天城文基础及计算机处理方法

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文字特性

天城文（Devanagari）是诸多南亚语言采用的文字，其中最有名的当属大名鼎鼎的梵语（Sanskrit）。天城文作为婆罗米系元音附标文字，特点鲜明，下面介绍用计算机处理天城文所需的基础知识。

基本字符

Unicode为天城文分配的区间是U+0900-U+097F，共128个码位（code point），表示的基本字符分为如下几类：

  1. 辅音（consonants）字母。辅音字母附着一个固有元音/a/，比如字符क是Devanagari Letter KA，即表示/ka/而不是/k/。辅音字母和非独立元音组合在一起时，固有的元音会被替代。
  2. 独立元音（independent vowels）字母。可以单独出现的元音，如字符अ是Devanagari Letter A。独立元音用于书写以元音开头的音节。
  3. 非独立元音（dependent vowels）字母。非独立元音不会单独出现，而是基于基本形态和其他字母组合出现，基本形态可能会置于其他字母的左右上下方向。如字符ि是左侧非独立元音字符Devanagari Vowel Sign I，和辅音组合时形态上会叠加，如क + ि = कि，用拉丁字母转写表示就是I + KA = KI，即辅音字母和非独立元音组合时替代了固有元音。
  4. 半音（virama）符号。符号्的作用是抑制辅音的附着元音，क + ् = क्，KA + Virama = K，该符号很常见。
  5. 部分组合得到的辅音字母。有的辅音字母虽然从视觉上可看成多个基本单元的组合，但Unicode还是为它们分配了单独的码位。
  6. 其他特殊字符。如U+0900-U+0903，详情参考文档。

字素

字素（grapheme）可看成基本书写单元，要么是占单个码位的符号，要么是由多个码位构成的组合符号。本文中字素和基本书写单元表达相同的意义。例如，क和क्都是字素，其中क是单个码位，क्则由两个码位组合而成。但是非独立元音ि就不是字素，因为它和辅音字母组合后的书写形态才有意义。

天城文中有大量由辅音、非独立元音和特殊符号所组成的字素。如下字素均由两个码位组成，辅音字母分别位于组合后得到的基本书写单元的上下左右方向：गु = ग + ु ， धँ = ध + ँ ， यी = य + ी ， नि = न + ि 。

需要注意，Unicode字符中除了一些特殊符号和非独立元音字母外，其它可独立出现的字符也是基本书写单元。

合字

其间去除元音的连续辅音（或称为辅音丛）按照法则连写在一起，称为合字（ligature），如：थ्व = थ् + व ， न्त्य = न् + त् + य ， क्ष्म्य = क् + ष् + म् + य，合字表示由复辅音构成的音节。其中前面几个字符是利用virama符号去除固有元音后得到的死辅音（dead consonant），末尾是附着固有元音的活辅音（live consonant）。合字规则可看成是字素组合形成新的形态。

天城文的合写规则非常繁杂，详情可参考Devanagari conjuncts页面。单是由两个辅音构成的合字就有1296种，再加上由多个辅音构成的合字，总共至少超过1500种。一般来说，系统不会支持所有的合字，不同字体文件和应用软件所支持的类型和数量不同。

计算机处理

字符处理

下面的Python代码将U+0900-U+097F范围内的128个Unicode码位所对应的天城文字符打印出来：

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for c in range(0x0900, 0x0980):
    print(c, chr(c))

要想得到组成该单词的Unicode字符，可以用for语句遍历Unicode字符串：

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import unicodedata

sanskrit_text = u"संस्कृतम्"
for c in sanskrit_text:
    print(c, c.encode("unicode_escape"), unicodedata.name(c))

得到如下结果：

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स b'\\u0938' DEVANAGARI LETTER SA
ं b'\\u0902' DEVANAGARI SIGN ANUSVARA
स b'\\u0938' DEVANAGARI LETTER SA
् b'\\u094d' DEVANAGARI SIGN VIRAMA
क b'\\u0915' DEVANAGARI LETTER KA
ृ b'\\u0943' DEVANAGARI VOWEL SIGN VOCALIC R
त b'\\u0924' DEVANAGARI LETTER TA
म b'\\u092e' DEVANAGARI LETTER MA
् b'\\u094d' DEVANAGARI SIGN VIRAMA

一共由9个Unicode字符组成，还附有它们的Unicode编码和描述。反过来，我们可以将单个Unicode字符拼在一起，操作系统会有软件处理合写形态并正确显示：

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>>> print(u"\u0938\u0902\u0938\u094d\u0915\u0943\u0924\u092e\u094d")
संस्कृतम्

字符显示的过程

从上面的介绍可知，天城文字符根据上下文会改变形态。系统环境中的字体和应用程序的不同，以及字符之间的相对位置都会影响形态。由于很多字素和合写字符没有分配编码，因此计算机显示天城文的过程比较复杂，过程总结如下：

  1. 天城文文本在计算机中存储的内容是Unicode码，具体的存储形态与编码格式（如UTF-8）有关，解析编码格式即得到组成文本的Unicode码
  2. 字体文件提供字形（glyph），合字的字形都在字体文件中，但有些字素的字形不一定在字体文件中
  3. 系统软件根据规则将编码映射到字形，最后根据字形将字符显示在屏幕上。对于一些字素，将字形按一定规则重叠起来显示

汉字数量虽多，但Unicode为每个汉字都单独分配了编码，而且编码和字体文件中的字形是一一映射的关系，所以计算机显示汉字的过程比天城文要简单得多。

参考资料

  1. Devanagari Unicode Characters
  2. Unicode Standard Chapter 12.1
  3. What's the difference between a character, a code point, a glyph and a grapheme?
  4. python - Combining Devanagari characters - Stack Overflow