -rf .cache/matplotlib

經過上面三道程序後, 只要在程式中用 plt.rcParams() 指定微軟正黑體就可以在 Matplotlib 繪製的圖形中顯示中文了, 例如 :

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["font.sans-serif"]=["Microsoft JhengHei"] # 使用微軟正黑體

week=['日','一','二','三','四','五','六']

temperature=[25.4, 23.7, 28.6, 29.2, 24.8, 22.5, 21.9]

plt.plot(week, temperature)

plt.title('溫度變化圖')

plt.xlabel('星期')

plt.ylabel('攝氏')

plt.show()

注意, 也可以用 plt.rcParams["font.family"]=["Microsoft JhengHei"], 結果如下 :

Bingo! 終於搞定了, 以後我的自動機就能用 matplotlib 產生含有中文的圖形了.

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