13 октября, 19:00, онлайн-встреча «Путеводитель по созданию шрифта». Зарегистрироваться

ГлавнаяБлогХинтинг шрифтов: от появления к практическому применению

Хинтинг шрифтов: от появления к практическому применению

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.

GrayScale Rendering, появился в последующей версии TrueType
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.  

DirectWrite рендеринг

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. 

Слева направо: векторное представление глифа, растеризация глифа на пиксельной сетке 18pt 144 DPI, растеризация глифа на пиксельной сетке 18pt 96 DPI
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 16 pt, а читаемость до 11 pt.

Окно TT-хинтинга в FontLab7
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.

TT Marxiana Elzevir до и после хинтинга
TT Marxiana Elzevir до и после хинтинга

Практическое применение в жизни

На начало 2021 года у 40 % пользователей ПК есть два основных разрешения экранов — 1920×1080 и 1368×768. У монитора с разрешением 1920×1080 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.

Пример некачественного хинтинга: контуры "слипаются"
Пример некачественного хинтинга: контуры «слипаются«
Пример некачественного хинтинга: вылет r над строчными буквами
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:

Пример низкоуровневых команд ассемблера
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 hiMicrosoft 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:

1. 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);

2. Фиксируется толщина всех горизонтальных толщин, чтобы они были идентичны другим аналогичным толщинам внутри шрифта;

3. Фиксируется по такому же принципу толщина всех вертикальных толщин;

4. Производится сдвиг (smooth) остальных незатронутых точек относительно тех, к которым были применены какие-либо команды (автоматически).

Процесс хинтинга шрифта:

1. Сначала запускается автохинтер, задача которого — сгладить глифы и выявить те места, где потребуется ручная правка. Это значительно экономит время;

2. Перед началом ручного хинтинга к шрифту применяется набор наших скриптов, который помогает определить очередные проблемные зоны. Это снова избавляет нас от лишней работы; 

3. Ручная работа: проверяются контрольные значения для шрифта (высоты и толщины), вносятся правки в инструкции, сделанные автохинтингом;

4. Тестирование и правки.

Скринкаст хинтинга одного знака
Скринкаст хинтинга одного знака

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.

Работа в VTT над вариативным шрифтом
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.  

Хинтинг логотипа TypeType
Хинтинг логотипа TypeType

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.

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

Узнать больше

Расширение семейства TT Hoves Pro

Расширение семейства TT Hoves Pro

TT Hoves — самый молодой шрифт из коллекции универсальных геометрических гротесков. Он составляет функциональное трио вместе с TT Norms® и TT Commons, обладая при этом своим узнаваемым характером. Шрифт TT Hoves успел завоевать симпатию дизайнеров со всего мира. Гарнитура находится среди бестселлеров студии с момента выхода на площадки, и всё-таки настало время обновить шрифт!

Узнать больше24 июля, 2022
Создание современной антиквы TT Livret

Создание современной антиквы TT Livret

Бывает так, что в планах новый шрифт казался относительно простым и быстрым заданием, а в результате работы он перерос в один из самых масштабных проектов последних лет. Сегодня история как раз о таком шрифте.

Узнать больше30 июня, 2022
Создание TT Commons: от корпоративного шрифта до бестселлера студии

Создание TT Commons: от корпоративного шрифта до бестселлера студии

Гарнитура TT Commons Pro не нуждается в представлении, ведь это уверенный бестселлер студии TypeType на протяжении уже многих лет. Это не просто слова — с 2018 года шрифт оставался хитом продаж 93% всего времени пребывания на площадках. У TT Commons удивительная история, ведь он создавался в далёком 2016 году, и тогда совсем не предполагался к выпуску в качестве коммерческого шрифта.

Узнать больше09 июня, 2022