ClearType – технология, позволяющая улучшить как внешний вид шрифта на экране, так и облегчить чтение с экрана, сделать его более продуктивным. Поскольку более 80% времени, проводимого за компьютером, уходит на чтение, усовершенствования в этом направлении служат общему улучшению взаимодействия пользователей с Windows. Говоря простыми словами, ClearType работает, интерпретируя низкоуровневую геометрию цветных субпикселей так, как если бы они были целыми пикселями, тем самым получая дополнительные преимущества в разрешении, а также используя особенности человеческого зрения, которое игнорирует дополнительные цветные артефакты. Если точнее, то технология ClearType оптимизирована для ЖК-панелей, у которых красные, зелёные и синие (RGB) субпиксели ориентированы вертикально (полосками), хотя и на ЭЛТ-мониторах проявляет себя неплохо (особенно на тех, что оснащены апертурными решётками), и даже на ЖК-панелях с горизонтальными RGB-полосками. Хотя это и кажется противоречащим здравому смыслу, но, согласно неформальным опросам, около 70% пользователей предпочитают включать ClearType даже на тех экранах, для которых она не подходит. Для тех, кто предпочитает альтернативные варианты рендеринга, главным камнем преткновения остаётся потенциальное ухудшение контрастности текста именно на таких устройствах. Другие способы обработки шрифтов под Windows Несмотря на факт существования многочисленных типов экранов и широкого разнообразия пользовательских вкусов и их визуального восприятия, мы всё же решились внедрить ClearType в Microsoft Windows. Почему? Microsoft не сразу сделала ClearType стандартным способом визуализации. Впервые технология была реализована в Windows CE в 2000 году. Мы могли более или менее полностью контролировать характеристики оборудования, на котором запускалась Windows CE, поэтому не составляло большого труда удостовериться, что ClearType должным образом работает на каждом устройстве, а в случае осложнений перенастроить либо ClearType, либо устройство, чтобы качество восприятия текста на экране было близким к оптимальному. Первой «большой» системой с ClearType стала Windows ХР в 2001 году. Двухуровневая обработка До выхода ХР все Windows поддерживали два типа рендеринга шрифтов. Первый тип – это двухуровневая обработка, более известная как «чёрно-белая» обработка, но некоторые называют её «несглаженный шрифт». В этом случае шрифт отображается только двумя цветами, переднего и заднего плана соответственно. Это первый тип рендеринга, который поддерживался технологией TrueType в Windows 3.1. Это весьма эффективный метод отображения шрифтов в bitmap-формате с момента появления Windows 1.0. Двухуровневый рендеринг, будучи реализован с помощью такой контурной технологии как TrueType, с трудом поддаётся адаптации под низкие экранные разрешения. Для того, чтобы такой шрифт обрабатывался и отображался наилучшим образом, требуется немало усилий. Опытный специалист должен потратить от полугода до года на то, чтобы обеспечить надлежащую детализацию обработки. Это время соответственно увеличивается для шрифта с четырьмя начертаниями. А если набор символов превосходит стандартный латинский, как в некоторых системных шрифтах, трудиться придётся ещё дольше. 
Смягчение контуров шрифтов / оттенки серого Второй способ обработки известен как смягчение контуров. Он стал стандартом в Windows 2000, но впервые был представлен в пакете расширений Plus! для Windows 95 как опция. Смягчение контуров шрифтов представляет собой смешанную технологию сглаживания на основе оттенков серого, созданную для увеличения контраста шрифтов по сравнению с традиционными способами сглаживания. Два основных момента отличают смягчение контуров шрифтов от обычного сглаживания. Традиционное сглаживание работает так: сначала шрифт увеличивается в масштабе, а затем производится субдискретизация. Смягчение использует похожий метод, однако перед увеличением масштаба шрифт хинтуется. Хотя форматом статьи не предусмотрено детальное описание технологии хинтования, можно сказать, что она использует метод «подгонки решётки» для фиксации вертикальных и горизонтальных границ символов, чтобы они соответствовали пиксельной решётке. В этом случае большинство горизонтальных и вертикальных основных штрихов шрифта при увеличении масштабирования закрывают 100% фона пикселей, а при субдискретизации передают цвет переднего плана, обычно чёрный. Диагональные и закруглённые штрихи шрифта не покрывают пиксель целиком, и потому передают оттенок серого, отражая степень покрытия фона пикселя. Следует заметить, что, когда текст отображается с зазубринами (то есть без сглаживания), это происходит из-за закруглений и диагоналей в начертании шрифта – именно тех областей, которые закрашиваются серым в нашем методе. Это наиболее предпочтительный вариант сглаживания, обеспечивающий наилучший контраст для штрихов за счёт небольшого снижения точности восприятия. 
