Компьютерные шрифтовые технологии

В настоящее время шрифты практически не существуют в вещест­венном виде. Обработка текстовой информации стала областью ком­пьютерных технологий, а в силу этого шрифты сегодня являются про­граммным компонентом и представляют собой файлы кодированной информации, содержащей описания символов и инструкции по их ис­пользованию.

Символы шрифта в конечном итоге являются изображениями. Одно и то же изображение в различных компьютерных технологиях может быть описано различными способами.

Растровый способ описания изображения. В этом способе изображение описывается посредством отдельных однород­ных (одинаковых между собой) элементов — элементов изображения: пикселей (pixel) или точек (dot) (рис. 16.14),

Рис. 16.14. Растровый способ описания символа

Размер элементов изображения достаточно мал, поэтому их так­же можно называть микроэлементами. Совершенно очевидно, что чем меньше размер элементов изображения, тем выше точность его описания.

В растровом способе изображение формируется по принципу «точ­ка за точкой», «строка за строкой*. Каждый элемент изображения (пиксел или точка) окрашивается в один из допустимых цветов, среди которых всегда присутствует цвет фона (или основы). Такой принцип используется при воспроизведении изображений на экранах монито­ров, в принтерах (матричных, струйных, лазерных), фотовыводных устройствах (фотонаборах, фотовыводах), в рекордерах, в том числе в формных модулях печатных машин (direct imaging), в цифровых печат­ных машинах.

Количество элементов изображения, описанного или воспроизво­димого растровым способом, приходящихся на единицу линейного размера, называют разрешением устройства. Разрешение указывают чаше всего в элементах изображения на дюйм.

Например, разрешение экрана 72,96 ppi — pixel per inch — пикселей на дюйм, разрешение лазерного принтера 300, 600, 1200 dpi — dot per inch — точек на дюйм.

Векторный способ описания изображения. Вектор­ный способ описания основан на построении изображения из геомет­рических примитивов: точек, отрезков прямых (протяженностей), век­торов, дуг окружностей, парабол и подобных им элементов — сплай­нов — кривых, гладко соединяющих серию фиксированных точек (рис. 16.15). Каждый такой элемент (геометрический примитив) хра­нится в памяти компьютера в виде математической формулы. Изобра­жение «расчленено» и состоит из контуров элементов, а замкнутые контуры могут быть «залиты» (заполнены) тем или иным цветом.

Рис. 16.15. Кубические (а) и квадратичные (б) сплайны

Форма сплайна изменяется в зависимости:

- от положения конечной контурной точки (2);

- от положения тангенциальной точки (3 или 4) при неизменном угле наклона
касательной;

- от положения тангенциальной точки (3 или 4) с изменением угла наклона касательной.

Описания, основанные на геометрических примитивах, называют векторными описаниями, а соответствующие им изображения — век­торными изображениями.

Естественным способом вывода (формирования) векторных изо­бражений является векторный способ. Однако устройств с векторным способом вы вода существует очень мало. Это обусловлено тем, что, во-первых, технически сложно реализовать произвольное (в двух коорди­натах) перемещение записывающего, рисующего, печатающего инструмента, а во-вторых, тем, что создание изображения последователь­ной прорисовкой геометрических примитивов крайне медленно.

К этому классу устройств можно отнести векторные дисплеи, а среди выводных устройств только графопостроители, перьевые, режу­щие или универсальные (со сменным инструментом) плоттеры (при­меняются для оформления табличек, вывесок и т.п., например, в на­ружной рекламе).

Векторно описанные изображения очень легко преобразуются в растровые, но практически невозможно осуществить экспорт изобра­жения из растрового формата в векторный.

Большинство технических устройств используют для воспроизве­дения изображения растровый способ вывода. В связи с этим воспро­изведение векторных изображений такими устройствами требует их растеризации (rasterising), т.е. перевода, преобразования в элементы изображения того конкретного устройства воспроизведения, которое и будет использовано для вывода.

Например, круг, описанный векторным способом, представляет собой геометрический примитив — окружность, залитую определен­ным цветом. При растеризации такого векторного объекта происходит процесс подобный тому, когда изображение круга накладывают на прозрачную бумагу с прямоугольной координатной сеткой наподобие хорошо известной миллиметровой бумаги для графики. Для растериза­ции круга необходимо закрасить цветом заливки, например черным, все маленькие клеточки координатной сетки, центры которых нахо­дятся в области круга. Подобный процесс происходит при выводе опи­санного векторным способом изображения. Воспроизводящими эле­ментами изображения являются точки, высвечиваемые на экране или печатаемые, например, принтером.

При использовании грубой сетки (низкое разрешение) растеризо­ванный круг будет состоять из меньшего числа элементов изображения (или точек, в данном примере — клеток) и описан менее точно. Чем меньше размер описывающего элемента (чем выше разрешение), тем из большего числа элементов будет состоять растеризованное изобра­жение и тем точнее — описано.

При отображении или выводе на простых устройствах (экранах или принтерах) растеризация осуществляется частью операционной систе­мы, называемой драйверам, совместно с программой, где векторное изображение генерируется.

Более сложные устройства с растровым выводом изображения (ла­зерные принтеры высокого разрешения, фотовыводы, рекордеры и т.п.) осуществляют растеризацию посредством растрового процессо­ра (Raster Image Processor — RIP).

Цифровые шрифты. Под цифровыми шрифтами понимают шрифты, изображения знаков которых хранятся в цифровом виде.

Цифровой шрифт сегодня — это файл (или несколько файлов), со­держащий описания символов шрифта и инструкции по его использо­ванию — следовательно, цифровой шрифт можно назвать интеллекту­альным.

По способу описания символов цифровые шрифты можно подраз­делить на растровые, векторные, контурные и алгоритмические, наи­более распространенными из которых являются растровые и кон­турные.

В растровых шрифтах (bitmap font) каждый символ описан по эле­ментам (точкам, рис. 16.14). Если каждый элемент, окрашенный в оп­ределенный цвет, обозначить «1», а цвет фона — «О», то любой изобра­жаемый символ шрифта можно представить в виде прямоугольной таблицы из 0 и 1 — растровой (битовой) карты.

В состав шрифта входит столько же растровых карт, сколько содер­жится символов, т.е. растровый шрифт образуется из совокупности растровых карт символов шрифта данной гарнитуры определенного начертания и размера.

Файл растрового шрифта содержит шрифт одного размера (кегля), начертания и гарнитуры. Для подобного шрифта, но другого размера, требуется создавать отдельный файл либо увеличивать уже имеющий­ся файл включением в него совокупности растровых карт символов но­вого размера. Также для иного начертания шрифта — следует создать отдельный файл или расширить существующий.

В настоящее время растровые шрифты используются практически только как экранные (для оформления рабочего стола, окон, панелей и т.п.). Они наиболее удобны для этих целей (т.е. для отображения на экране) с точки зрения скорости прорисовки и затрат ресурсов компь­ютера на обработку. В этом случае растровый способ описания симво­лов хорошо согласуется с растровым способом отображения изображе­ний на экране.

В операционной системе (ОС) Windows файлы растровых шрифтов располагаются в папке Windows/Fonts\ где они име­ют обозначение в виде пиктограммы «красная прописная бу­ква А» и расширение *.fоn.

В векторных шрифтах символы представлены описанием в виде совокупности последовательных геометрических примитивов — обыч­но отрезков прямых, дуг окружностей, заданных своими координата­ми относительно точки привязки символа.

Эти шрифты являются естественным способом определения на­чертаний символов в графопостроителях, перьевых и режущих плот­терах.

Файлы векторных шрифтов имеют в ОС Windows обозначение в виде пиктограммы «красная прописная буква А» и расширение *.fon.

Имеет смысл еще раз уточнить понятие «векторный шрифт». Здесь и далее термином «векторный шрифт» будем обозначать шрифты с векторным описанием символов, предназначенные для устройств с векторным способом вывода изображений. Это необходимо потому, что иногда этим термином обозначают контурные шрифты, в которых символы также описаны с использованием векторного способа описа­ния и которые будут рассмотрены ниже.

В отличие от векторных шрифтов термином «контурные шрифты» (outline fonts) будем обозначать шрифты с векторным описанием сим­волов, предназначенные для вывода на устройствах с растровым спо­собом воспроизведения изображений.

Существует значительное число форматов контурных шрифтов. Под форматом цифрового (и в частности, контурного) шрифта пони­мают стандарт (способ) представления цифровой информации, обра­зующей шрифт.

Первые контурные шрифты трех различных форматов были разра­ботаны фирмой Adobe. Из них шрифты PostScript Type 1, изначально разрабатываемые для профессиональной издательско-полиграфической деятельности, получили наибольшее распространение.

Самыми распространенными контурными шрифтами на сегодня являются шрифты формата TrueType (TT), разработанные фирмой Apple и впоследствии лицензированные фирмой Microsoft, что связано с их использованием в поставляемом ею программном обеспечении.

В контурных шрифтах символы описываются как графические об­разы (см. рис. 16.15), состоящие из сплайнов — линий, плавно соеди­няющих серию фиксированных контрольных точек и являющихся ре­шением математических уравнений.

Масштабирование символов контурных шрифтов, как и у любых векторных объектов, производится с помощью четких математических операций при неизменном качестве описания контуров символов.

Контурные шрифты позволяют описывать не только очертания символов, но и помимо уже отмеченной выше простоты масштабиро­вания поддерживать сложные графические эффекты, т.е. могут быть модифицированы. Для контурных шрифтов характерна возможность:

— сжимать и растягивать символы в горизонтальном и вертикаль­ном направлениях;

— наклонять символы на определенный угол;

— изменять насыщенность шрифтов;

— выстраивать символы вдоль произвольной линии;

— воспроизводить только контуры;

— изменять заливку внутри символа и другие.

Таким образом, в отличие от растровых шрифтов, которые описы­вают символ потомкам (элементам) в соответствии со схемой «элемент изображения присутствует — элемент изображения отсутствует», кон­турные шрифты описывают символ как графический образ. Такой гра­фический образ символа представляет собой контур, состоящий из со­вокупности кривых и отрезков, а каждая линия описывается не набо­ром точек, идущих одна за одной, а только координатами начала кон­тура линии (контурные точки) и координатами внеконтурных (тангенциальных точек).

Файлы шрифтов TrueType обозначаются в ОС Windows пиктограммой «двойная (серая и синяя) прописная буква Т»), имеют расширение *.ttf и располагаются в папке Windows / Fonts. Шрифты True Type устанавливаются последовательным выполнением операций: Пуск/ Настройка/Панель управления/ Шрифты/Файл/Ус­тановить шрифт или С: / Windows/ Fonts/ Файл / Установить шрифт.

PostScript Type 1 шрифт, установленный в ОС Windows, содержит два компонента. Файл с расширением *.pfb — собственно файл шрифта, содержит описание начертаний символов. Файл с расширением *.pfm — файл метрики шрифта, содержит таблицы размеров символов (метрику) и таблицы кернинга (индивидуальных межсимвольных про­белов), которые используются для определения точного положения символа на выводе или на экране.

Инсталяционный (установочный) комплект шрифтов содер­жит три файла с расширениями *.pfb, *.afm, *.inf. Установка PS - шриф­тов производится в ОС Windows 95, 98, ME с помощью программы Adobe Type Manager (Deluxe) — А ТМ: команда Add (добавить) на вкладке Add fonts (добавить шрифты).

Шрифты PostScript устанавливаются, как правило, в от­дельную папку PSFonts, а файлы *.рfb и *.pfm обозначаются пиктограммой «красная строчная буква а».

В ОС Windows 2000, ХР шрифты PS устанавливаются так же, как и шрифты 7Т(см. выше). При этом использование ATM не является необходимым. Однако наличие в ОС программы ATM следует признать желательным, если требуется оптимизировать управление шрифтами в компьютере, особенно когда их число зна­чительно.

Контурные шрифты содержат набор символов, описанных вектор­ным способом. При выводе контурного шрифта требуется преобразо­вать векторные объекты в растровую карту, т.е. следует решить задачу какие из элементов изображения символа должны быть высвечены на экране, отпечатаны на бумаге или зафиксированы на ином материаль­ном носителе. Как уже отмечалось выше, это связано с тем, что боль­шинство выводящих устройств используют растровый способ описа­ния, т.е. формируют изображение по точкам согласно принципу «эле­мент изображения присутствует — элемент изображения отсутствует.

В этой связи контурно описанный символ и текст в целом, распо­ложенный на странице документа и состоящий из совокупности таких символов, необходимо растеризовать. Этот процесс — растеризация, в общем случае состоит из трех этапов: масштабирование, привязка к сетке и активизация элементов изображения.

Совершенно очевидным является то обстоятельство, что чем выше разрешение вы водного устройства, тем точнее будет выполнена растеризация, т.е. тем точнее будет растровое описание контурного символа. Однако разрешение выводных устройств (экранов 72-150 ppi и принтеров 300—1200 dpi) не всегда позволяет получить каче­ственно растеризованный символ. При механическом наложении контура символа на растровую сетку страницы происходит искаже­ние пропорций, нарушение одинаковости общих и графики отдель­ных элементов символов. Перечисленные проблемы решают методы разметки шрифта.

Под разметкой шрифта или хинтингом понимают описание симво­лов, их элементов и шрифта (т.е. набора символов) в целом, призван­ные снизить заметность графических искажений при воспроизведении символов контурных шрифтов и тем самым улучшить качество расте­ризации. Хинтинг применяется в случае использования в публикации мелких шрифтов и при отображении (выводе) текстов устройствами с низким разрешением.

Разметка реализуется посредством инструкций или хинтов. Инст­рукцией (хинтом) называется совокупность действий, определяющих надлежащее воспроизведение графических элементов или пропорций символов. С технической точки зрения хинт — это логико-математи­ческая инструкция изменения контура символа при воспроизведении текста на растровом выводном устройстве.

С появлением и широким внедрением компьютерных систем на­бора и верстки для создания и воспроизведения текстовых документов издатели и полиграфисты столкнулись с рядом серьезных «шрифто­вых» проблем.

При использовании настольных издательских систем (Desk Top Publishing — DTP), специализированного программного обеспечения и цифровых, в частности контурных, шрифтов для воспроизведения текстовых документов имели место проблемы при переносе публика­ций с одного компьютера на другой, возникающие в процессе отно­шений «издательство — типография». При открытии публикации возникали трудности, связанные с некорректным отображением, пе­реформатированием текстов и печатью. Все это приводило к тому, что «компьютерные» издания можно было полноценно обрабатывать только на одной аппаратной платформе и в абсолютно одинаковой программной среде (версия ОС, номенклатура и версии специализи­рованных программ, шрифтов и т.п.). Когда к исполнению принима­лись издания или их части, отдельные заказы «со стороны» (что очень часто происходит, например, с рекламой), то исполнители сталкива­лись с очень серьезными проблемами, а в некоторых случаях — нераз­решимыми.

Появление значительного числа и общий стремительный рост коли­чества электронных публикаций требовали решения специфических за­дач. Публикация, передаваемая в Интернет, должна адекватно читаться на любой платформе, любом компьютере и в любой стране мира.

Поэтому одним из направлений развития технологий создания публикаций явилась унификация всех программ и средств на всех платформах и для всех языков, в частности унификация шрифтов.

В 1996 г. фирмы Adobe и Microsoft начали совместную разработку универсального кросс-платформенного (PC—Mac, Mac—PC) шрифто­вого формата ОреnТуре (ОТ). Формат основан на стандарте кодирова­ния символов Unicode, обеспечивающем многоязыковую поддержку, и обладает расширенными типографическими возможностями.

В качестве структурного базиса для формата были взяты принци­пы, заложенные в технологии TrueType, таблицы функциональной ор­ганизации шрифта. Шрифтовой формат имеет одинаковую общую структуру, а для непосредственного графического представления сим­волов могут использоваться TrueType -технологии Microsoft и PostScript-технологии Adobe.

Таким образом, шрифты ОреnТуре делятся на два семейства:

— формат TrueType с таблицами ОреnТуре (*.ttf или *.ttc);

— формат PostScript CFF с таблицами ОреnТуре (*.otf).

Файлы шрифтов Open Type обозначаются пиктограммой в виде «черно-зеленой наклонной прописной буквы О» или указанными выше расширениями соответственно *.ttf (*.ttc) или *.otf.

Шрифты ОреnТуре *.ttf устанавливаются так же, как и шрифты формата TrueType последовательным выполнением операций: Пуск/ Настройка / Панель управления / Шрифты / Файл / Установить шрифт или С: / Windows / Fonts / Файл /Установить шрифт.

Установка шрифтов ОреnТуре воспроизводится в ОС Windows 95, 98, ME с помощью программы Adobe Type Manager Light: команда Add (добавить) на вкладке Addfonts (добавить шрифты). В ОС Windows 2000, ХР шрифты Open-Type *.otf устанавливаются так же, как и шрифты ОреnТуре *.ttf (см. выше), поскольку поддерживаются этими версиями ОС. При этом использование ATM не является необходимым.

Для Web-публикаций формат ОреnТуре обеспечивает высокое ка­чество отображения шрифтов на экранах мониторов и технологию внедрения шрифтов в документы, чтобы представлять пользователям документ в том виде, в котором он был изначально оформлен. Кроме того, с учетом особенностей отображения текстовой информации на экране фирмой Microsoft были разработаны специальные экранные шрифты Verdana, Tahoma, Georgia.

Для печатных публикаций шрифты формата ОреnТуре *.otf преду­сматривают расширенные типографические возможности. Некоторые из шрифтов имеют четыре варианта рисунка с выполненной «оптиче­ской» корректировкой для набора текстов различными кеглями: для набора дополнительных текстов (caption — 6—8 пт), основного текста (regular, text— 9—13 пт), заголовков (subhead — 14—24 пт), акциденции (display — 25—72 пт).

Для русскоязычного пользователя практически значимыми явля­ются следующее:

— наличие альтернативных начертаний десятичных цифр: моно­ширинного, которое целесообразно использовать для табличного на­бора, и традиционного пропорционального;

— наличие контекстуальных альтернаторов (contextual alternates) — стилизованных начертаний символов, графический образ которых оп­ределяется положением символа в слове (в начале, середине или кон­це). Контекстуальные альтернаторы могут быть использованы в акци­дентном наборе для получения разного рода графических и смысловых эффектов, однако их использование сдерживается отсутствием соот­ветствующих кириллических версий ОреnТуре - шрифтов.

В заключение следует отметить, что формат ОреnТуре, являясь по своей сути скорее эволюционной, чем революционной технологией, практически стал общим стандартом в области контурных шрифтов. Однако в настоящее время наряду с ОГ-шрифтами все еще широко ис­пользуются шрифты форматов TrueType и PostScript Type1.

Вопросы для самопроверки

1. Поясните происхождение термина «информация» и его современное содержание. Сформулируйте задачи и сущность обработки текстовой и изобра­зительной информации.

2. Опишите текст документа как знаково-графическую композицию и как источник информации.

3. За счет чего достигается смысловая организация текста издания?

4. Какие виды текста содержатся в текстовом документе? Перечислите справочно-вспомогательные элементы и дайте их определения.

5. Что подразумевают под информационным полем? Что является инфор­мационным полем издания?

6. Какие композиционные элементы образуют системные ряды по конст­руктивному признаку?

7. Что такое полоса набора? Приведите примеры видов полос набора, осо­бенности их строения.

8. Какие элементы издания могут находиться на полосе набора? Приведи­те схему их взаимного расположения.

9. Какие системы измерений используются в типографике?

10. Что понимают под шрифтом? Из каких элементов состоит рисунок символов, составляющих шрифт?

11. Каким образом классифицируют шрифты по рисунку?

12. Приведите классификацию шрифтов по начертанию (постановке, на­сыщенности, плотности очка), размерам.