Цифрлық шрифттің сипаттамасы мен технологиясы

Кіріспе

Типографиялық қаріптің сандық сипаттамасы
қаріп технологиясы

Компьютерлік қаріп графикалық байланысты глифтер жиынтығын қамтитын сандық деректер файлы ретінде іске асырылады. Компьютерлік қаріптер қаріп редакторы арқылы жобаланады және жасалады. Компьютерлік экран үшін арнайы жасалған, баспаға арналмаған қаріп экрандық қаріп деп аталады. Жылжымалы металл қаріптер терминологиясында қаріп – белгілі бір қаріп стилінде, мөлшерде, енінде, қалыңдығында, еңістігінде және т.б. жылжымалы қаріптер жиынтығы (мысалы, Gill Sans bold 12 пункт немесе Century Expanded 14 пункт), ал қаріп стилі – әртүрлі стильдер мен мөлшерлердегі байланысты қаріптер жинағын білдіреді (мысалы, Gill Sans-тің барлық түрлері). HTML, CSS және ұқсас технологияларда қаріптер отбасы атрибуты қаріп стилінің цифрлық баламасын көрсетеді. 1990 жылдардан бері баспа индустриясынан тыс көптеген адамдар «қаріп» сөзін «қаріп стилінің» синонимі ретінде қолданады. Компьютерлік қаріп файлдарының үш негізгі түрі бар:
Битмаптық қаріптер әрбір глифтің бейнесін әрбір мөлшерде және бетте бейнелейтін нүктелер немесе пиксельдер матрицасынан тұрады. Векторлық қаріптер (кейде контурлық қаріптермен синоним ретінде қолданылады) әрбір глифті сипаттау үшін Безиер қисықтарын, салу нұсқауларын және математикалық формулаларды пайдаланады, бұл таңба контурларын кез келген мөлшерге дейін өзгертуге мүмкіндік береді. Штрихтық қаріптер белгілі бір қаріп стиліндегі сызықтың мөлшері мен пішінін анықтау үшін белгіленген сызықтар мен қосымша ақпаратты қолданады, бұл глифтің көрінісін анықтайды. Битмаптық қаріптерді компьютерлік кодта басқа қаріптерге қарағанда жасау оңай және жылдам, бірақ оларды мөлшерлеуге болмайды: әрбір мөлшер үшін жеке битмаптық қаріп қажет. Контурлық және штрихтық қаріптерді бір қаріптің ішінде глиф компоненттерінің өлшемдерін өзгерту арқылы өзгертуге болады, бірақ экранда немесе басып шығаруда оларды көрсету битмаптық қаріптерге қарағанда қиын, себебі экранда және басып шығару үшін битмаптарды көрсету үшін қосымша компьютерлік код қажет. Барлық қаріп түрлері әлі де қолданыста болғанымен, қазіргі уақытта компьютерлерде қолданылатын қаріптердің көпшілігі контурлық қаріптер болып табылады. Қаріптер монокеңістіктік (яғни, әрбір таңба сызылғанда алдыңғы таңбадан тұрақты қашықтықта орналасқан) немесе пропорционалдық (әрбір таңбаның өз ені бар) болуы мүмкін. Дегенмен, қаріптерді өңдеуге арналған бағдарлама мәтінді теңестіргенде аралыққа әсер етуі мүмкін.

A computer font is implemented as a digital data file containing a set of graphically related glyphs. A computer font is designed and created using a font editor. A computer font specifically designed for the computer screen, and not for printing, is a screen font. In the terminology of movable metal type, a font is a set of pieces of movable type in a specific typeface, size, width, weight, slope, etc. (for example, Gill Sans bold 12 point or Century Expanded 14 point), and a typeface refers to the collection of related fonts across styles and sizes (for example, all the varieties of Gill Sans). In HTML, CSS, and related technologies, the font family attribute refers to the digital equivalent of a typeface. Since the 1990s, many people outside the printing industry have used the word font as a synonym for typeface. There are three basic kinds of computer font file data formats:
Bitmap fonts consist of a matrix of dots or pixels representing the image of each glyph in each face and size. Vector fonts (including, and sometimes used as a synonym for, outline fonts) use Bézier curves, drawing instructions and mathematical formulae to describe each glyph, which make the character outlines scalable to any size. Stroke fonts use a series of specified lines and additional information to define the size and shape of the line in a specific typeface, which together determines the appearance of the glyph. Bitmap fonts are faster and easier to create in computer code than other font types, but they are not scalable: a bitmap font requires a separate font for each size. Outline and stroke fonts can be resized in a single font by substituting different measurements for components of each glyph, but they are more complicated to render on screen or in print than bitmap fonts because they require additional computer code to render the bitmaps to display on screen and in print. Although all font types are still in use, most fonts used on computers today are outline fonts. Fonts can be monospaced (i. e. every character is plotted a constant distance from the previous character that it is next to while drawing) or proportional (each character has its own width). However, the particular font handling application can affect the spacing, particularly when justifying text.

Монохромды қаріптер сұр түстермен салыстырғанда

Цифрлық растрлық қаріптер (және векторлық қаріптердің соңғы көрсетілуі) монохромды немесе сұр түстердің түрлерін пайдалануы мүмкін. Екіншісі антиалиастингтелген. Мәтінді көрсеткенде, әдетте операциялық жүйе "сұр түстердің реңктерін" қаріп түсі мен фон түсі арасындағы аралық түстер ретінде дұрыс көрсетеді. Дегенмен, егер мәтін мөлдір фонмен сурет ретінде көрсетілсе, "сұр реңктерге" жартылай мөлдірлікті қолдауды қамтамасыз ететін сурет форматы қажет болады.

Өлшемін өзгерту

Бит-карта шрифтері өздерінің түпкі пикселдік өлшемдерінде ең жақсы көрінеді. Бит-карта шрифтерін пайдаланатын кейбір жүйелер алгоритмдік түрде шрифттердің кейбір түрлерін жасауға болады. Мысалы, алғашқы Apple Macintosh компьютері тік сызықтарды кеңейту арқылы қалыңдатуға, ал кескінді қисайту арқылы көлбеу етіп көрсетуге мүмкіндік берді. Түпкі өлшемдерінен басқа өлшемдерде көптеген мәтіндік көрсету жүйелері жақынғы көршіге қайта үлгілендіруді (resampling) қолданады, бұл қатал, тік жиектерге әкеледі. Күрделі жүйелер бит-карта шрифтерінің мөлшері қолданба сұраған мөлшерге сәйкес келмесе, антиалиазингті (жақсартуды) қолданады. Бұл әдіс шрифтті кішіреу үшін жақсы жұмыс істейді, бірақ мөлшерін арттыру үшін тиімді емес, себебі бұл жиектерді бүркемелейді. Бит-карта шрифтерін пайдаланатын кейбір графикалық жүйелер, әсіресе эмуляторлар, 2xSaI немесе hq3x сияқты қисыққа сезімтал, сызықты емес қайта үлгілендіру алгоритмдерін шрифттерге және басқа бит-карталарға қолданады, бұл шрифтті бүркемелеуден сақтайды және мөлшері орташа деңгейде өскенде көзге түспейтін бұрмалауды тудырады. Бит-карта және контурлы шрифтердің айырмашылығы бит-карта және векторлық кескін файл пішімдерінің айырмашылығына ұқсас. Бит-карта шрифтері Windows Bitmap (.bmp), Портативті желілік графика (.png) және Тагталған кескін форматы (.tif немесе .tiff) сияқты кескін деректерін пиксельдер желісі ретінде сақтайтын форматтарға ұқсас, кейде деректерді қысумен. Контурлы немесе сызықтық кескін форматтары, мысалы Windows Metafile форматы (.wmf) және Scalable Vector Graphics форматы (.svg), кескіннің өзін сақтаудың орнына, кескіннің қалай салынуына қатысты нұсқауларды сызықтар мен қисықтар түрінде сақтайды. "Трассировка" (trace) бағдарламасы жоғары ажыратымдылықтағы бит-карта шрифтінің контурын ұстап, шрифт дизайнері PostScript немесе TrueType сияқты жүйелерде пайдалануға болатын контурлы шрифт жасау үшін бастапқы контурды құрайды. Контурлы шрифтер тік жиектері мен бүркемелеусіз оңай түрлендіріледі.

Контур қаріптері

Контурлы қаріптер немесе векторлық қаріптер – векторлық кескіндердің жиынтығы, олар сызықтар мен қисықтардан тұрады және глифтердің шекарасын анықтайды. Алғашқы векторлық қаріптерді векторлық мониторлар мен векторлық принтерлер өздерінің ішкі қаріптерін пайдаланды, көбінесе қалың контурлардың орнына жұқа, жалғыз сызықтармен. Үстелдік басылымның пайда болуы алғашқы Macintosh және лазерлік принтерлердің графикалық интерфейсін біріктіруге қажеттілік тудырды. Бұл интеграциялық технологияны сипаттау үшін WYSIWYG (What You See Is What You Get) термині қолданылды. Бұл ортақ стандарт – Adobe PostScript (және қазір де солай). Контурлы қаріптердің мысалдары: PostScript Type 1 және Type 3 қаріптері, TrueType, OpenType және Compugraphic. Контурлы қаріптердің басты артықшылығы – пиксельдерден тұратын битмап қаріптерден өзгеше, олар сызықтар мен қисықтар жиынтығынан құралғандықтан, пикселденуді тудырмай масштабтауға болады. Сондықтан контурлы қаріптерді кез келген өлшемге дейін масштабтауға болады және оларды битмап қаріптерге қарағанда әлдеқайда жақсы нәтижелермен түрлендіруге болады, бірақ бұл көп өңдеуді қажет етеді және қаріптің өзіне, рендеринг бағдарламасына және шығыс өлшеміне байланысты жағымсыз рендерингке әкелуі мүмкін. Дегенмен, қажет болған жағдайда контурлы қаріптерді алдын ала битмап қаріптерге түрлендіруге болады. Кері түрлендіру әлдеқайда қиын, себебі битмап қаріптеріне сәйкес қисықтарды болжау және шамалау үшін эвристикалық алгоритм қажет, егер пиксельдер түзу сызық құрамайтын болса. Контурлы қаріптерде маңызды мәселе бар: олар қолданатын Безиер қисықтарын растрлық дисплейде (көптеген компьютер мониторлары мен принтерлер сияқты) дәл көрсету мүмкін емес, және олардың көрсетілуі қажетті өлшем мен орналасуына байланысты пішінін өзгерте алады. Бұл мәселенің көріну әсерін азайту үшін қаріптерді көрсету сияқты шаралар қолданылуы керек, бұл дұрыс іске асыру қиын күрделі бағдарламалық қамтамасыз етуді талап етеді. Көптеген қазіргі заманғы десктоп компьютерлерде мұны істеуге арналған бағдарламалық қамтамасыз ету бар, бірақ олар битмап қаріптеріне қарағанда әлдеқайда көп өңдеу қуатын пайдаланады және рендерингте ұсақ кемшіліктер болуы мүмкін, әсіресе кішкентай қаріп өлшемдерінде. Осы кемшіліктерге қарамастан, олар жиі қолданылады, себебі көптеген адамдар пикселденусіз қаріптерді еркін масштабтау мүмкіндігін кемшіліктерді және есептеу күрделілігін ақтауға жеткілікті маңызды деп санайды.

Outline fonts or vector fonts are collections of vector images, consisting of lines and curves defining the boundary of glyphs. Early vector fonts were used by vector monitors and vector plotters using their own internal fonts, usually with thin single strokes instead of thickly outlined glyphs. The advent of desktop publishing brought the need for a common standard to integrate the graphical user interface of the first Macintosh and laser printers. The term to describe the integration technology was WYSIWYG (What You See Is What You Get). This common standard was (and still is) Adobe PostScript. Examples of outline fonts include: PostScript Type 1 and Type 3 fonts, TrueType, OpenType and Compugraphic. The primary advantage of outline fonts is that, unlike bitmap fonts, they are a set of lines and curves instead of pixels; they can be scaled without causing pixelation. Therefore, outline font characters can be scaled to any size and otherwise transformed with more attractive results than bitmap fonts, but require considerably more processing and may yield undesirable rendering, depending on the font, rendering software, and output size. Even so, outline fonts can be transformed into bitmap fonts beforehand if necessary. The converse transformation is considerably harder since bitmap fonts require a heuristic algorithm to guess and approximate the corresponding curves if the pixels do not make a straight line. Outline fonts have a major problem, in that the Bézier curves used by them cannot be rendered accurately onto a raster display (such as most computer monitors and printers), and their rendering can change shape depending on the desired size and position. Measures such as font hinting have to be used to reduce the visual impact of this problem, which requires sophisticated software that is difficult to implement correctly. Many modern desktop computer systems include software to do this, but they use considerably more processing power than bitmap fonts, and there can be minor rendering defects, particularly at small font sizes. Despite this, they are frequently used because people often consider the ability to freely scale fonts, without incurring any pixelation, to be important enough to justify the defects and increased computational complexity.

1- және 3-түрлі қаріптер

1-ші және 3-ші типтегі қаріптер Adobe компаниясымен кәсіби цифрлық жинақтау үшін жасалған. PostScript пайдаланып, глифтер кубикалық Безиер қисықтарымен сипатталған контурлы қаріптер болып табылады. 1-ші типтегі қаріптер PostScript тілінің шектеулі жиынтығымен қолданылды және Adobe-нің қымбатқа түсетін ишаралау жүйесін пайдаланды. 3-ші тип PostScript тілін толығымен пайдалануға мүмкіндік берді, бірақ ишаралау туралы ақпаратты қамтымады, бұл төмен ажыратымды құрылғыларда (мысалы, компьютер экраны мен нүктелі матрицалы принтерлерде) көрінетін рендерлеу қателіктеріне алып келуі мүмкін.

TrueType қаріптері

TrueType – бастапқыда Apple Inc. компаниясы әзірлеген қаріп жүйесі. Ол Type 1 қаріптерін ауыстыру мақсатымен жасалған, себебі көптеген адамдар оларды тым қымбат деп есептеді. Type 1 қаріптерінен өзгеше, TrueType глифтері квадраттық Безиер қисықтары арқылы сипатталады. Қазіргі таңда ол өте кең таралған және барлық негізгі операциялық жүйелерде қолданылады.

OpenType қаріптері

OpenType — Adobe және Microsoft компаниялары жасаған интеллектуалды қаріптер жүйесі. OpenType қаріптері TrueType немесе CFF форматындағы контурларды және кең ауқымды метадеректерді қамтиды.

Шынжырлы қаріптер

Глифтің контуры жекелеген сызық жолдарының бұрыштарымен және сәйкес сызық профильдерімен анықталады. Сызық жолдары – глифтің топологиялық қаңқасы. Сызық негізді қаріптердің контурлық қаріптерге қарағанда артықшылықтары: глифті анықтау үшін қажетті бұрыштар санын азайту, әртүрлі қалыңдық, глиф ені немесе әртүрлі сызық ережелерін қолдана отырып, серифтерді жасау үшін бірдей бұрыштарды пайдалану мүмкіндігі және осыған байланысты көлемді үнемдеу. Қаріп жасаушы үшін глифті сызықпен өңдеу, контурларды өңдеуге қарағанда оңай және қатеге аз ұшырайды. Сызық негізді жүйе глифтерді биіктік немесе ені бойынша өзгертуге мүмкіндік береді, бұл негізгі глифтердің сызық қалыңдығын өзгертпейді. Сызық қаріптері Шығыс Азия нарықтарында кіріктірілген құрылғыларда қолдану үшін кеңінен танымал, бірақ технология идеограммалармен ғана шектелмейді. Agfa Monotype және Type Solutions, Inc. (Bitstream Inc. меншігінде) сияқты коммерциялық әзірлеушілер өздігінен сызық қаріптері мен қаріп қозғалтқыштарын жасады. Монотип және Битстрим Шығыс Азия әріптері жиынтығында сызық қаріптерін пайдалану арқылы үлкен көлемді үнемдеуге қол жеткізгендерін мәлімдесе де, көлемді үнемдеудің көп бөлігі композиттік глифтерді құрудан туындайды, бұл TrueType спецификациясының бір бөлігі және сызық негізді тәсілді қажет етпейді.

Шынжырлы қаріптер

Metafont басқаша глиф сипаттамасын қолданады. TrueType сияқты, бұл векторлық қаріптің сипаттау жүйесі. Ол көпбұрышты немесе эллипстік қаламды көпбұрышпен жуықтастырылған кубтық Безиер қисықтары мен түзу сызық сегменттерінен құралған жолмен жылжыту арқылы немесе мұндай жолдарды толтыру арқылы глифтерді штрихтармен салады. Жолды жүргізгенде штрихтың контуры жасалмайтын болса да, бұл әдіс дәлдік пен ажыратымдылықты төмендетпейді. Metafont қолданатын әдіс математикалық тұрғыдан күрделі, себебі Безиер қисықтарының параллель қисықтары 10-реттік алгебралық қисықтар болуы мүмкін. 2004 жылы DynaComware DigiType штрих негізіндегі қаріп форматын жасады. 2006 жылы Saffron Type System жасаушылары дәстүрлі контурлық қаріптердің көркемдігін және біртекті ендіктегі қаріптердің (USF) кішкентай жад көлемін қамтамасыз ету мақсатында стильді қаріптер (SSF) деп аталатын штрих негізіндегі қаріптерді бейнелеуді ұсынды. AutoCAD SHX/SHP қаріптерін пайдаланады.

Орнын ауыстыру

Бір қалыпты шрифтте жүздеген, тіпті мыңдаған глифтер болуы мүмкін, олар көбінесе көптеген түрлі тілдердің таңбаларын көрсетеді. Көп жағдайда пайдаланушыларға қол жетімді глифтердің шағын бөлігі ғана қажет болады. Глифтерді таңдау – бұл әдетте файл мөлшерін кішірету мақсатымен шрифт файлынан қажетсіз глифтерді алып тастау процесі. Бұл веб-шрифттер үшін ерекше маңызды, себебі файл мөлшерін азайту көбінесе беттің жүктелу уақытын және серверге түсетін жүктемені азайтуға көмектеседі. Басқаша айтқанда, шрифттер әртүрлі әлемдік аймақтар үшін әртүрлі файлдар түрінде шығарылуы мүмкін, бірақ OpenType форматының кеңінен таралуымен бұл жағдай қазір азайып барады.