Второй фактор, отличающий смягчение контуров шрифтов от традиционного сглаживания – то, что шрифт сам определяет точный размер кегля, при котором смягчение включается или выключается. Большинство шрифтов, обеспечивающих этот уровень, включают сглаживание с помощью оттенков серого ниже 9 пикселей на em (PPEM). Это примерно соответствует 7 пунктам при разрешении экрана 96 PPI. При уровне выше 9 PPEM сглаживание отключается, пока основные штрихи не превышают размера в два пикселя по ширине, что соответствует размеру от 13 до 20 пунктов, в зависимости от набора символов. Как только ширина штриха достигает двух пикселей, сглаживание остаётся включённым в процессе увеличения. Ширина в два пикселя для штриха была выбрана потому, что обеспечивает достаточно прочную основу для пикселей цвета переднего плана, чтобы сохранить высокую контрастность штрихов. Если у шрифта нет оговоренных размеров для выполнения смягчения, будут использованы системные умолчания. Системные умолчания различны для обычных и утолщённых наборов символов. То есть несмотря на то, что по умолчанию используется смягчение контуров, большинство шрифтов в тексте удобного для чтения размера будут обрабатываться двухуровневым способом. Установки по умолчанию для визуализации шрифтов С дополнением в виде ClearType в Windows XP у нас есть три типа рендеринга шрифтов: двухуровневый, смягчение контуров и ClearType. Во время разработки Windows XP началась постепенная миграция от традиционных ЭЛТ-мониторов к ноутбукам и настольным ПК с ЖК-экранами. В тот момент эта миграция была ещё далека от завершения, поэтому для Windows XP мы решили оставить основным способом обработки шрифтов смягчение оттенками серого, так же, как в Windows 2000. ОЕМ-производители, устанавливавшие Windows XP на свои ПК, могли изменить эти настройки, и к моменту начала поставок Windows XP SP2 многие из них начали отдавать предпочтение ClearType. Следует отметить, что у ОЕМ-производителей есть возможность управлять этими настройками в ходе предварительного конфигурирования ПК. В Windows Vista системный рендеринг шрифтов по умолчанию был изменён на ClearType. Важно чётко уяснить, что понимается под рендерингом шрифтов по умолчанию. В Windows 7 таким рендерингом считается тот, который выбирается, если само приложение не определяет заранее тип рендеринга. Некоторые путаются, считая, что все приложения обязаны использовать именно тот тип рендеринга, что установлен системой по умолчанию. Это не соответствует действительности – API для смягчения контуров шрифтов, представленные впервые в Windows 95, работают иначе. Ожидалось, что существуют ситуации, в которых приложение самостоятельно определяет оптимальный способ рендеринга. Например, при отображении документа с мелким шрифтом перед отправкой на печать наилучшим выбором является традиционный вариант рендеринга. Напротив, когда приложение представляет текст для чтения с экрана, вероятно, лучшим вариантом в этом случае будет ClearType. В некоторых случаях, например, при использовании удалённых терминалов, приложение может выбрать двухуровневый рендеринг для снижения объёма трафика, отправляемого на клиентский ПК. Существует множество примеров, когда приложения выбирают тот или иной способ рендеринга, отличный от используемого системой по умолчанию, – точно так же, как программы используют другие шрифты, цвета, размеры и прочие свойства текста. Самым типичным является пример приложений, использующих постоянное форматирование текста и постоянный документооборот. Определяя тип рендеринга для текста, приложение может обеспечить неизменный вид текста на всех компьютерах, где оно используется. Другой известный пример: предпросмотр перед печатью, где возможность корректного представления мелких шрифтов для печати с высоким разрешением значительно усовершенствована. Мы понимаем, что способность программ самостоятельно выбирать способ рендеринга, отличный от выводимого на экран, для некоторых звучит как противоречие и кажется парадоксальным. Система настроена таким образом, что параметры рендеринга по умолчанию таковы, что соответствуют системным, однако некоторые приложения, в том числе в определённых случаях и сама Windows, могут содержать элементы, требующие включения особых настроек рендеринга. Хотя любое приложение может выбрать способ рендеринга для каждого используемого шрифта, большинство программ используют настройки системы. Поэтому решение изменить настройки рендеринга по умолчанию для Windows Vista не было лёгким. Направление развития оборудования чётко указывало на скорую и окончательную замену ЭЛТ-мониторов ЖК-панелями, и мы отметили это в наших предыдущих статьях, основываясь на телеметрии, полученной от компьютеров с установленными Windows ХР и Windows Vista. И всё же ЭЛТ-мониторы пока не совсем ушли в небытие, – но отклики от пользователей Windows ХР по поводу работы ClearType на этих экранах были положительными. После решения включить ClearType по умолчанию в Windows Vista, отзывы о нем оказались в большинстве своём позитивными. Но, даже если рендерингом по умолчанию назначена технология ClearType, существуют сценарии, при которых эти настройки могут быть изменены. ОЕМ-производители, предустанавливающие Windows на свои компьютеры, могут это сделать. В некоторых случаях, – и такое наиболее часто происходило со смягчением шрифтов в Windows 95 – оборудование не отвечает минимальным требованиям для выполнения операций рендеринга. При использовании как смягчения, так и ClearType, требуется минимальное разрешение экрана 16 бит на пиксель. (Когда рендеринг используется для bitmap-файлов в GDI, необходимо убедится, что цветовая глубина по умолчанию не равна 1 бит на пиксель, если требуется правильно воспроизводить на устройстве текст, обработанный по технологии ClearType.) Иногда для оптимизации производительности системы сглаживание (смягчение и ClearType) могут отключаться. Так, при подключении удалённого рабочего стола внутри сессии сглаживание обычно отключено. Изменение настроек визуализации по умолчанию в Windows 7 Для Windows 7 действуют те же системные умолчания, что и для Windows Vista. Существует несколько способов изменить настройки рендеринга для Windows 7. Для тех, кто предпочитает двухуровневый рендеринг, может сделать это в настройках производительности в панели управления. Из главного окна панели управления выберите System and Security -> System -> Advanced System Settings -> Performance (Settings…). Более лёгкий путь – через апплет Appearance нужно выбрать Adjust the appearance and performance of Windows и затем отключить настройку Smooth edges of screen fonts, как показано на рисунке. 
Настройка по умолчанию, когда сглаживание шрифтов отключено, не распространена широко, поэтому найти управляющие ею элементы не так легко, как некоторые другие. Если пользователь предпочитает изменить настройки по умолчанию на метод сглаживания посредством оттенков серого, описанный ранее, он может сделать это в Windows 7 с помощью тюнера ClearType. Тюнер ClearType Настройки отображения текста с помощью ClearType можно оптимизировать для пользователя и его монитора. Тюнер ClearType – новый компонент панели управления Windows 7. Поскольку характеристики различных экранов и восприятие пользователей не одинаковы, существуют настройки рендеринга, которые читатели текста могут оптимизировать только лично для себя и своего оборудования. Тюнер ClearType использует различные образцы представления текста, оформленные в виде проверки зрения, чтобы задействовать тонкие настройки алгоритма ClearType. Каждый этап мастера настройки оптимизирует отдельный параметр: гамму монитора (соотношение между напряжением и яркостью), чувствительность пользователя к восприятию цветовых артефактов, предпочтения по толщине символов. Для переключения между режимами ClearType и рендеринга с помощью оттенков серого можно использовать переключатель «Включить ClearType» на приветственном экране тюнера ClearType. 
Так или иначе, при настройке параметров рендеринга пользователю будет предложено воспользоваться мастером настройки ClearType по двум причинам: если какое-либо приложение самостоятельно включает ClearType, будет полезно узнать, как это можно отрегулировать; кроме того, некоторые платформы для работы с графикой предлагают значительно более расширенные возможности настройки рендеринга как для оттенков серого, так и для ClearType. Дизайн шрифтов и визуализация шрифтов Существование рендеринга шрифтов высоких разрешений, такого, как ClearType, оказало огромное влияние на разработку шрифтов для экранного отображения текста. С ранней эпохи возникновения печатной прессы, по мере разработки новых технологий и способов печати, шрифты претерпевали многочисленные изменения для наиболее полного воплощения преимуществ, предоставляемых инновациями. Например, многие шрифты по сей день используют «засечки», которые раньше предотвращали растекание чернил, искажающее основные свойства начертания. Этот факт демонстрирует важность выбора специфики дизайна для наиболее адекватного воплощения преимуществ, предоставляемых той или иной технологией. В традиционном дизайне начертаний шрифта, сам термин «шрифт» относится к литерам определённого размера. Так, 10-пунктовый и 24-пунктовый Times New Roman – это разные шрифты. В эпоху металлических литер для типографских машин все размеры вырезались специальным прессом и предназначались для поверхностей, на которых предстояло печатать знаки, часто с вариациями основного штриха, высоты или межсимвольного интервала для каждого из размеров. Внедрение фотонабора (офсетной печати) в середине ХХ века было в этом отношении шагом назад: теперь в качестве образца шрифта использовался один размер, а все остальные варианты получались посредством масштабирования до нужного размера посредством оптики. Microsoft Windows использует более традиционный подход к работе с компьютерными шрифтами. Он заключается в комбинации хинтования и применения новых видов шрифтовых наборов, применяемых для оптимизации отображения текста на том носителе, для которого предназначен. Когда Microsoft выпустила первую версию технологии TrueType для Windows 3.1, в качестве основных шрифтов использовались традиционные Times New Roman, Arial, и Courier New. При создании этих шрифтов один из размеров был принят в качестве основного (высотой 10–12 пт), и, как и в технике офсета, прочие варианты получались путём масштабирования до нужного размера и соответствующего разрешения экрана. Но, как и в случае с до-офсетными шрифтами, каждый набор был тщательно проверен, и необходимые изменения посредством хинтования были внесены и в основной набор – включая такие критически важные изменения, как контрастность штриха, х-высота и интервал между глифами. Как говорилось ранее, хинтование шрифтов, осуществляемое для их оптимизации при отображении на носителях с низким разрешением, например, при полном пикселе на экране с 96 PPI, занимало много времени. Для того, чтобы ускорить этот процесс в Microsoft Windows, мы создали или приобрели новые частные начертания шрифтов, которые наилучшим образом отображались при двухуровневом рендеринге с разрешением 96 PPI. Это Tahoma, Verdana, Georgia, Trebuchet MS, а также Comic Sans MS. Эти шрифты всё ещё нуждаются в хинтовании для подгонки под индивидуальные размеры, но, поскольку они создавались с учётом свойств носителей, на которых будут отображаться, это гораздо менее сложный процесс, протекающий значительно быстрее. Но даже для гарнитур оптимизированных для экранов с разрешением 96 PPI, размер пикселя оказывается всё ещё слишком велик чтобы продемонстрировать все возможности шрифтов, которые нам хотелось бы, и здесь на помощь пришла технология ClearType. Теперь обрело смысл включение в систему новых наборов шрифтов, оптимизированных для новых средств отображения. Существующие шрифты Windows продолжают хорошо выполнять свою работу и с новой технологией, но суть проекта заключалась в том, чтобы обеспечить наилучший результат при чтении с экрана с использованием ClearType. Это привело к созданию новых наборов шрифтов, поставляемых вместе с Windows Vista. Коллекция ClearType состоит из Calibri, Cambria, Consolas, Corbel, Candara, Constantia и нового интерфейсного шрифта Segoe UI, а японский Meiryo был разработан