How Emoji Fonts Work: COLR, CBDT, sbix, and SVG Font Tables

How EmojiEmoji
Từ tiếng Nhật (絵文字) có nghĩa là 'ký tự hình ảnh' — các ký hiệu đồ họa nhỏ dùng trong giao tiếp kỹ thuật số để diễn đạt ý tưởng, cảm xúc và sự vật.
Fonts Work

Standard OpenTypeOpenType
Định dạng font chữ do Microsoft và Adobe phát triển, hỗ trợ hiển thị emoji màu thông qua nhiều công nghệ bảng màu.
fonts store glyphs as monochrome vector outlines. Emoji fonts break this model completely — they need full-color, high-detail images at multiple sizes. Four different technical approaches have emerged to solve this problem, each with different trade-offs in quality, scalability, and platform compatibility.

The Core Challenge

A regular font glyph is a set of Bézier curves colored by the application. An emoji glyph needs:

  • Full RGB (or RGBA) color information
  • Multiple levels of detail at different sizes
  • Complex compositions (e.g., skin tones, hair colors)
  • Support for sequences of multiple code points

OpenType addresses this with four color font specifications, each stored in dedicated font tables.

COLR/CPALCOLR/CPAL (COLR)
Bảng font màu OpenType định nghĩa emoji dưới dạng các hình dạng vector được xếp lớp với bảng màu, được Windows và Chrome sử dụng.
: Layered Vector Glyphs

Used by: Segoe UI Emoji (Windows), Noto Color EmojiColor Emoji
Emoji đầy màu sắc được hiển thị bằng hình ảnh bitmap hoặc đồ họa vector màu, trái ngược với cách hiển thị đơn sắc kiểu văn bản.
(recent versions), TwemojiTwemoji
Bộ emoji mã nguồn mở ban đầu được Twitter tạo ra, cung cấp các tài nguyên emoji SVG và PNG có thể dùng trong bất kỳ dự án nào.
Mozilla

COLR (Color Table) and CPAL (Color Palette Table) work together. A COLR glyph is composed of multiple layers, each a monochrome glyph from the font's regular outline table, filled with a color from the CPAL palette.

COLRv0 (Original)

The original COLR format (v0) supports flat fills only — no gradients, no composite modes.

Glyph "😀" decomposition in COLRv0:
  Layer 1: circle_outline  → color[0] = #FFCC33 (yellow)
  Layer 2: eyes_outline    → color[1] = #000000 (black)
  Layer 3: smile_outline   → color[2] = #000000 (black)
  Layer 4: cheeks_outline  → color[3] = #FF9966 (orange-pink)

COLRv1 (2021)

COLRv1 extends COLR with gradients, composite modes, variable fonts, and parametric color palettes. This enables:

  • Smooth gradients (linear, radial, sweep)
  • Blend modes (screen, multiply, etc.)
  • Font variation axes (including color axes)
# Inspect a COLR font with fonttools
pip install fonttools

from fontTools.ttLib import TTFont
font = TTFont("NotoColorEmoji-Regular.ttf")

# Check for COLR table
if "COLR" in font:
    colr = font["COLR"]
    print(f"COLR version: {colr.version}")
    # List glyphs with color definitions
    if colr.version == 1:
        for glyph_name in list(colr.table.BaseGlyphList.BaseGlyphPaintRecord)[:5]:
            print(glyph_name)

Advantages of COLR

  • Scalable: Vector-based, renders sharply at any size
  • Small file size: Shares glyph outlines across variations
  • Variable font compatible: Supports wght, ital, and custom axes
  • COLRv1: Supported in Chrome 98+, Firefox 105+, macOS Ventura+

CBDT/CBLCCBDT/CBLC (CBDT)
Color Bitmap Data Table và Color Bitmap Location Table — các bảng OpenType dùng để nhúng emoji bitmap màu vào trong các tệp font.
: Bitmap EmojiBitmap Emoji
Emoji được hiển thị dưới dạng hình ảnh dựa trên pixel ở độ phân giải cố định, lưu trữ dưới dạng PNG hoặc định dạng raster tương tự trong tệp font.

Used by: Noto Color Emoji (older versions), Android emoji fontEmoji Font
Tệp font kỹ thuật số chứa các thiết kế glyph emoji màu, sử dụng các công nghệ như COLR, CBDT, SVG hoặc sbix để hiển thị.

CBDT (Color Bitmap Data Table) stores PNG or JPEG images directly in the font file. CBLC (Color Bitmap Location Table) provides an index of bitmap locations at different sizes.

CBLC structure:
  Size 16×16 → offset → CBDT PNG data
  Size 32×32 → offset → CBDT PNG data
  Size 64×64 → offset → CBDT PNG data
  Size 128×128 → offset → CBDT PNG data

Inspecting CBDT with fonttools

from fontTools.ttLib import TTFont
import io
from PIL import Image

font = TTFont("NotoColorEmoji.ttf")

# Extract the 128px bitmap for 😀
cblc = font["CBLC"]
cbdt = font["CBDT"]

# Find the glyph name for U+1F600
glyph_name = font.getBestCmap()[0x1F600]  # "emoji_u1f600"

# Access strike data (128px size)
for strike in cblc.strikes:
    if strike.bitmapSizeTable.ppemX == 128:
        if glyph_name in strike.indexSubTables[0].names:
            # Extract PNG bytes from CBDT
            bitmap_data = cbdt.strikeData[strike][glyph_name]
            img = Image.open(io.BytesIO(bitmap_data.data))
            img.save("grinning_face_128.png")
            break

Disadvantages of CBDT

  • Large file size: Noto Color Emoji is ~10MB because it stores PNGs at multiple sizes
  • Fixed resolution: Looks blurry at sizes not pre-baked into the font
  • No variable font support: Cannot animate or vary parameters

sbix: Apple's Bitmap Approach

Used by: Apple Color Emoji (macOS, iOS)

The sbix (Standard Bitmap Graphics) table is Apple's proprietary format. It stores PNG (or TIFF, JPEG) images per glyph, per size strike, similar to CBDT but with Apple-specific extensions.

sbix strikes (Apple Color Emoji):
  20px, 32px, 40px, 48px, 64px, 96px, 160px
  Each size contains PNG data per emoji glyph

Apple Color Emoji is not publicly distributable (it is part of macOS/iOS). You can inspect it on a Mac:

# Location of Apple Color Emoji on macOS
ls /System/Library/Fonts/Apple\ Color\ Emoji.ttc

# Extract info with fonttools
python3 -c "
from fontTools.ttLib import TTFont
font = TTFont('/System/Library/Fonts/Apple Color Emoji.ttc', fontNumber=0)
if 'sbix' in font:
    sbix = font['sbix']
    print(f'sbix strikes: {[s.ppem for s in sbix.strikes]}')
    print(f'Number of glyphs: {len(sbix.strikes[0].glyphs)}')
"

sbix Scalability

Apple augments sbix with vector outlines in the glyf table. The font renders the bitmap at small sizes and switches to a higher-resolution PNG at larger sizes. Some sbix glyphs also use dupe references to point to the same image in a different glyph.

SVG in OpenType

Used by: Older Firefox versions, some experimental fonts

The SVG table embeds SVG documents directly in the font, one per glyph or glyph range. This enables full SVG capabilities: gradients, filters, animations (in theory), and arbitrary paths.

from fontTools.ttLib import TTFont

font = TTFont("emoji-with-svg.ttf")
if "SVG " in font:
    svg_table = font["SVG "]
    for doc_list in svg_table.docList:
        svg_data, start_glyph_id, end_glyph_id = doc_list
        print(f"SVG for glyph IDs {start_glyph_id}–{end_glyph_id}")
        print(svg_data[:200])  # Print first 200 chars of SVG

SVG Table Status

Browser support for SVG-in-OpenType has narrowed. Firefox dropped it in favor of COLRv1. It is still available for specialized print applications (InDesign, Illustrator) that render color fonts via SVG.

Font Format Comparison

Format Scale File Size Browser Support Platform
COLRv0 Vector Small Excellent Windows, Linux, Web
COLRv1 Vector + gradients Small Chrome 98+, Firefox 105+ Windows, Linux, Web
CBDT/CBLC Bitmap Large (~10MB) Good Android, Web
sbix Bitmap Large Safari, Chrome macOS, iOS
SVG-OT Vector Medium Limited InDesign, legacy Firefox

Color Font Rendering in CSS

Modern browsers support color fonts via CSS @font-face without special declarations. The browser automatically selects the best color table it supports:

@font-face {
  font-family: "NotoColorEmoji";
  src: url("/fonts/NotoColorEmoji-Regular.ttf") format("truetype");
}

.emoji-display {
  font-family: "NotoColorEmoji", "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji";
  font-size: 32px;
  /* No special color-font CSS needed */
}

For COLRv1 specifically, you can control the active palette with font-palette:

.emoji-dark {
  font-palette: dark;
}

.emoji-custom {
  font-palette: --my-palette;
}

@font-palette-values --my-palette {
  font-family: "NotoColorEmoji";
  base-palette: 0;
  override-colors: 0 #ffcc00, 1 #ff6600;
}

Variable Color Fonts

COLRv1 enables a new class of fonts: variable color fonts, where color parameters can be animated or controlled by CSS:

@supports (font-variation-settings: "RNDM" 0) {
  .animated-emoji {
    animation: color-shift 2s infinite;
  }

  @keyframes color-shift {
    from { font-variation-settings: "FILL" 0; }
    to   { font-variation-settings: "FILL" 1; }
  }
}

The Bungee Color font and experimental emoji fonts from Google demonstrate this capability.

Practical Implications for Developers

  1. Bundle size: If embedding an emoji font in a web app, COLRv1 (Noto COLRv1) is significantly smaller than CBDT Noto (~2MB vsVariation Selector (VS)
    Các ký tự Unicode (VS-15 U+FE0E và VS-16 U+FE0F) xác định xem một ký tự được hiển thị dưới dạng văn bản (đơn sắc) hay emoji (có màu).
    ~10MB)
  2. Rendering consistency: For cross-platform consistency, use a bundled web font rather than relying on OS system fonts
  3. Subsetting: Use pyftsubset (fonttools) to extract only the emoji you need:
pyftsubset NotoColorEmoji.ttf \
  --unicodes="U+1F600,U+1F601,U+1F602,U+1F604" \
  --output-file="emoji-subset.ttf"

Explore More on EmojiFYI

Công cụ liên quan

🔀 So sánh nền tảng So sánh nền tảng
So sánh cách emoji hiển thị trên Apple, Google, Samsung, Microsoft và nhiều hơn nữa. Xem sự khác biệt trực quan cạnh nhau.
🔍 Trình phân tích chuỗi Trình phân tích chuỗi
Giải mã chuỗi ZWJ, modifier tông màu da, chuỗi phím và cặp cờ thành các thành phần riêng lẻ.

Thuật ngữ

Bitmap Emoji Bitmap Emoji
Emoji được hiển thị dưới dạng hình ảnh dựa trên pixel ở độ phân giải cố định, lưu trữ dưới dạng PNG hoặc định dạng raster tương tự trong tệp …
CBDT/CBLC (CBDT) CBDT/CBLC (CBDT)
Color Bitmap Data Table và Color Bitmap Location Table — các bảng OpenType dùng để nhúng emoji bitmap màu vào trong các tệp font.
Color Emoji Color Emoji
Emoji đầy màu sắc được hiển thị bằng hình ảnh bitmap hoặc đồ họa vector màu, trái ngược với cách hiển thị đơn sắc kiểu văn bản.
COLR/CPAL (COLR) COLR/CPAL (COLR)
Bảng font màu OpenType định nghĩa emoji dưới dạng các hình dạng vector được xếp lớp với bảng màu, được Windows và Chrome sử dụng.
Điểm mã Điểm mã
Giá trị số duy nhất được gán cho mỗi ký tự trong tiêu chuẩn Unicode, được viết theo định dạng U+XXXX (ví dụ: U+1F600 cho 😀).
Emoji Emoji
Từ tiếng Nhật (絵文字) có nghĩa là 'ký tự hình ảnh' — các ký hiệu đồ họa nhỏ dùng trong giao tiếp kỹ thuật số để diễn đạt ý tưởng, …
Emoji Font Emoji Font
Tệp font kỹ thuật số chứa các thiết kế glyph emoji màu, sử dụng các công nghệ như COLR, CBDT, SVG hoặc sbix để hiển thị.
OpenType OpenType
Định dạng font chữ do Microsoft và Adobe phát triển, hỗ trợ hiển thị emoji màu thông qua nhiều công nghệ bảng màu.
SVG trong OpenType (SVGinOT) SVG trong OpenType (SVGinOT)
Phương pháp nhúng tài liệu SVG (Scalable Vector Graphics) trực tiếp vào các tệp font OpenType để tạo emoji màu có thể mở rộng.
Twemoji Twemoji
Bộ emoji mã nguồn mở ban đầu được Twitter tạo ra, cung cấp các tài nguyên emoji SVG và PNG có thể dùng trong bất kỳ dự án nào.

Danh mục Emoji liên quan

Emoji liên quan

Bài viết liên quan