Czcionka komputerowa — Computer font

Porównanie drukowanej (górnej) i cyfrowej (dolnej) wersji Perpetua

Czcionki komputer jest realizowany jako cyfrowy plik danych zawierający zbiór graficznie związanych glifów . Czcionka komputerowa jest projektowana i tworzona przy użyciu edytora czcionek . Czcionka komputerowa zaprojektowana specjalnie dla ekranu komputera, a nie do drukowania, to czcionka ekranowa .

W terminologii ruchomej typu metalu , A czcionki jest zestaw części ruchomego rodzaju w konkretnym kroju czcionki , rozmiar, szerokość, wagi, itp nachylenia (na przykład Gill Bez pogrubienie 12 punktów lub wieku Expanded 14 punkt czasowy) i krój nawiązuje do zbierania powiązanych czcionek całej stylach i rozmiarach (na przykład, wszystkie odmiany Gill Sans ). W HTML , CSS i powiązanych technologiach atrybut rodziny czcionek odnosi się do cyfrowego odpowiednika kroju pisma. Od 1990 roku, wiele osób korzysta z word czcionki jako synonim dla czcionką .

Istnieją trzy podstawowe rodzaje formatów danych plików czcionek komputerowych:

  • Czcionki bitmapowe składają się z macierzy kropek lub pikseli reprezentujących obraz każdego glifu w każdej twarzy i rozmiarze.
  • Czcionki wektorowe (w tym, a czasami używane jako synonim czcionek konturowych ) używają krzywych Béziera , instrukcji rysowania i formuł matematycznych do opisania każdego glifu, dzięki czemu kontury znaków można skalować do dowolnego rozmiaru.
  • Czcionki obrysu używają serii określonych linii i dodatkowych informacji w celu zdefiniowania rozmiaru i kształtu linii w określonym kroju pisma, które razem określają wygląd glifu.

Czcionki bitmapowe są szybsze i łatwiejsze do utworzenia w kodzie komputerowym niż inne typy czcionek, ale nie są skalowalne: czcionka bitmapowa wymaga osobnej czcionki dla każdego rozmiaru. Czcionki konturowe i obrysowe można zmieniać w jednej czcionce, zastępując różne miary dla składników każdego glifu, ale są one bardziej skomplikowane do renderowania na ekranie lub w druku niż czcionki bitmapowe, ponieważ wymagają dodatkowego kodu komputerowego do renderowania map bitowych do wyświetlenia na ekranie i w druku. Chociaż nadal używane są wszystkie typy czcionek, większość czcionek używanych obecnie na komputerach to czcionki konturowe.

Czcionki mogą być o stałej szerokości (tzn. każdy znak jest kreślony w stałej odległości od poprzedniego znaku, obok którego się znajduje podczas rysowania) lub proporcjonalnie (każdy znak ma swoją szerokość). Jednak konkretna aplikacja do obsługi czcionek może wpływać na odstępy, szczególnie podczas justowania tekstu .

Rodzaje czcionek

Czcionki bitmapowe

Zestaw czcionek bitmapowych z pierwszej wersji systemu operacyjnego Macintosh

Czcionka bitmapowa to taka, która przechowuje każdy glif jako tablicę pikseli (czyli bitmapę ). Jest mniej znany jako czcionka rastrowa lub czcionka pikselowa. Czcionki bitmapowe to po prostu kolekcjeobrazów rastrowychglifów. Dla każdego wariantu czcionki istnieje kompletny zestaw obrazów glifów, przy czym każdy zestaw zawiera obraz dla każdego znaku. Na przykład, jeśli czcionka ma trzy rozmiary i dowolną kombinację pogrubienia i kursywy, musi być 12 kompletnych zestawów obrazów.

Zalety czcionek bitmapowych to:

  • Niezwykle szybki i prosty w renderowaniu
  • Łatwiejsze do stworzenia niż inne rodzaje.
  • Nieskalowane czcionki bitmapowe zawsze dają dokładnie takie same dane wyjściowe, gdy są wyświetlane na tym samym wyświetlaczu specyfikacji
  • Najlepsze w przypadku wyświetlaczy o bardzo niskiej jakości lub niewielkich rozmiarów, w których czcionka musi być dostrojona, aby była wyraźnie wyświetlana

Podstawową wadą czcionek bitmapowych jest to, że jakość wizualna jest zwykle słaba podczas skalowania lub przekształcania w inny sposób w porównaniu z czcionkami konturowymi i obrysowymi, a zapewnienie wielu zoptymalizowanych i specjalnie zaprojektowanych rozmiarów tej samej czcionki znacznie zwiększa zużycie pamięci. Najwcześniejsze czcionki bitmapowe były dostępne tylko w niektórych zoptymalizowanych rozmiarach, takich jak 8, 9, 10, 12, 14, 18, 24, 36, 48, 72 i 96 punktów (przy założeniu rozdzielczości 96  DPI ), przy czym często dostępne są czcionki niestandardowe tylko w jednym określonym rozmiarze, np. czcionka nagłówka w zaledwie 72 punktach.

