Компьютерный шрифт - Computer font

Эта статья о технологии шрифтов. Для получения информации о типографском оформлении отдельных наборов шрифтов см. Гарнитура .
Сравнение печатной (вверху) и цифровой (внизу) версий Perpetua

Компьютерный шрифт реализован в виде цифрового файла данных , содержащего набор графически связанных глифов . Компьютерный шрифт разработан и создан с помощью редактора шрифтов . Компьютерный шрифт, специально разработанный для экрана компьютера, а не для печати, является экранным шрифтом .

В терминологии подвижного типа металла , A шрифт представляет собой набор частей подвижного типа в конкретных гарнитурах , размер, ширина, вес, наклон и т.д. (например, Gill Sans жирного шрифта 12 точки или век Expanded 14 точки), и гарнитура относится к коллекции связанных шрифтов через стили и размеры (например, все разновидности Gill Sans ). В HTML , CSS и родственных технологиях атрибут семейства шрифтов относится к цифровому эквиваленту гарнитуры шрифта. С 1990 - х годов, многие люди используют слово шрифт как синоним для шрифта .

Существует три основных типа форматов данных файлов компьютерных шрифтов:

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

Растровые шрифты быстрее и проще создавать в компьютерном коде, чем другие типы шрифтов, но они не масштабируемы: растровый шрифт требует отдельного шрифта для каждого размера. Контурные и штриховые шрифты можно изменить в одном шрифте, заменив компоненты каждого глифа разными размерами, но их сложнее отобразить на экране или в печати, чем растровые шрифты, поскольку они требуют дополнительного компьютерного кода для визуализации растровых изображений для отображения на экране. 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, с которым он находится рядом во время рисования) или пропорциональным (каждый символ имеет свою ширину). Однако конкретное приложение для обработки шрифтов может влиять на интервал, особенно при выравнивании текста .

Типы шрифтов

Растровые шрифты

Ассортимент растровых шрифтов из первой версии операционной системы Macintosh

Растровый шрифт - это шрифт, в котором каждый глиф хранится в виде массива пикселей (то есть растрового изображения ). Он менее известен как растровый шрифт или пиксельный шрифт. Растровые шрифты - это просто наборырастровых изображенийглифов. Для каждого варианта шрифта существует полный набор изображений глифов, каждый из которых содержит изображение для каждого символа. Например, если шрифт имеет три размера и любую комбинацию полужирного и курсивного начертания, то должно быть 12 полных наборов изображений.

К преимуществам растровых шрифтов относятся:

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

Основным недостатком растровых шрифтов является то, что визуальное качество имеет тенденцию к снижению при масштабировании или ином преобразовании по сравнению с контурными и штриховыми шрифтами, а предоставление множества оптимизированных и специально разработанных 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 ), с часто доступными пользовательскими шрифтами. только одного определенного размера, например, шрифт заголовка всего 72 пункта.

Ограниченная вычислительная мощность и ограниченная память ранних компьютерных систем вынуждали использовать только растровые шрифты. Усовершенствования 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 других местах, где скорость и простота считаются важными.

Растровые шрифты используются в консоли Linux, консоли восстановления Windows и встроенных системах . Старые матричные принтеры использовали растровые шрифты; часто хранятся в памяти принтера и адресуются драйвером печати компьютера . При вышивании крестиком можно использовать растровые шрифты .

Рисование строки с использованием растрового шрифта означает последовательный вывод растровых изображений каждого символа, который содержит строка, с посимвольным отступом.

Монохромные шрифты против шрифтов с оттенками серого

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

Масштабирование

Растровые шрифты лучше всего выглядят с их собственным размером в пикселях . Некоторые системы, использующие растровые шрифты, могут создавать некоторые варианты шрифтов алгоритмически. Например, оригинальный компьютер Apple Macintosh мог выдавать жирный шрифт за счет расширения вертикальных штрихов и наклонный за счет обрезки изображения. При нестандартных размерах многие системы рендеринга текста выполняют передискретизацию ближайшего соседа, создавая грубые неровные края. Более продвинутые системы выполняют сглаживание растровых шрифтов, размер которых не соответствует размеру, запрашиваемому приложением. Этот метод хорошо работает для уменьшения шрифта, но не так хорошо для увеличения размера, так как он имеет тенденцию размывать края. Некоторые графические системы, использующие растровые шрифты, особенно эмуляторы , применяют чувствительные к кривым нелинейные алгоритмы передискретизации , такие как 2xSaI или hq3x, для шрифтов и других растровых изображений, что позволяет избежать размытия шрифта и вносить небольшие нежелательные искажения при умеренном увеличении размера.

Разница между растровыми шрифтами и контурными шрифтами аналогична разнице между форматами файлов растровых и векторных изображений. Растровые шрифты похожи на форматы изображений, такие 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 Windows Metafile (.wmf) и формат масштабируемой векторной графики (.svg), хранят инструкции в форме линий и кривых о том, как рисовать изображение, а не сохранять само изображение.

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

Форматы растровых шрифтов

Цветной растровый шрифт для ОС Amiga

Контурные шрифты

Контурные шрифты или векторные шрифты - это коллекции векторных изображений , состоящих из линий и кривых, определяющих границу глифов . Ранние векторные шрифты использовались векторными мониторами и векторными плоттерами с использованием собственных внутренних шрифтов, обычно с тонкими одиночными штрихами вместо толстых обведенных глифов. С появлением настольных издательских систем возникла потребность в общем стандарте для интеграции графического пользовательского интерфейса первых Macintosh и лазерных принтеров . Термин для описания технологии интеграции был WYSIWYG («Что видишь, то и получаешь»). Этим общим стандартом был (и остается) Adobe PostScript . Примеры контурных шрифтов: шрифты PostScript Type 1 и Type 3 , TrueType , OpenType и Compugraphic .

