Хинтинг шрифтов: от появления к практическому применению

В этой статье мы расскажем об истории развития хинтинга шрифтов. Поделимся собственным опытом работы над шрифтами и объясним, какие задачи решает хинтинг.

История формата TrueType

Во второй половине 80-х годов XX века индустрия персональных компьютеров стремительно развивалась, и для них был необходим свой собственный шрифтовой стандарт. У компании Adobe он уже был и назывался PostScript Type 1. Стандарт входил в ее графические программы, благодаря чему активно распространялся.

Идеологами TrueType формата были Apple и Microsoft. Разработка началась из соображений экономической выгоды: за использование шрифтов PostScript нужно было платить огромные авторские гонорары. Таким образом, TrueType был ответом двух гигантов на фактическую монополию компании Adobe с ее шрифтами PostScript Type 1. Предполагалось, что шрифты TrueType станут основой единого стандарта, будут легко масштабироваться и использоваться на ПК. Apple начала разработку первой, а Microsoft подключилась позже и начала активно его продвигать. Apple добавила поддержку формата в мае 1991 года (ОС System 7.0), а Microsoft внедрила системные шрифты для ПК почти год спустя — в апреле 1992 (ОС Windows 3.1).

Black & White Rendering, появился в первой версии формата TrueType
Black & White Rendering, появился в первой версии формата TrueType

Apple выпустила свой вариант (TrueType GX) раньше, поэтому у Microsoft, чей формат был еще в разработке, могли возникнуть проблемы из-за лицензии. В результате продукт Microsoft получил название TrueType Open.

Публикация TrueType Open была приурочена выходу Windows 95. Главным обновлением в ней стал Antialiasing — экранное сглаживание в градациях серого цвета.

<i>GrayScale Rendering, появился в последующей версии TrueType</i>
GrayScale Rendering, появился в последующей версии TrueType

В 1996 году две некогда конкурирующие компании Microsoft и Adobe выпустили совместный открытый формат шрифтов — OpenType с поддержкой TrueType и PostScript контуров, Unicode и типографических функций (капителей, лигатур и т. д).

Таким образом, семейство современных шрифтов получило имя, в котором отразилась вся история их создания, — OpenType:

  • TrueType(.ttf) — OpenType шрифты с контурами TrueType
  • OpenType(.otf) — OpenType шрифты с контурами PostScript

Благодаря изначальному широкому функционалу TrueType стандарта в 2016 году на его базе появились вариативные шрифты.

С самого начала у TrueType формата сложилась плохая репутация, и причина этому огромное количество некачественных шрифтов, ведь он был открытым стандартом, в отличие от PostScript Type 1. Как следствие, TrueType шрифты не получили широкого распространения на старте, а среди массовой аудитории пользовались популярностью PostScript шрифты. Спустя время у TrueType формата все-таки появилась своя ниша: к нему обращались большие компании, когда нужно было разработать важные системные шрифты или сделать шрифты на заказ.

Технология TrueType стартовала в начале 90-х, когда использовались мониторы с крайне низкой плотностью пикселей (DPI), и представляла из себя простейшую черно-белую графику. Шрифты, которые отображались на экране, имели лишь одноцветное представление без градаций полутонов (BI-Level Rendering). С развитием аппаратного и программного обеспечения графика на персональных компьютерах стала более продвинутой, и в отображении шрифтов появился градиент серого цвета (Grayscale Rendering). Постепенно широкое распространение получили жидкокристаллические мониторы. Разработчики ПО использовали особенности растеризации ЖК-мониторов, у которых каждый пиксель состоит из трех цветов. Это получило название SubPixel Rendering. На данной технологии основаны растеризаторы ClearType и DirectWrite от Microsoft.

<i>DirectWrite рендеринг</i>
DirectWrite рендеринг

TrueType и OpenType форматы содержат глифы в виде контуров из кривых Безье, но подход к хинтингу реализован кардинально разными способами.

Если кратко: в PostScript шрифтах в каждом глифе выделяются определенные элементы (горизонтальные и вертикальные стемы, засечки и т. д), затем на них автоматически накладываются заданные или вычисленные параметры — толщина, ширина, высота. По такой схеме хинтинг делается молниеносно, но у человека мало возможностей повлиять на итоговый контур, потому что растеризатор сам решает, чем из этих подсказок и как он воспользуется для вывода текста на экран.

В шрифтах TrueType используется иной подход. Вместо делегирования работы растеризатору, шрифт содержит явные поточечные инструкции, которые либо должны выполняться полностью, либо не должны вовсе.

Высокая точность и качество TrueType шрифтов при отображении на экране обеспечиваются благодаря колоссальной сложности при разработке. Для дизайнера шрифта контур TrueType кривых очень сложен в редактировании, так как из-за использования квадратичных кривых Безье он содержит большее количество точек. Хинтинг является также сложным и комплексным процессом, который по силам только высококлассным дизайнерам шрифтов. Контуры же OpenType (PostScript) шрифтов просто редактируются, содержат кубические кривые, хинтинг шрифтов сильно упрощен и практически автоматизирован. Отображение на экране при этом значительно хуже, но унифицировано для всех шрифтов.В 1999 году компания Apple интегрировала в свою операционную систему собственный растеризатор для экранов под названием Quartz 2D. Он унифицирует отображение как TrueType, так и OpenType шрифтов от всех производителей на экранах компьютеров Apple, игнорируя TrueType хинтинг. Таким образом формат TrueType остался актуален для Windows и Linux устройств.

Что такое TrueType хинтинг и зачем он нужен

В цифровой типографии каждый символ определяется набором контуров, обычно состоящих из сплайнов в виде кривых Безье. Когда символ рендерится на пиксельной сетке, контуры масштабируются до нужных размеров, а затем все пиксели внутри полученного контура заливаются черным. Такой алгоритм отлично показывает себя при высокой плотности пикселей (DPI). Однако при DPI ниже 150 процесс рендеринга становится проблематичным.

<i>Слева направо: векторное представление глифа, растеризация глифа на пиксельной сетке 18pt 144 DPI, растеризация глифа на пиксельной сетке 18pt 96 DPI</i>
Слева направо: векторное представление глифа, растеризация глифа на пиксельной сетке 18pt 144 DPI, растеризация глифа на пиксельной сетке 18pt 96 DPI

TrueType хинтинг (или инструктирование) — подсказки, которые с помощью специального программного обеспечения зашиваются внутрь шрифтового файла. Можно сказать, это ограничения, которые накладываются при масштабировании на контуры знаков шрифта и лучшим образом отражают изначально заложенные дизайнером формы на любом размере, устройстве, разрешении и программном обеспечении. Хинтинг улучшает внешний вид текста и его читабельность при низком разрешении экрана или мелком размере шрифта.

TrueType хинтинг бывает ручным и автоматическим. Для шрифтов светлых и средних по жирности начертаний с простыми формами, таких как Thin, ExtraLight, Light, Regular, Medium, в большинстве случаев автоматического хинтинга оказывается достаточно. С более жирными начертаниями — от DemiBold до Black и более сложных форм шрифтов (например, с засечками или акцидентных) — начинаются проблемы. Ручной TrueType хинтинг происходит либо в шрифтовом редакторе, либо в специальном ПО. Ручной хинтинг шрифта — настоящее искусство, с одной стороны, и ремесло, с другой. Специалист по хинтингу размечает готовый шрифтовой файл вручную, символ за символом, а после тестирует в разных размерах текста. Зачастую хинтинг позволяет сохранить характерный рисунок шрифта до 14 px, а читаемость до 9 px.

<i>Окно TT-хинтинга в FontLab7</i>
Окно TT-хинтинга в FontLab7

Четыре ключевые задачи, которые решает хинтинг

1. Обеспечивает контраст — хинтинг позволяет вернуть шрифту контраст, задуманный дизайнером.

2. Повышает читаемость — при небольших размерах текста именно хинтинг борется за читаемость знаков.

3. Создает спейсинг — хинтинг не позволяет буквам слипаться между собой и контролирует расстояние между буквами так, как это задумал автор.

4. Отвечает за ровную строку — хинтинг позволяет во всех размерах шрифта буквам держаться внутри своей строки и не выпрыгивать из нее.

<i><a href="https://api.vc.ru/v2.8/redirect?to=http%3A%2F%2Ftypetype.org%2Ffonts%2Ftt-marxiana%2F%3Futm_source%3Dvc%26amp%3Butm_medium%3Dcpa%26amp%3Butm_campaign%3Dhinting%26amp%3Butm_term%3Dmarxiana&postId=206378" rel="nofollow noreferrer noopener" target="_blank">TT Marxiana Elzevir</a> до и после хинтинга</i>
TT Marxiana Elzevir до и после хинтинга

Практическое применение в жизни

На начало 2021 года у 40 % пользователей ПК есть два основных разрешения экранов — 1920x1080 и 1368x768. У монитора с разрешением 1920x1080 и диагональю 22 дюйма DPI окажется всего около 100. Если взять как эталон 300 DPI при печати, то окажется, что это в 3 раза меньше, чем необходимо для безупречного отображения текста.

Несмотря на это, многие шрифтовые студии уделяют крайне мало времени процессу хинтинга: они либо обращаются к OpenType шрифтам с простым PostScript хинтингом, не имея в своем портфеле даже TTF шрифты, либо пользуются автоматическими средствами хинтинга. В результате пользователи разных сайтов и сервисов — как небольших, так и крупных, корпоративных, с многомиллионной аудиторией, видят кривое текстовое оформление.

Кроме того, большие международные компании и корпорации могут иметь в своем парке старое или промышленное оборудование с низким разрешением в DPI, таким образом, вопрос отображения шрифтов для них по-прежнему актуален. Сюда же входят и узконаправленные сферы, такие как банковская деятельность (банкоматы), навигационное оборудование, разработка игр и приложений, телетрансляции, которые требуют бережного и внимательного отображения шрифтов на экран.

<i>Пример некачественного хинтинга: контуры «слипаются»</i>
Пример некачественного хинтинга: контуры «слипаются»
<i>Пример некачественного хинтинга: вылет «r» над строчными буквами</i>
Пример некачественного хинтинга: вылет «r» над строчными буквами

Как делается TrueType хинтинг в TypeType

В начале 90-х хинтинг был весьма сложным технологическим процессом, поскольку инструкции в TrueType шрифте представлены в виде низкоуровневых команд ассемблера:

<i>Пример низкоуровневых команд ассемблера</i>
Пример низкоуровневых команд ассемблера

Сегодня для хинтинга используется софт, который поддерживает высокоуровневые визуальные команды и сам переводит их в нативный код. Можно выделить следующие программы:

  • ttfautohint — автоматический хинтинг с опциональными параметрами, в основе которого лежит FreeType рендер
  • Fontlab/Glyphs — шрифтовые редакторы с возможностью хинтинга
  • Microsoft Visual TrueType — standalone-приложение для хинтинга

При этом декомпиляция шрифта для редактирования TrueType хинтинга невозможна, в отличие от PostScript, поскольку каждое приложение реализует свои собственные команды. Необходимо либо обращаться к исходнику, либо делать всё с нуля.

Мы производим TrueType хинтинг как статичных отдельных начертаний, так и вариативных шрифтов и используем Visual TrueType плюс ряд собственных технических подпрограмм для оптимизации работы над хинтингом.

Интересный факт:

История VTT уходит корнями в создание TrueType формата. Один из его авторов и создатель языка инструкций TrueType — Сампо Касила (Sampo Kaasila), который написал также платное приложение для хинтинга под Macintosh (Typeman). Через некоторое время лицензия на Typeman была выкуплена компанией Microsoft, и на его основе был написан VTT, который теперь запускается только на Windows.

Хотя VTT и был изначально бесплатным, в начале 2000-х для работы в нем нужно было заполнить лицензионное соглашение, затем отправить по факсу в Microsoft, после чего получить доступ на форум, откуда можно было скачать приложение.

Почему именно VTT? На наш взгляд, это наиболее полный редактор, позволяющий делать с картинкой шрифта что угодно. К плюсам относится и то, что VTT разрабатывает сама Microsoft, что гарантирует отсутствие различий между предпросмотром в редакторе и итоговым рендером. К тому же есть поддержка: можно написать разработчикам и через несколько дней получить ссылку на билд с исправленным багом. Минусы: закрытость кода, из-за чего нам пришлось написать дополнительные скрипты на Python для реализации необходимого функционала. Приведем примеры:

  • Корректное положение диакритики над и под знаками.
  • Принудительное выравнивание компонентов по пиксельной сетке.
  • Корректная автогруппировка знаков.
  • Перенос хинтинга между шрифтами.
  • Исправление стемов в тонких начертаниях.

Типичный процесс хинтинга глифа:

  • Размечаются высотные точки, чтобы знак был консистентным относительно остальных знаков и держался заданной строки текста, не выпрыгивая из нее (то есть, к примеру, чтобы прописной знак по высоте был равен остальным прописным знакам, а строчной — остальным строчным знакам).
  • Фиксируется толщина всех горизонтальных толщин, чтобы они были идентичны другим аналогичным толщинам внутри шрифта.
  • Фиксируется по такому же принципу толщина всех вертикальных толщин.
  • Производится сдвиг (smooth) остальных незатронутых точек относительно тех, к которым были применены какие-либо команды (автоматически).

Процесс хинтинга шрифта:

  • Сначала запускается автохинтер, задача которого — сгладить глифы и выявить те места, где потребуется ручная правка. Это значительно экономит время.
  • Перед началом ручного хинтинга к шрифту применяется набор наших скриптов, который помогает определить очередные проблемные зоны. Это снова избавляет нас от лишней работы.
  • Ручная работа: проверяются контрольные значения для шрифта (высоты и толщины), вносятся правки в инструкции, сделанные автохинтингом.
  • Тестирование и правки.
Процесс хинтинга

Хинтинг вариативных шрифтов более сложный процесс, так как ряда функциональных вещей нет — например, дельты, а желание отобразить шрифт так же классно, как в стационарном шрифте, есть. Это очень похоже на разметку одиночного шрифта, но с одним отличием: в вариативном шрифте присутствует несколько шрифтов — так называемых мастеров, между которыми и происходит вариативность. Но хинтинг нам позволяет отхинтовать только одно основное якорное начертание. Таким образом, остальные мастера получают инструкции от основного начертания и процесс тестирования/доводки хинтинга усложняется.

<i>Работа в VTT над вариативным шрифтом</i>
Работа в VTT над вариативным шрифтом

Хинтинг имеет ряд нюансов в зависимости от ОС или браузера, в котором отображается шрифт. Мы постоянно дорабатываем подпрограммы-скрипты, которые улучшают и оптимизируют наш хинтинг. Для наших клиентов мы детально прорабатываем хинтинг во всех запрашиваемых случаях так, чтобы шрифты отображались максимально точно. Кроме того, мы проводим аудит шрифтов и предлагаем соответствующие рекомендации.

Вместо заключения

Может показаться, что хинтинг — сложный и ресурсозатратный процесс. Но это не совсем так. Мы смогли значительно оптимизировать хинтинг как отдельных начертаний, так и больших семейств. Транспонировали хинтинг (инструктирование) как между начертаниями, различающимися по жирности, так и между прямыми и наклонными версиями шрифтов, научились проводить хинтинг для вариативных шрифтов.

Мы создали собственные инструменты (скрипты) и методики, которые оптимизируют процесс хинтинга шрифтов. Все это в сумме дало возможность сделать хинтинг доступным. И, так как наш опыт показывает, что шрифт без качественного ручного хинтинга много теряет в области применения, мы подвергаем хинтингу все шрифты, которые выпускаем.

Хинтинг логотипа TypeType

Сейчас мы помогаем с хинтингом другим шрифтовым студиям. Команда TypeType всегда открыта к общению с коллегами по цеху.

8585
16 комментариев

вообще ничего не понял :_(

7
Ответить

Комментарий недоступен

28
Ответить

но очень интересно.

2
Ответить

прямо сказать - открылся целый новый мир ))) спасибо огромное, очень интересно посмотреть на техническую сторону работы с шрифтами ! 

5
Ответить

Спасибо за обратную связь!

2
Ответить

Благодарю за просветительскую работу. 

4
Ответить

Хинтинг - 6 пикселей в высоту которые ПИЗДЕЦ КАК ЗАЕБАЛИ дизайнеров!!!111 ажкернингтрисёт.

3
Ответить