Ograniczona moc przetwarzania i pamięć wczesnych systemów komputerowych wymusiła wyłączne stosowanie czcionek bitmapowych. Ulepszenia sprzętowe pozwoliły na zastąpienie ich czcionkami konturowymi lub obrysowymi w przypadkach, w których pożądane jest dowolne skalowanie, ale czcionki bitmapowe są nadal powszechnie używane w systemach osadzonych i innych miejscach, w których liczy się szybkość i prostota.

Czcionki bitmapowe są używane w konsoli systemu Linux, konsoli odzyskiwania systemu Windows oraz w systemach osadzonych . Starsze drukarki igłowe używały czcionek bitmapowych; często przechowywane w pamięci drukarki i adresowane przez sterownik drukarki komputera . Czcionki bitmapowe mogą być używane w haftowaniu krzyżykowym .

Aby narysować ciąg za pomocą czcionki bitmapowej, oznacza kolejno wyprowadzanie bitmap każdego znaku, który zawiera ciąg, wykonując wcięcie na znak.

Czcionki monochromatyczne a czcionki z odcieniami szarości

Cyfrowe czcionki bitmapowe (i ostateczne renderowanie czcionek wektorowych ) mogą wykorzystywać monochromatyczne lub odcienie szarości . Ten ostatni jest wygładzony . Podczas wyświetlania tekstu zazwyczaj system operacyjny prawidłowo przedstawia „odcienie szarości” jako kolory pośrednie między kolorem czcionki a kolorem tła. Jeśli jednak tekst jest reprezentowany jako obraz z przezroczystym tłem, „odcienie szarości” wymagają formatu obrazu umożliwiającego częściową przezroczystość .

skalowanie

Czcionki bitmapowe najlepiej wyglądają w ich natywnym rozmiarze w pikselach . Niektóre systemy korzystające z czcionek bitmapowych mogą algorytmicznie tworzyć niektóre warianty czcionek. Na przykład oryginalny komputer Apple Macintosh mógł tworzyć pogrubienie poprzez poszerzenie pionowych kresek i ukośne poprzez ścinanie obrazu. W przypadku rozmiarów innych niż natywne wiele systemów renderowania tekstu przeprowadza ponowne próbkowanie najbliższego sąsiedztwa , wprowadzając szorstkie, postrzępione krawędzie. Bardziej zaawansowane systemy wykonują antyaliasing na czcionkach bitmapowych, których rozmiar nie odpowiada rozmiarowi żądanemu przez aplikację. Ta technika sprawdza się dobrze przy zmniejszaniu czcionki, ale nie tak dobrze przy zwiększaniu rozmiaru, ponieważ ma tendencję do rozmycia krawędzi. Niektóre systemy graficzne korzystające z czcionek bitmapowych, zwłaszcza te pochodzące z emulatorów , stosują nieliniowe algorytmy resamplingu wrażliwe na krzywe , takie jak 2xSaI lub hq3x na czcionkach i innych mapach bitowych, co pozwala uniknąć rozmycia czcionki przy umiarkowanym zwiększeniu rozmiaru.

Różnica między czcionkami bitmapowymi a czcionkami konturowymi jest podobna do różnicy między formatami plików bitmapowych i wektorowych. Czcionki bitmapowe są podobne do formatów obrazu, takich jak mapa bitowa systemu Windows (.bmp), Portable Network Graphics (.png) i Tagged Image Format (.tif lub .tiff), które przechowują dane obrazu w postaci siatki pikseli, w niektórych przypadkach z kompresją . Formaty konturu lub obrysu obrazu, takie jak format Windows Metafile (.wmf) i format Scalable Vector Graphics (.svg), przechowują instrukcje w postaci linii i krzywych, jak rysować obraz, zamiast przechowywać sam obraz.

Program „śledzący” może podążać za konturem czcionki bitmapowej o wysokiej rozdzielczości i utworzyć wstępny kontur, którego projektant czcionki używa do tworzenia czcionki konturowej przydatnej w systemach takich jak PostScript lub TrueType . Czcionki konturowe łatwo skalują się bez postrzępionych krawędzi i rozmycia.

Formaty czcionek bitmapowych

Kolorowa czcionka bitmapowa dla Amiga OS

Czcionki konturowe

Czcionki konturowe lub czcionki wektorowe to kolekcje obrazów wektorowych , składające się z linii i krzywych definiujących granice glifów . Wczesne czcionki wektorowe były używane przez monitory wektorowe i plotery wektorowe przy użyciu własnych wewnętrznych czcionek, zwykle z cienkimi pojedynczymi pociągnięciami zamiast grubych glifów obrysowanych. Pojawienie się DTP przyniosło potrzebę wspólnego standardu integracji graficznego interfejsu użytkownika pierwszych komputerów Macintosh i drukarek laserowych . Terminem opisującym technologię integracji był WYSIWYG (What You See Is What You Get). Tym powszechnym standardem był (i nadal jest) Adobe PostScript . Przykłady czcionek konturowych: czcionki PostScript Type 1 i Type 3 , TrueType , OpenType i Compugraphic .

Główną zaletą czcionek konturowych jest to, że w przeciwieństwie do czcionek bitmapowych są one zestawem linii i krzywych zamiast pikseli; mogą być skalowane bez powodowania pikselizacji . W związku z tym znaki czcionek konturowych mogą być skalowane do dowolnego rozmiaru i w inny sposób przekształcane w celu uzyskania bardziej atrakcyjnych wyników niż czcionki bitmapowe, ale wymagają znacznie więcej przetwarzania i mogą dawać niepożądane renderowanie, w zależności od czcionki, oprogramowania do renderowania i rozmiaru wyjściowego. Mimo to czcionki konturowe można w razie potrzeby przekształcić w czcionki bitmapowe. Odwrotna transformacja jest znacznie trudniejsza, ponieważ czcionki bitmapowe wymagają algorytmu heurystycznego do odgadnięcia i przybliżenia odpowiednich krzywych, jeśli piksele nie tworzą linii prostej.

Czcionki konturowe mają poważny problem, ponieważ używane przez nie krzywe Béziera nie mogą być dokładnie renderowane na ekranie rastrowym (takim jak większość monitorów komputerowych i drukarek), a ich renderowanie może zmieniać kształt w zależności od pożądanego rozmiaru i położenia. W celu zmniejszenia wizualnego wpływu tego problemu należy zastosować takie środki, jak podpowiedzi czcionek , co wymaga zaawansowanego oprogramowania, które jest trudne do prawidłowego wdrożenia. Wiele nowoczesnych komputerów stacjonarnych zawiera oprogramowanie, które to umożliwia, ale zużywają one znacznie więcej mocy obliczeniowej niż czcionki bitmapowe i mogą występować drobne defekty renderowania, szczególnie przy małych rozmiarach czcionek. Mimo to są one często używane, ponieważ ludzie często uważają czas przetwarzania i defekty za akceptowalne w porównaniu z możliwością swobodnego skalowania czcionek.

Formaty czcionek konturowych

Czcionki Type 1 i Type 3

Czcionki Type 1 i Type 3 zostały opracowane przez firmę Adobe do profesjonalnego składu cyfrowego. Używając PostScriptu , glify są czcionkami konturowymi opisanymi za pomocą sześciennych krzywych Beziera . Czcionki Type 1 były ograniczone do podzbioru języka PostScript i wykorzystywały system podpowiedzi firmy Adobe, który był bardzo kosztowny. Typ 3 pozwalał na nieograniczone korzystanie z języka PostScript, ale nie zawierał żadnych wskazówek, które mogłyby prowadzić do widocznych artefaktów renderowania na urządzeniach o niskiej rozdzielczości (takich jak ekrany komputerów i drukarki z matrycą punktową).

Czcionki TrueType

TrueType to system czcionek pierwotnie opracowany przez firmę Apple Inc . Miał on zastąpić czcionki Type 1, które wielu uważało za zbyt drogie. W przeciwieństwie do czcionek Type 1, glify TrueType są opisane kwadratowymi krzywymi Beziera. Obecnie jest bardzo popularny, a implementacje istnieją dla wszystkich głównych systemów operacyjnych.