Основное преимущество контурных шрифтов состоит в том, что, в отличие от растровых шрифтов , они представляют собой набор линий и кривых, а не пикселей; их можно масштабировать, не вызывая пикселизации . Следовательно, символы контурного шрифта можно масштабировать до любого размера и иным образом преобразовывать с более привлекательными результатами, чем растровые шрифты, но они требуют значительно большей обработки и могут приводить к нежелательной визуализации в зависимости от шрифта, программного обеспечения для визуализации и размера вывода. Даже в этом случае контурные шрифты можно заранее преобразовать в растровые шрифты, если это необходимо. Обратное преобразование значительно сложнее, поскольку растровые шрифты требуют эвристического алгоритма для угадывания и аппроксимации соответствующих кривых, если пиксели не образуют прямую линию.

Контурные шрифты имеют серьезную проблему в том, что используемые ими кривые Безье не могут быть точно отображены на растровом дисплее (например, на большинстве компьютерных мониторов и принтеров), а их визуализация может изменять форму в зависимости от желаемого размера и положения. Чтобы уменьшить визуальное воздействие этой проблемы, необходимо использовать такие меры, как хинтинг шрифтов , для чего требуется сложное программное обеспечение, которое трудно реализовать правильно. Многие современные настольные компьютерные системы включают программное обеспечение для этого, но они используют значительно большую вычислительную мощность, чем растровые шрифты, и могут быть незначительные дефекты рендеринга, особенно при малых размерах шрифтов. Несмотря на это, они часто используются, потому что люди часто считают время обработки и дефекты приемлемыми по сравнению с возможностью свободного масштабирования шрифтов.

Форматы шрифтов контура

Шрифты Type 1 и Type 3

Шрифты Type 1 и Type 3 были разработаны Adobe для профессионального цифрового набора. Используя PostScript , глифы представляют собой контурные шрифты, описываемые кубическими кривыми Безье . Шрифты Type 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 содержал никаких подсказок, которые могли привести к видимым артефактам рендеринга на устройствах с низким разрешением (таких как экраны компьютеров и матричные принтеры).

Шрифты TrueType

TrueType является системным шрифтом , первоначально разработанный Apple Inc . Он был предназначен для замены шрифтов Type 1, которые, по мнению многих, были 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 система смарт- шрифтов, разработанная Adobe и Microsoft . Шрифты OpenType содержат контуры в формате TrueType или CFF вместе с широким набором метаданных.

Шрифты на основе штрихов

С помощью шрифтов на основе обводки одни и те же пути обводки могут быть заполнены разными профилями обводки, что приводит к различным визуальным формам без необходимости указывать положения вершин каждого контура, как в случае с контурными шрифтами.

Контур глифа определяется вершинами отдельных контуров обводки и соответствующими профилями обводки. Пути обводки представляют собой своего рода топологический каркас глифа. Преимущества штриховых шрифтов по сравнению с контурными шрифтами включают уменьшение количества вершин, необходимых для определения глифа, возможность использования одних и тех же вершин для создания шрифта с другим весом, шириной глифа или засечками с использованием разных правил обводки и связанных экономия размера. Для разработчика шрифтов редактирование глифа по штриху проще и менее подвержено ошибкам, чем редактирование контуров. Система на основе обводки также позволяет масштабировать глифы по высоте или ширине без изменения толщины обводки базовых глифов. Шрифты на основе штрихов широко продаются на рынках Восточной Азии для использования во встроенных устройствах, но технология не ограничивается идеограммами .

Среди коммерческих разработчиков были Agfa Monotype (iType), Type Solutions, Inc. (принадлежит Bitstream Inc. ) (Font Fusion (FFS), btX2), Fontworks (Gaiji Master), которые независимо друг от друга разработали типы шрифтов на основе штрихов и механизмы шрифтов.

Хотя Monotype и Bitstream заявили об огромной экономии места с использованием штриховых шрифтов в наборах символов Восточной Азии, большая часть экономии пространства достигается за счет создания составных глифов, которые являются частью спецификации TrueType и не требуют подхода на основе штрихов.

Форматы шрифтов на основе штрихов

Metafont использует другое описание глифов. Как и TrueType, это система описания векторных шрифтов. Он рисует глифы, используя штрихи, полученные путем перемещения многоугольного или эллиптического пера, аппроксимированного многоугольником, вдоль пути, составленного из кубических составных кривых Безье и сегментов прямых линий, или путем заполнения таких путей. Хотя при обводке контура огибающая обводки на самом деле никогда не создается, этот метод не вызывает потери точности или разрешения. Метод, который использует Metafont, более сложен с математической точки зрения, поскольку параллельные кривые Безье могут быть алгебраическими кривыми 10-го порядка.

В 2004 году DynaComware разработала DigiType, штриховой формат шрифта. В 2006 году создатели Saffron Type System объявили о представлении штриховых шрифтов под названием Stylized Stroke Fonts (SSF) с целью обеспечения выразительности традиционных контурных шрифтов и небольшого объема памяти при использовании штриховых шрифтов одинаковой ширины. шрифты (USF).

AutoCAD использует шрифты SHX / SHP .

Подмножество

Типичный шрифт может содержать сотни или даже тысячи глифов, часто представляющих символы из разных языков. Часто пользователям может потребоваться лишь небольшое подмножество доступных им глифов. Подмножество - 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. В качестве альтернативы шрифты могут выпускаться в разных файлах для разных регионов мира, хотя с распространением формата OpenType это становится все более редкостью.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки