Классификация цифровых шрифтов по методу описания

По методу описания цифровые шрифты подразделяются на растровые, штриховые, контурные и алгоритмические.

В реально существующих шрифтах, используемых в издательских системах, наиболее распространены два метода описания шрифтов: растровый и контурный. Некоторое представление о них дают два следующих рисунка (соответственно левый и правый).

Символы растрового шрифта представляются набором точек pacтpa подобно тому, как образуется изображение мозаики. До появления первого принтера с языком PostScript — Apple LaserWriter пользователи персонального компьютера работали только с растровыми (bitmap) шрифтами, которые имели ряд существенных недостатков:

§ поскольку разрешения принтера и экрана сильно отличаются, для них необходимо было иметь разные шрифты;

§ для каждого кегля требовался отдельный растровый шрифт и чем больше был кегль, тем больше места на диске занимал шрифтовой файл;

§ растровые шрифты не допускали поворотов и, следовательно, для документов в альбомном формате требовался отдельный выбор шрифтов.

Битовая карта (bitmap) может быть представлена в виде таблички из нулей и единиц, если, например, условно обозначить точку, окрашенную в цвет символа, единицей, а в цвет фона — нулем. Bitmap-шрифт является наиболее удобным для отображения на экране с точки зрения скорости прорисовки и затрат ресурсов компьютера на обработку. Но размеры символов на экране могут изменяться, поэтому для одной гарнитуры необходимы bitmap-шрифты нескольких размеров. С тем, чтобы сэкономить объем памяти для хранения различных по размеру шрифтов, используют следующий подход:

§ для наиболее ходовых кеглей создаются отдельные bitmap-шрифты;

§ для промежуточных размеров битовая карта каждого символа строится непосредственно перед отображением на основании bitmap из ближайшего по размеру шрифта той же гарнитуры.

Векторные шрифты — одно из возможных решений проблемы масштабирования шрифта. Для них характерным является естественный способ непосредственного воспроизведения на носителе прямых или кривых линий, например, для устройств типа перьевых или струйных графопостроителей (плоттеров). В векторных шрифтах каждый символ представляется в виде совокупности геометрических примитивов, т.е. отрезков прямых и дуг окружности, заданных своими координатами относительно «точки привязки» символа.

Масштабирование векторного шрифта возможно в результате простого умножения всех координат на соответствующий множитель. Однако для прорисовки шрифтов с качеством, нужным для публикаций в полиграфии, в векторных шрифтах требовалось бы очень большое количество элементов, образующих контуры букв с переменной толщиной, так как их пришлось бы собирать из множества тонких линий. Векторные шрифты широко используются в программах, связанных с подготовкой чертежей.

Контурные (outline) шрифты обеспечили оригинальное решение множества проблем:

§ вместо запоминания битовых карт, существующих для нескольких базовых кеглей шрифта, запоминаются только контуры символа;

§ для запоминания кривых, очерчивающих границы символов, используют разбиение кривой (или ломаной) линии на участки и аппроксимацию получившихся фрагментов кривых полиномами второй или третьей степени;

§ для отображения на том или ином устройстве символа какого-то конкретного размера битовая карта для данного символа и данного кегля строится путем заполнения контуров буквы точками (иначе говоря, выполняется растрирование нужного символа с разрешением, соответствующим устройству вывода).

Отделение информации о форме символов в контурных шрифтах от процесса их воспроизведения на растровом выводном устройстве является отличительной особенностью, обеспечившей революцию в издательском деле при переходе на компьютерную технику. При этом отмечают следующие особенности:

§ в шрифте описывается форма каждого символа в виде набора прямых и кривых в абстрактных координатах, не связанных с конкретным разрешением выводного устройства;

§ управление процессом заполнения контура растровыми точками осуществляется ассортиментом инструкций (hints).

§ выводное устройство может масштабировать контуры символа до необходимого размера и заполнять внутренниe области точками того растра, на который оно способно;

§ используя математическое описание кривых, программа-интерпретатор обеспечивает поворот контура и выполнение других манипуляции с ним.

Ассортимент инструкций (hints) необходим потому, что при наложении контура на растровое поле может происходить искажение изображения, так как некоторые точки пересекаются линиями контура, оказываясь частично снаружи и частично внутри. При простом округлении два вертикальных штриха, например, симметричной буквы «Н», могут оказаться разной толщины. Инструкции дают дополнительную информацию программе-растеризатору для разумного округления при заполнении контура (особенно это важно при работе с устройствами низкого разрешения, например, с экранами и принтерами, где разрешение не достигает 300 dpi).

Для сравнения различных шрифтов приведем таблицу.