специально для таких экранов. В ходе проекта по созданию этих шрифтов мы проверяли настройки ClearType по умолчанию и пришли к выводу, что в процессе хинтования необходимо обеспечить его тонкую, размерно-зависимую настройку только для ClearType, а не для обычного двухуровнего рендеринга. Это позволило нам сосредоточиться на оптимизации настроек, подходящих подавляющему большинству пользователей. Шрифты ClearType в Windows 7 Следующий вопрос, который мы должны были себе задать, – а как будет выглядеть отображение текста на экране в Windows 7, если настройками по умолчанию определён двухуровневый рендеринг или смешанное сглаживание? Как говорилось ранее, не все приложения выбирают установленный по умолчанию тип рендеринга. Microsoft Office и Internet Explorer используют ClearType по умолчанию для себя даже тогда, когда для платформы в целом выбраны иные настройки. Некоторые приложения, используя адаптированные для ClearType шрифты, могут независимо от настроек системы предпочесть ClearType в качестве рендеринга для того, чтобы подчеркнуть специфические достоинства шрифтов. Некоторым программам требуется более точная отработка ширины глифа, например, субпиксельное позиционирование или «естественная ClearType-ширина», и вернутся к ClearType, даже если настроить их на двухуровневый рендеринг или рендеринг посредством оттенков серого. Такие программы, как Adobe Reader, содержат собственные механизмы рендеринга, независимые от графической платформы Windows. Точно так же Java для Windows использует свои собственные методы рендеринга. Иногда, например, в Windows 7 Explorer, ClearType будет работать несмотря ни на что, для того, чтобы шрифт Segoe UI сохранял оптимальное экранное начертание. Изменение системного шрифта может повлечь за собой определённые проблемы, такие, как перезагрузку содержимого ввода для диалоговых окон, искажение или исчезновение некоторых надписей, исчезновение подписей к ярлыкам и т.д. Мы понимаем, что многие приветствовали бы глобальные перемены в используемых системных шрифтах, которые позволили бы свободное переключение между ними, однако сегодня, на всём спектре разрешений, DPI и локализаций существование даже небольшого числа проблем не способствует абсолютной гибкости в настройках системных шрифтов – пока. Учитывая возможные последствия отключения ClearType, некоторые свойства шрифтов позволяют снизить отрицательные моменты в случае, когда использование ClearType не предусмотрено. В шрифте Calibri, который является основным по умолчанию для Microsoft Office, используется необычный метод улучшения качества его рендеринга при включённом сглаживании посредством оттенков серого. В этом случае, в противовес нормальной ситуации, когда смягчение на мелких размерах шрифта отключено во избежание размытости, для этого шрифта оттенки серого включаются, чтобы улучшить передачу его формы. Также, на нескольких основных размерах, Calibri использует внедрённые прямо в файл bitmap-шрифты. Эти шрифты вступают в дело, когда запрашивается двухуровневый рендеринг. Они применяются в случае, когда Calibri используется терминальными программами, а ClearType отключен по соображениям повышения производительности для сессий удалённого доступа.
ClearType – исследование настроек рендеринга Другой достойный исследования вопрос, который мы постоянно задавали себе, – почему всё-таки некоторые пользователи предпочитают двухуровневый рендеринг, а не ClearType? Связано ли это со спецификой оборудования или это какие-то иные свойства визуального восприятия, которые, несмотря на то, что мы не можем их понять, играют весьма важную роль? Этот момент некоторое время довольно сильно бередил наше любопытство. Первая попытка поглубже заглянуть в суть проблемы заключалась в осуществлении небольшого, неформального изучения предпочтений в общественном центре рядом со штаб-квартирой Microsoft. Были использованы два одинаковых ноутбука, один с ClearType, другой без. Оба устройства были выставлены рядом, и участникам предлагалось выбрать более удобный вариант на их взгляд,. Использовались три разных примера. Вот результаты:
| Предпочтение ClearType | Предпочтение двухуровнего рендеринга | Без предпочтений | Пример 1 | 33 | 1 | 1 | Пример 2 | 33 | 2 | 0 | Пример 3 | 33 | 2 | 0 | Среднее, % | 94% | 5% | 1% |
Комментарии: - 35 участников.
- Комментарий для двухуровневого рендеринга:
Размытый, раздражающий, небрежный, «если бы это был принтер, я бы сказал – нужен новый картридж», «затухающий – особенно цифры, нужно щуриться, чтобы прочесть, это мои очки или глаза не в порядке?», «не могу сфокусировать взгляд», «искажённый», «нужно напрячься, чтобы прочесть», сливающийся. - Комментарий для ClearType:
Более определённый, выглядит «жирным» (2 ответа), темнее, чётче (4 ответа), похоже, этот экран лучше (пользователь предложил на 500 долларов больше за 2000-долларовый ноутбук с «лучшим» экраном), немного больше синего, устойчивый, намного легче читать (3 ответа), чистый, яркий, мне нравится, лучше видно, (и моё любимое – слова пожилой женщины, убеждённой, что ответ никакого труда не составляет, произнесено насмешливо :) – «да это же очевидно».
Две дополнительные настройки были сделаны для 28 из 30 участников, выбравших ClearType в первом варианте опроса и для 52 из 55 во втором. Анализируя совместные результаты трёх тестов, мы определили, что 113 из 120 участников отдали предпочтение ClearType перед двухуровневым рендерингом. Важно отметить, что в таком тесте – с навязанным выбором – если кто-то предпочитает ClearType, не обязательно означает, что ему автоматически не нравится двухуровневый рендеринг. Просто выбор сдвинут в сторону ClearType. Дальнейшее изучение выбравших ClearType имеет огромное значение для нашей работы, и мы продолжим исследование этой темы, а также сотрудничество с университетами в этой области. Мы рассчитываем в будущем увидеть публикации по этому вопросу. Будущие исследования Глядя вперёд, можно сказать, что наши исследования открывают возможности сделать высококачественный рендеринг текста всё более доступным для всех. Каждая визуальная система отличается по своим характеристикам, и точно так же, как тюнер ClearType позволяет настраивать рендеринг в завистимости от свойств дисплея, было бы здорово уметь настраивать собственное зрение. В США около 7% мужчин не различают цветов. Мы полагаем, что сможем усовершенствовать алгоритм работы ClearType так, что представление текста для людей, не различающих цветов, будет лучше, чем для людей без этого недостатка. Пути исследования усовершенствований рендеринга для людей с повышенным восприятием цветовых различий и пониженной остротой зрения не менее важны для нас. Заключение Сделать чтение с экрана компьютера наилучшим способом чтения – волнующая задача для каждого из нас. Это и преодоление технических ограничений, и вызов нашей изобретательности, это работа со множеством технологий дисплеев и вариантов зрительного восприятия, это творческая работа по созданию новых прекрасных шрифтов, где каждый крошечный типографский нюанс очень важен. Работая над этим, мы должны понимать, как научное изучение основ чтения должно помочь оптимизировать процесс чтения для всех нас – человеческих существ. Каждая из технологий рендеринга обладает как достоинствами, так и недостатками для разных людей, в зависимости от того, с чем и как они работают. Все эти вопросы нередко превышают возможности человека делать выбор в пользу того или иного решения. Мы должны работать ещё интенсивнее, чтобы предоставить в распоряжение создателей программ инструменты и платформу, которые можно использовать для того, чтобы людям было проще сделать правильный выбор в пользу определённой технологии и контролировать её. Наша задача состоит в том, чтобы пользователь просто включил компьютер и начал работать. Мы надеемся, что в основном справляемся, но понимаем, насколько сложна эта область деятельности и как велико пространство для усовершенствований, основанных на откликах пользователей. Команда Microsoft, работающая над обсуждаемой проблематикой, сложилась ещё в 1990 г., при разработке шрифтов и технологий рендеринга для них. Мы стараемся лучше понять, что же такое – чтение. Команда состоит из инженеров, художников, дизайнеров-типографов и психологов. Стремясь решать задачи, – трудные, но жизненно важные, мы сотрудничаем со множеством экспертов внутри компании. Если люди проводят 80% своего времени перед компьютером за чтением, это должно доставлять удовольствие, настолько, насколько это возможно. Следующая статья по теме, опубликованная IEEE, описывает некоторые проблемы, с которыми мы сталкиваемся в работе касающейся технологии, искусства и науки о текстах. Грег Хичкок (Greg Hitchcock)
Источник: blogs.msdn.com
|
