Барышников Г.M. Шрифты. Разработка и использование

Подождите немного. Документ загружается.

- 171 -

не, как это показано на Рисунок 6.17.

Рисунок 6.17 Положение точки начада координат в координатной

системе TrueType-шрифтов

B принципе, жестких правил для размещения начала координат

и выбора разрешающей способности описания контура нет, но есть

некоторые рекомендации: размещать нулевую точку во всех символах

на одном уровне по вертикали и выбирать разрешение описания крат-

ным 2, например, 2048, 4096 или 8192.

Масштабирование символов

Как и в любых контурных форматах, растеризатор TrueType-

шрифтов при воспроизведении символов должен выполнить несколь-

ко операций.

Если в разговоре о формате Type 1, в котором всю работу по ка-

чественному масштабированию и заполнению контуров символов вы-

полняет довольно сложный растеризатор, мы ограничились только

описанием процесса масштабирования, то для TrueType-шрифтов,

содержащих подробные инструкции для растеризатора, мы приведем

подробное описание всех этапов.

1. Масштабирование контуров

- 172 -

Рисунок 6.18 Схема процесса масштабирования для TrueType-шрифтов

Ha этом этапе производится масштабирование контуров симво-

ла в соответствии с формулой:

contour

device

contourbitmap

sRe*72

sRe

*Size.Pt*SizeSize =

Например, символ высотой в 1400 единиц, определенный в сет-

ке, имеющей размер в 2048 единиц, при воспроизведении размером в

10 пунктов на устройстве с разрешением 300 точек на дюйм будет

иметь высоту, равную:

точек48.28

2048*72

300

*10*1400 =

Понятно, что дробные значения координат нельзя воспроизве-

сти на растровом выводном устройстве, поэтому необходимо произве-

сти округление. B TrueType-шрифтах округление производится не ме-

ханически, а с использованием набора инструкций, которые и опреде-

ляют разметку символов.

2. Изменение контура для улучшения качества воспроизведе-

ния символов

Выполнение инструкций разметки приводит к тому, что контуры

символов изменяются, что приводит к улучшению их воспроизведения

и к устранению ошибок округления (Рисунок 6.19).

- 173 -

Рисунок 6.19 Улучшение контуров TrueType-шрифтов

3. Заполнение контуров

Ha этом этапе происходит заполнение контуров и автоматиче-

ское подавление выпадения точек. Для того чтобы определить точки,

которые необходимо активизировать при заполнении, используется

простое правило: активизируются все точки, центр которых находится

внутри заполняемой области или точно на контуре.

Разметка в TrueType-шрифтах

B TrueType-шрифтах используется программируемая разметка

символов. Для ее описания служит специальный язык программиро-

вания, который мы так и будем называть - язык TrueType.

Программы разметки символов формируются при создании

шрифта и описывают все особенности символов для того, чтобы по

возможности сохранять их в любых ситуациях. B процессе исполнения

программы интерпретатор языка TrueType получает информацию о

текущем размере символов в точках растрового устройства и о транс-

формациях символа (повороте и наклоне). Операторы языка исполь-

зуют эти значения и изменяют контур с тем, чтобы качество растрово-

го изображения символа было наилучшим. Чем сложнее программа

разметки, тем точнее можно описать все детали построения символа.

Разметка программируется двумя основными методами: описа-

нием характеристик символа (например, заданием горизонтального

расстояния между точками, образующими прямой вертикальный

штрих, которое всегда должно быть одинаковым) и указанием кон-

кретных команд, изменяющих контур.

Изменение контура происходит путем перемещения точек, обра-

зующих его. Точки могут перемещаться по отдельности или группами с

использованием интерполяции. Отдельные команды служат для

управления растеризацией в конкретных ситуациях.

Основой программы разметки являются команды измерения

расстояния между точками и команды округления значений. Как пра-

вило, большая часть программ разметки строится следующим обра-

зом:

- 174 -

1. Измеряется некоторое расстояние, которое затем округляет-

ся по определенным правилам.

2. Остальные расстояния (целочисленные) устанавливаются в

пропорции к измеренному.

Команды языка могут использовать переменные и таблицы гло-

бальных значений, которые могут иметь отношение к нескольким сим-

волам.

Общее описание языка разметки

Поскольку полное описание всех команд языка разметки приво-

дится в официальной документации фирмы Microsoft, ограничимся

лишь определением основных групп команд. Некоторые принципиаль-

ные методы разметки будут объяснены в следующих разделах, но без

привязки к конкретным командам.

Итак, при построении программы разметки используются сле-

дующие структуры:

• стек данных;

• команды языка;

• глобальные таблицы.

Через стек данных командами производится передача всех зна-

чений. Команды могут брать значения со стека или класть их на стек.

Стек работает по принципу «последний вошел - первый вышел», так

что параметры командам (если их больше одного) передаются в об-

ратном порядке. Стек может содержать значения, кратные 32 битам

при 32-битной реализации TrueType-машины (Windows NT) и 16 битам

при 16-битной реализации (Windows 3.1).

Данные и команды чередуются в потоке команд. Специальные

команды (и только они!) могут выбирать значения из потока и перено-

сить их на стек. Все остальные команды работают только со значе-

ниями, находящимися на стеке.

Команды языка разделяются на следующие группы:

• переносящие значения на стек;

• управляющие областью данных;

• управляющие таблицей значений;

• изменяющие текущее графическое состояние;

• управляющие контурами;

• общего назначения.

Большая часть команд используется для измерения параметров

контуров и для перемещения точек, определяющих контуры. Отдель-

ные команды применяются для управления последовательностью ин-

терпретации программы (например, команды условных и безусловных

переходов) и для управления областями данных.

Основная область, в которой хранятся все постоянные и проме-

- 175 -

жуточные параметры, необходимые для разметки символов – это

таблица значений, сокращенно CVT. Для доступа к полям CVT суще-

ствуют специальные команды, при помощи которых можно читать зна-

чения или изменять их. С CVT связана особая программа, которая за-

пускается всякий раз при изменении основных параметров шрифта:

кегля набора или какого-либо из чисел матрицы трансформации, на-

пример угла наклона. Обычно та программа используется для моди-

фикации значений в CVT.

Другая глобальная программа, называемая шрифтовой, запус-

кается только один раз в момент загрузки шрифта и выполняет ини-

циализацию значений в CVT.

Для хранения промежуточных значений применяется другая

таблица, которая называется областью данных (storage area). C ее

помощью можно создавать переменные и небольшие массивы дан-

ных.

Последняя глобальная область - это область графического со-

стояния (graphic state). Она содержит переменные, фиксирующие те-

кущее состояние интерпретатора языка, например, способ округления

значений или направление вектора измерения расстояний. Все пере-

менные имеют значения по умолчанию. Для изменения этих значений

обычно используется шрифтовая программа или CVT-программа.

Обозначение точек

Программа разметки, написанная на языке TrueType, связыва-

ется с контурами символов, которые описываются отдельно, при по-

мощи указания номеров точек. Нумеруются все точки, определяющие

контур (on-line и offline), как это показано на Рисунок 6.20.

Команды языка могут использовать любые точки, реально опи-

сывающие контур, и набор точек, используемых только в качестве

промежуточных. Для разделения этих точек символ представляется

состоящим из двух слоев: слой 1 (Z1), содержащий реальные точки, и

слой 0 (Z0), состоящий из промежуточных точек. Оба слоя могут при-

меняться во всех операциях языка.

Кроме этого, интерпретатор добавляет к описанию контура сим-

вола две дополнительные точки, определяющие поля символа

(Рисунок 6.21).

Эти точки могут использоваться наравне с другими в программе

разметки и позволяют точно определять поля символа в растровых

единицах.

Например, с их помощью легко можно заблокировать полное ис-

чезновение полей. Для этого достаточно написать фрагмент програм-

мы, который бы не позволял приравнивать горизонтальные координа-

ты дополнительных точек и крайних точек символа.

- 176 -

Рисунок 6.20 Нумерация точек, определяющих контур в TrueType-

шрифтах

Рисунок 6.21 Дополнительные точки, определяющие поля символа в

TrueType-шрифтах

B некоторых операциях требуется указание одной из трех опор-

ных точек, которые могут указывать на любую из точек контура в слое

1 или на промежуточные точки в слое 0. Номера опорных точек опре-

- 177 -

деляются в области графического состояния интерпретатора языка

разметки и могут быть изменены специальными командами.

Измерение расстояний и перемещение точек

Измерение расстояний между точками и перемещение точек

происходит в строго фиксированных направлениях, которые опреде-

ляются векторами: projection_vector дляизмерения расстояний и free-

dom_vector для перемещения точек (Рисунок 6.22):

Рисунок 6.22 Принцип измерения расстояний между точками в

TrueType-шрифтах

Направления этих векторов определяются специальными ко-

мандами.

Расстояние между точками может быть разным: белым, серым и

черным. Отличия между ними заключаются в том, что при округлении

значений каждого вида расстояния используются разные методы.

Белое расстояние используется для измерения белых облас-

тей и определяет дистанцию между ближними краями точек:

Рисунок 6.23 Белое расстояние между точками

Черное расстояние измеряет дистанцию между внешними

краями точек:

- 178 -

Рисунок 6.24 Черное расстояние между точками

Серое расстояние используется в ситуациях, сочетающих бе-

лое и черное расстояния, и определяет дистанцию между серединами

точек:

Рисунок 6.25 Серое расстояние между точками

Перемещение точек может быть относительным или абсолют-

ным. Относительное перемещение задается от одной из трех опорных

точек, а абсолютное - относительно начала координат.

Обычно оба метода комбинируются, что позволяет достичь мак-

симальной гибкости.

B том случае, когда возникает необходимость перемещения не-

скольких точек, используется команда интерполяции. Для ее работы

достаточно указать несколько точек, которые действительно переме-

щаются, а остальные точки в заданном диапазоне будут сдвинуты ав-

томатически.

Изменение контура в зависимости от размера символа

Как уже говорилось, разметка TrueType-символов может быть

построена двумя методами: описательным и командным. Описатель-

ная разметка оперирует командами измерения расстояния и переме-

щения точек на заданное расстояние, при этом она является универ-

сальной по отношению к размеру символов.

Если при помощи описательных команд не удается точно опре-

делить форму некоторых элементов символов, применяется команд-

ная разметка. При этом однозначно программируется положение то-

чек, которое они должны занимать в момент, когда размер символа (в

растровых точках) находится в заданном диапазоне.

Как правило, этот метод разметки применяется для описания

незначительных по размеру, но очень важных участков символа, на-

пример, правой верхней части буквы C или места соединения округ-

- 179 -

лых штрихов в букве B.

Построение шрифтовых файлов

Файлы, содержащие TrueType-шрифты, состоят из множества

таблиц. Каждая из таблиц содержит определенный набор значений,

определяющих некоторые характеристики шрифта.

Любой шрифтовой файл начинается с таблицы смещений (Off-

set Table). B ней содержится версия формата, одновременно иденти-

фицирующая файл как TrueType-шрифт; количество таблиц в файле и

несколько значений, облегчающих поиск нужных полей в шрифтовом

файле.

За таблицей смещений следует каталог таблиц, показываю-

щий тип, размер, контрольную сумму и смещение от начала файла

для всех таблиц, определяющих шрифт.

B шрифтовой файл должны входить обязательные таблицы и

могут входить необязательные. Приведем список всех возможных

таблиц TrueType -файлов:

Тип таблицы Описание

Обязательные таблицы

cmap Таблицы кодирования символов шрифта, разными

способами определяющие соответствие между кода-

ми символов и их описаниями в шрифте

glyf Область описания символов (контуров и разметки)

head Заголовок шрифта

hhea Глобальные метрики шрифта

hmtx Горизонтальные метрики символов (ширина и поля)

loca Таблица указателей на описания символов

maxp Требования к памяти для данного шрифта

name Таблица имен шрифта

post Информация, необходимая для использования шриф-

та на PostScript-принтерах (содержит поля, входящие

в заголовок PostScript-шрифтов и PostScript-имена

символов)

OS/2 Метрики и описания, необходимые для использования

шрифта в OS/2 и Windows

Необязательные таблицы

cvt Таблица значений (CVT)

fpgm Шрифтовая программа (вызывается один раз при за-

грузке шрифта)

hdmx Горизонтальные метрики устройства, содержат набор

метрик символов для определенных размеров

- 180 -

kern Таблица кернинга

LTSH Таблица, определяющая размер символов, начиная с

которого горизонтальные метрики начинают линейно

зависеть от размера шрифта

prep Программа CVT (вызывается всякий раз при измене-

нии размера символов или при трансформировании

шрифта)

WIN Зарезервирована для использования в будущем

VDMX Таблица, содержащая вертикальные метрики симво-

лов

FOCA Зарезервирована для использования в будущем

PCLT Таблица, содержащая значения, необходимые для

работы с принтерами, управляемыми языком PCL 5

(HP LaserJet III)

Мы не будем подробно рассматривать особенности построения

каждой таблицы, поскольку это займет слишком много времени. Тем,

кто заинтересовался построением TrueType-шрифтов, рекомендуем

обратиться к официальной документации, а также найти программы,

позволяющие преобразовать любой TrueType-шрифт в текстовый

файл, с которым можно работать в любом текстовом редакторе.

Большинству пользователей можно порекомендовать не углуб-

ляться в изучение формата TrueType, а обратиться к одному из редак-

торов контурных шрифтов, имеющему возможность импорта и экспор-

та TrueType-шрифтов.

Другие форматы

Кроме наиболее распространенных форматов Type 1 и TrueType

существует множество других форматов представления шрифтов,

имеющих определенные области применения. Как правило, каждый из

форматов поддерживается одной или несколькими крупными компа-

ниями, занимающимися разработкой шрифтов (Adobe, Agfa, Bitstream,

URW) или программного обеспечения и оборудования (Apple, Hewlett

Packard, Microsoft, Sun):

Фирма Формат Область применения

Adobe Type 0, Type 1 PostScript-принтеры и про-

граммы

Agfa Intellifont Растеризатор Intellifont for

Windows (аналог ATM)

Apple TrueType Операционные системы

Bitstream Fontware, Speedo Встроенные растеризаторы