Czcionki OpenType

OpenType to system smartfontów zaprojektowany przez Adobe i Microsoft . Czcionki OpenType zawierają kontury w formacie TrueType lub CFF wraz z szeroką gamą metadanych.

Czcionki oparte na obrysie

W przypadku czcionek opartych na obrysie te same ścieżki obrysu mogą być wypełnione różnymi profilami obrysu, co skutkuje różnymi wizualnymi kształtami bez konieczności określania pozycji wierzchołków każdego konturu, jak ma to miejsce w przypadku czcionek konturowych.

Kontur glifu jest definiowany przez wierzchołki poszczególnych ścieżek obrysu i odpowiadające im profile obrysu. Ścieżki obrysu są rodzajem topologicznego szkieletu glifu. Zaletą czcionek opartych na obrysie nad czcionkami konturowymi jest zmniejszenie liczby wierzchołków potrzebnych do zdefiniowania glifu, co pozwala na użycie tych samych wierzchołków do wygenerowania czcionki o innej grubości, szerokości glifu lub szeryfów przy użyciu różnych reguł obrysu i powiązanych oszczędność rozmiaru. Dla programisty czcionki edycja glifu po pociągnięciu jest łatwiejsza i mniej podatna na błędy niż edytowanie konturów. System oparty na obrysie umożliwia również skalowanie glifów na wysokość lub szerokość bez zmiany grubości obrysu glifów podstawowych. Czcionki oparte na obrysie są intensywnie sprzedawane na rynkach wschodnioazjatyckich do użytku na urządzeniach osadzonych, ale technologia ta nie ogranicza się do ideogramów .

Programiści komercyjni to Agfa Monotype (iType), Type Solutions, Inc. (własność Bitstream Inc. ) (Font Fusion (FFS), btX2), Fontworks (Gaiji Master), które niezależnie opracowały czcionki oparte na obrysie i silniki czcionek.

Chociaż Monotype i Bitstream zapewniły ogromną oszczędność miejsca przy użyciu czcionek opartych na obrysie w zestawach znaków wschodnioazjatyckich, większość oszczędności miejsca pochodzi z budowania glifów kompozytowych, które są częścią specyfikacji TrueType i nie wymagają podejścia opartego na obrysie.

Formaty czcionek oparte na obrysie

Metafont używa innego rodzaju opisu glifów. Podobnie jak TrueType, jest to system opisu czcionek wektorowych. Rysuje glify za pomocą pociągnięć wykonanych przez przesuwanie wielokąta lub eliptycznego pisaka w przybliżeniu wielokątem po ścieżce utworzonej z sześciennych złożonych krzywych Béziera i odcinków linii prostych, lub przez wypełnianie takich ścieżek. Chociaż podczas obrysowywania ścieżki obwiednia obrysu nigdy nie jest faktycznie generowana, metoda ta nie powoduje utraty dokładności ani rozdzielczości. Metoda używana przez Metafont jest bardziej złożona matematycznie, ponieważ równoległe krzywe Béziera mogą być krzywymi algebraicznymi dziesiątego rzędu.

W 2004 roku firma DynaComware opracowała DigiType, format czcionki oparty na kreskach. W 2006 roku twórcy systemu Saffron Type System ogłosili reprezentację czcionek opartych na obrysie o nazwie Stylized Stroke Fonts (SSF) w celu zapewnienia wyrazistości tradycyjnych czcionek opartych na konturach i niewielkiego zużycia pamięci czcionek opartych na obrysie o jednolitej szerokości. czcionki (USF).

AutoCAD używa czcionek SHX/SHP .

Podzbiór

Typowa czcionka może zawierać setki, a nawet tysiące glifów, często reprezentujących znaki z wielu różnych języków. Często użytkownicy mogą potrzebować tylko niewielkiego podzbioru dostępnych dla nich glifów. Podzbiór to proces usuwania niepotrzebnych glifów z pliku czcionki, zwykle w celu zmniejszenia rozmiaru pliku. Jest to szczególnie ważne w przypadku czcionek internetowych, ponieważ zmniejszenie rozmiaru pliku często oznacza skrócenie czasu ładowania strony i obciążenia serwera. Alternatywnie, czcionki mogą być wydawane w różnych plikach dla różnych regionów świata, chociaż wraz z rozpowszechnianiem się formatu OpenType jest to obecnie coraz rzadsze.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki