Компьютерный шрифт

Сравнение печатной (вверху) и цифровой (внизу) версий Perpetua.

реализуется Компьютерный шрифт как файл цифровых данных, содержащий набор графически связанных глифов . Компьютерный шрифт проектируется и создается с помощью редактора шрифтов . Компьютерный шрифт, специально разработанный для экрана компьютера, а не для печати, является экранным шрифтом .

В терминологии подвижного металлического шрифта шрифт — это набор частей подвижного шрифта определенной гарнитуры , размера, ширины, веса, наклона и т. д. (например, Gill Sans жирный 12 пунктов или Century Expanded 14 пунктов), и Гарнитура относится к коллекции родственных шрифтов разных стилей и размеров (например, все разновидности Gill Sans ). В HTML , CSS и связанных с ними технологиях атрибут семейства шрифтов относится к цифровому эквиваленту гарнитуры. С 1990-х годов многие люди за пределами полиграфической отрасли использовали слово «шрифт как синоним шрифта » .

Существует три основных типа форматов данных файлов компьютерных шрифтов:

Растровые шрифты состоят из матрицы точек или пикселей, представляющих изображение каждого глифа каждой грани и размера.
В векторных шрифты , а иногда и как синонимы шрифтах (включая контурные ) используются кривые Безье , инструкции по рисованию и математические формулы для описания каждого глифа, что позволяет масштабировать контуры символов до любого размера.
Штриховые шрифты используют серию заданных линий и дополнительную информацию для определения размера и формы линии в определенном шрифте, что вместе определяет внешний вид глифа.

Растровые шрифты быстрее и проще создавать в компьютерном коде, чем другие типы шрифтов, но они не масштабируются: для растрового шрифта требуется отдельный шрифт для каждого размера. ^[1] Размер контурных и штриховых шрифтов можно изменить в одном шрифте, заменяя компоненты каждого глифа разными размерами, но их сложнее визуализировать на экране или в печати, чем растровые шрифты, поскольку для рендеринга растровых изображений для отображения на экране требуется дополнительный компьютерный код. и в печати. Хотя все типы шрифтов все еще используются, большинство шрифтов, используемых сегодня на компьютерах, являются контурными.

Шрифты могут быть моноширинными (т.е. каждый символ отображается на постоянном расстоянии от предыдущего символа, рядом с которым он находится при рисовании) или пропорциональным (каждый символ имеет свою ширину). Однако конкретное приложение для обработки шрифтов может повлиять на интервал, особенно при выравнивании текста .

Типы шрифтов

Растровые шрифты

Растровый шрифт — это шрифт, в котором каждый глиф хранится в виде массива пикселей (то есть растрового изображения ). Менее известен как растровый шрифт или пиксельный шрифт. Растровые шрифты — это просто коллекции растровых изображений глифов. Для каждого варианта шрифта существует полный набор изображений глифов, каждый набор содержит изображение каждого символа. Например, если шрифт имеет три размера и любую комбинацию жирного и курсива, то должно быть 12 полных наборов изображений.

К преимуществам растровых шрифтов относятся:

Чрезвычайно быстрый и простой рендеринг
Легче создать, чем другие виды.
Немасштабированные растровые шрифты всегда дают одинаковый результат при отображении на одном и том же дисплее.
Лучше всего подходит для дисплеев очень низкого качества или небольшого размера, где шрифт необходимо точно настроить для четкого отображения.

Основным недостатком растровых шрифтов является то, что визуальное качество имеет тенденцию быть плохим при масштабировании или ином преобразовании по сравнению с контурными и штриховыми шрифтами, а предоставление множества оптимизированных и специально созданных размеров одного и того же шрифта значительно увеличивает использование памяти. Самые ранние растровые шрифты были доступны только в определенных оптимизированных размерах, таких как 8, 9, 10, 12, 14, 18, 24, 36, 48, 72 и 96 точек (при разрешении 96 точек на дюйм ), часто доступны пользовательские шрифты. только одного определенного размера, например шрифта заголовка размером всего 72 пункта.

Ограниченная вычислительная мощность и память ранних компьютерных систем вынуждали использовать исключительно растровые шрифты. Улучшения в аппаратном обеспечении позволили заменить их контурными или штриховыми шрифтами в тех случаях, когда желательно произвольное масштабирование, но растровые шрифты по-прежнему широко используются во встроенных системах и в других местах, где скорость и простота считаются важными.

Растровые шрифты используются в консоли Linux , Windows консоли восстановления и встроенных системах . В старых матричных принтерах использовались растровые шрифты; часто хранится в памяти принтера и адресуется драйвером печати компьютера . крестиком можно использовать растровые шрифты В вышивке .

Нарисовать строку с использованием растрового шрифта означает последовательно выводить растровые изображения каждого символа, содержащегося в строке, выполняя посимвольный отступ.

Монохромные шрифты по сравнению со шрифтами с оттенками серого

Цифровые растровые шрифты (и окончательная визуализация векторных шрифтов ) могут использовать монохромный цвет или оттенки серого . Последний является сглаженным . При отображении текста операционная система обычно правильно представляет «оттенки серого» как промежуточные цвета между цветом шрифта и цветом фона. Однако если текст представлен в виде изображения с прозрачным фоном, «оттенки серого» требуют формата изображения, допускающего частичную прозрачность .

Масштабирование

Растровые шрифты лучше всего выглядят в исходном размере в пикселях . Некоторые системы, использующие растровые шрифты, могут создавать некоторые варианты шрифтов алгоритмически. Например, оригинальный компьютер Apple Macintosh мог создавать жирный шрифт, расширяя вертикальные штрихи, и наклонять, сдвигая изображение. При неродных размерах многие системы рендеринга текста выполняют передискретизацию ближайшего соседа , создавая неровные края. Более продвинутые системы выполняют сглаживание для растровых шрифтов, размер которых не соответствует размеру, запрашиваемому приложением. Этот метод хорошо подходит для уменьшения размера шрифта, но не подходит для увеличения размера, поскольку он имеет тенденцию размывать края. Некоторые графические системы, использующие растровые шрифты, особенно эмуляторы , применяют чувствительные к кривой нелинейные алгоритмы повторной выборки, такие как 2xSaI или hq3x, к шрифтам и другим растровым изображениям, что позволяет избежать размытия шрифта, внося при этом небольшие нежелательные искажения при умеренном увеличении размера.

Разница между растровыми и контурными шрифтами аналогична разнице между форматами файлов растровых и векторных изображений. Растровые шрифты аналогичны форматам изображений, таким как Windows Bitmap (.bmp), Portable Network Graphics (.png) и Tagged Image Format (.tif или .tiff), в которых данные изображения хранятся в виде сетки пикселей, в некоторых случаях со сжатием. . Форматы контурных или штриховых изображений, такие как формат метафайла Windows (.wmf) и формат масштабируемой векторной графики (.svg), хранят инструкции по рисованию изображения в виде линий и кривых, а не сохраняют само изображение.

Программа «Трассировка» может следовать контуру растрового шрифта высокого разрешения и создавать начальный контур, который разработчик шрифтов использует для создания контурного шрифта, полезного в таких системах, как PostScript или TrueType . Контурные шрифты легко масштабируются без неровных краев и размытия.

Форматы растровых шрифтов

Портативный скомпилированный формат (PCF)
Формат распределения растровых изображений глифов (BDF)
Обычный формат сервера (SNF)
Шрифт DECWindows (DWF)
Формат Sun X11/NewWS (BF, AFM)
Растровый шрифт Microsoft Windows (FON)
Шрифт Amiga, ColorFont, AnimFont
Шрифт ByteMap (BMF) ^[2]
Экранный шрифт ПК (PSF)
Масштабируемый экранный шрифт (SFN, также поддерживает контурные шрифты)
Упакованный растровый файл растрового шрифта для драйверов TeX DVI (PK)
FZX — пропорциональный растровый шрифт для ZX Spectrum. ^[3]

Контурные шрифты

Контурные шрифты или векторные шрифты представляют собой наборы векторных изображений , состоящих из линий и кривых, определяющих границы глифов . Ранние векторные шрифты использовались векторными мониторами и векторными плоттерами с использованием собственных внутренних шрифтов, обычно с тонкими одиночными штрихами вместо толсто обведенных глифов. Появление настольных издательских систем привело к необходимости разработки общего стандарта для интеграции графического интерфейса пользователя первых компьютеров Macintosh и лазерных принтеров . Для описания технологии интеграции использовался термин WYSIWYG (что видишь, то и получаешь). Этот общий стандарт был (и остается ^{[ когда? ]}) Adobe PostScript . ^{[ нужна ссылка ]} Примеры контурных шрифтов: шрифты PostScript Type 1 и Type 3 , TrueType , OpenType и Compugraphic .

Основное преимущество контурных шрифтов заключается в том, что, в отличие от растровых шрифтов , они представляют собой набор линий и кривых, а не пикселей; их можно масштабировать, не вызывая пикселизации . Таким образом, символы контурного шрифта можно масштабировать до любого размера и иным образом трансформировать с более привлекательными результатами, чем растровые шрифты, но они требуют значительно большей обработки и могут привести к нежелательному рендерингу в зависимости от шрифта, программного обеспечения для рендеринга и выходного размера. Тем не менее, контурные шрифты при необходимости можно заранее преобразовать в растровые. Обратное преобразование значительно сложнее, поскольку растровые шрифты требуют эвристического алгоритма для угадывания и аппроксимации соответствующих кривых, если пиксели не образуют прямую линию.

У контурных шрифтов есть серьезная проблема: используемые ими кривые Безье не могут быть точно отображены на растровом дисплее (например, на большинстве компьютерных мониторов и принтеров), а их рендеринг может менять форму в зависимости от желаемого размера и положения. ^[4] такие меры, как подсказка шрифта Чтобы уменьшить визуальное воздействие этой проблемы, необходимо использовать , которая требует сложного программного обеспечения, которое сложно правильно реализовать. Многие современные настольные компьютерные системы включают в себя программное обеспечение для этого, но они используют значительно больше вычислительной мощности, чем растровые шрифты, и могут возникать незначительные дефекты рендеринга, особенно при небольших размерах шрифтов. Несмотря на это, они часто используются, поскольку люди часто считают возможность свободно масштабировать шрифты без какой-либо пикселизации достаточно важной, чтобы оправдать дефекты и повышенную вычислительную сложность .

Форматы контурных шрифтов

Шрифты типа 1 и типа 3

Шрифты Type 1 и Type 3 были разработаны Adobe для профессионального цифрового набора текста. При использовании PostScript глифы представляют собой контурные шрифты, описываемые кубическими кривыми Безье . Шрифты типа 1 были ограничены подмножеством языка PostScript и использовали систему подсказок Adobe, которая раньше была очень дорогой. Тип 3 допускал неограниченное использование языка PostScript, но не включал никакой подсказки, которая могла привести к видимым артефактам рендеринга на устройствах с низким разрешением (таких как компьютерные экраны и матричные принтеры).

Шрифты TrueType

TrueType — это система шрифтов, первоначально разработанная Inc. Apple Он был предназначен для замены шрифтов Type 1, которые многие считали слишком дорогими. В отличие от шрифтов Type 1, глифы TrueType описываются квадратичными кривыми Безье. В настоящее время он очень популярен, и существуют реализации для всех основных операционных систем.

Шрифты OpenType

OpenType — это интеллектуальная система шрифтов, разработанная Adobe и Microsoft . Шрифты OpenType содержат контуры в формате TrueType или CFF, а также широкий спектр метаданных.

Шрифты на основе штрихов

Контур глифа определяется вершинами отдельных контуров штрихов и соответствующими профилями штрихов. Траектории штрихов представляют собой своего рода топологический скелет глифа. Преимущества шрифтов на основе штрихов перед контурными шрифтами включают уменьшение количества вершин, необходимых для определения глифа, что позволяет использовать одни и те же вершины для создания шрифта с разной толщиной, шириной глифа или засечками с использованием разных правил обводки, а также соответствующая экономия размеров. Для разработчика шрифтов редактирование глифа посредством штриха проще и менее подвержено ошибкам, чем редактирование контуров. Система, основанная на штрихах, также позволяет масштабировать глифы по высоте или ширине без изменения толщины штрихов базовых глифов. Штриховые шрифты широко продаются на рынках Восточной Азии для использования на встроенных устройствах, но технология не ограничивается идеограммами .

В число коммерческих разработчиков входят Agfa Monotype (iType) и Type Solutions, Inc. (принадлежащая Bitstream Inc. ), которые независимо разработали типы шрифтов на основе штрихов и механизмы шрифтов.

Хотя Monotype и Bitstream заявляют об огромной экономии места при использовании шрифтов на основе штрихов в наборах символов Восточной Азии, большая часть экономии места достигается за счет создания составных глифов, что является частью спецификации TrueType и не требует подхода на основе штрихов.

Форматы шрифтов на основе штрихов

Metafont использует другой тип описания глифов. Как и TrueType, это система описания векторных шрифтов. Он рисует глифы, используя штрихи, полученные путем перемещения многоугольного или эллиптического пера, аппроксимированного многоугольником, по пути, состоящему из кубических составных кривых Безье и сегментов прямых линий, или путем заполнения таких путей. Хотя при обводке контура контур обводки фактически никогда не генерируется, этот метод не приводит к потере точности или разрешения. Метод, который использует Metafont, математически более сложен, поскольку параллельные кривые Безье могут быть алгебраическими кривыми 10-го порядка. ^[5]

В 2004 году DynaComware разработала DigiType — формат шрифтов, основанный на штрихах. В 2006 году создатели системы шрифтов Saffron анонсировали представление шрифтов на основе штрихов под названием Stylized Stroke Fonts (SSF) с целью обеспечить выразительность традиционных контурных шрифтов и небольшой объем памяти, занимаемый шрифтами на основе штрихов одинаковой ширины. шрифты (USF). ^[6]

AutoCAD использует SHX/SHP шрифты .

Подмножество

Типичный шрифт может содержать сотни или даже тысячи глифов, часто представляющих символы разных языков. Часто пользователям может понадобиться лишь небольшое подмножество доступных им глифов. Поднабор — это процесс удаления ненужных глифов из файла шрифта, обычно с целью уменьшения размера файла. Это особенно важно для веб-шрифтов, поскольку уменьшение размера файла часто означает сокращение времени загрузки страницы и нагрузки на сервер. Альтернативно, шрифты могут выпускаться в разных файлах для разных регионов мира, хотя с распространением формата OpenType это становится все более редким явлением.

См. также

Adobe Systems, Inc. против Southern Software, Inc. , дело окружного суда США о защите авторских прав на компьютерные шрифты
Расширенная типографика Apple
Отобразить шрифт
Кернинг
Хинтинг шрифта
Шрифтлаб
ШрифтФордж
FreeType
Защита интеллектуальной собственности шрифтов
Список шрифтов
OpenType
Гарнитура
верстка
TeX , LaTeX и MetaPost.
Saffron Type System — высококачественный механизм рендеринга текста со сглаживанием.
Гарнитуры Юникода
Веб-типографика включает методы встраивания шрифтов в веб-сайты.

Ссылки

^ Грубер, Джон. «Анти-антиалиасинг» . Дерзкий огненный шар . Архивировано из оригинала 1 сентября 2015 г. Проверено 5 сентября 2015 г.
^ «BMF — формат шрифта ByteMap» . БМФ . Проверено 9 июня 2019 г.
^ Эйнар Саукас и Эндрю Оуэн (12 июня 2013 г.). «FZX: новый стандартный формат и драйвер для пропорциональных шрифтов» . п. 1.
^ Штамм, Бит (25 марта 1998 г.). «Растровая трагедия в низком разрешении» . Майкрософт . Архивировано из оригинала 19 февраля 2016 г. Проверено 10 августа 2015 г.
^ Марк Килгард (10 апреля 2012 г.). «Векторная графика и рендеринг пути» . п. 28. Архивировано из оригинала 13 августа 2014 г. Проверено 19 августа 2014 г.
^ Якубяк, Елена Дж.; Перри, Рональд Н.; Фрискен, Сара Ф. Улучшенное представление шрифтов на основе штрихов . СИГГРАФ 2006.

Дальнейшее чтение

Райт, Т. (1998). «История и технология компьютерных шрифтов» . IEEE Анналы истории вычислений . 20 (2): 30–34. дои : 10.1109/85.667294 .

Внешние ссылки

Часто задаваемые вопросы по поиску шрифтов (Microsoft)
Глава Font Technologies в Font-HOWTO LDP
Руководство по шрифтам Microsoft
Глоссарий шрифтовых терминов. Более 50 статей с полезной диаграммой.

[Anti-Anti-Aliasing-1] Грубер, Джон. «Анти-антиалиасинг» . Дерзкий огненный шар . Архивировано из оригинала 1 сентября 2015 г. Проверено 5 сентября 2015 г.

[2] «BMF — формат шрифта ByteMap» . БМФ . Проверено 9 июня 2019 г.

[FZX-3] Эйнар Саукас и Эндрю Оуэн (12 июня 2013 г.). «FZX: новый стандартный формат и драйвер для пропорциональных шрифтов» . п. 1.

[4] Штамм, Бит (25 марта 1998 г.). «Растровая трагедия в низком разрешении» . Майкрософт . Архивировано из оригинала 19 февраля 2016 г. Проверено 10 августа 2015 г.

[Kilgard-5] Марк Килгард (10 апреля 2012 г.). «Векторная графика и рендеринг пути» . п. 28. Архивировано из оригинала 13 августа 2014 г. Проверено 19 августа 2014 г.

[6] Якубяк, Елена Дж.; Перри, Рональд Н.; Фрискен, Сара Ф. Улучшенное представление шрифтов на основе штрихов . СИГГРАФ 2006.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]