Fonts (简体中文)

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前言 :

Arch Linux 是一个定制性很强的发行版,其设计的哲学决定了Arch Linux 不太可能像SUSE、Fedora、Mandriva等发行版一样预设了一套完善的字体配置,Arch 的设计哲学更像Gentoo Linux。Arch Linux需要用户进行一定的定制,用户在定制、配置过程中能学到更多的知识,这也是Arch Linux的设计哲学之一。

一 .字体相关库的简介

1 . LibXft

libXft库是为了给X应用程序提供一个能访问FreeType字体光栅化引擎和X渲染扩展的、便于使用的接口,鉴于FreeType没有提供配置和定制 字体的功能,Xft也担负了这一任务。Xft提供了新的字体命名约定、复杂而精密的字体匹配和选择机制,并对相关功能进行充分的抽象,从而使得一般应用程 序既能够从使用X渲染扩展的文本输出获得益处,又能在不支持这一扩展的X服务器上正常工作。

libXft 是画字函数库, 它使用 Fontconfig match 到了所要的字型之后, 来决定该如何画这些字。libXft 会看情况而决定要不要使用 core protocol 或 XRender 来画字。libXft 主要作GTK 2 (GTK < 2.8.0)程序,QT 程序的画字函数库。

2 .Cairo

一个支持多种输出的向量图形库,也就是说,cairo是种画图的工具库,他可以向多种设备上画图.可以输出到pdf,ps,xlib,XCB,win32,svg。基于GTK ( = > 2.8.0)的程序用cairo 画字而不再使用libXft 。

3 .Fontconfig

Fontconfig 包含两个基本的模块,即读取XML文件并建立内部配置的配置模块和接受请求的字体样板并返回最接近所需字体的匹配模块。

4 .Freetype

Freetype库是一个完全免费 ( 开源 ) 的、高质量的且可移植的字体 引擎,它提供统一的接口来访问多种字体格式文件,包括TrueType, OpenType, Type1, CID, CFF, Windows FON/FNT,X11 PCF 等。支持单色位图 (homochromous bitmap) 、反走样位图( anti-alias bitmap )的渲染。 Freetype 是高度模块化设计的程序库。Freetype 提供 libXft/cairo 如何画字的信息,包括处理 anti-aliasing 或 hinting. 因此 freetype 的改变会影响到 libXft/cairo 画出来的字,而 Fontconfig 的改变会影响到 libXft/cario 如何去选字来画。

5 .Pango

Pango 是个开源的整合到GTK+2的渲染国际化文本文件的库,pango 的名字是由 希腊语 "Pan" (Παν; lit. all) + 日语 "Go" (語; lit. language)组合成。也就是All language,Pango负责多国语言文本(如同一个文本文件中由英文,日文,中文等不同的语系组成)的渲染。需要注意的是Pango属于高级的库,不参加画字的过程。


二 .基本概念

引用自 关于字体的一些基本概念中文CleraType字体

1. 点阵字体矢量字体

点阵字体也叫位图字体,其中每个字形都以一组二维像素 信息表示。由于位图的原故,点阵字体很难进行缩放,特定的点阵字体只能清晰地显示在相应的字号下。但对于 12-16px 这样小的汉字,点阵字体常常比其它类型的字体在屏幕上更好的显示效果。常见的点阵字体有 bdf,pcf,fnt,hbf 等格式。

对于常见的计算机操作系统,字体的显示算法需要一些字体的信息来优化屏幕显示效果,英文称为 hinting。汉字由于笔画复杂,所以 hinting 的方式与西文截然不同。使用在汉字字体中嵌入预先制作的点阵位图既可以有效地避免 hinting 算法带来的计算开销,同时屏幕上显示的汉字边缘清晰,易于阅读。


矢量字体中每一个字形是通过数学曲线来描述的,它包含了字形边界上的关键点,连线的导数信息等,字体的渲染引擎通过读取这些数学矢量,然后 进行一定的数学运算来进行渲染。这类字体的好处是字体可以无限放大而不产生变形。矢量字体主要包括 Type1 和 TrueType 等几类。

2. 内嵌点阵字的字体

由于CJK字体的结构复杂,在小号字体只有使用点阵才能有清晰的显示效果,但是点阵字体很难进行缩,而且线条单一,在大号字体显示时就显得苍白无力。把点阵字体内嵌到矢量字体就能发挥两者的优点,并且也弥补了两者的不足。小号字体时清晰明朗,大号字体时字型饱满,形态丰富。常见的内嵌点阵字的字体有:北京中易电子公司宋体SimSun 、方正宋体(FZSongti)、文鼎PL上海宋(Uming)、Firefly的文鼎PL新宋(AR PL New Sung)等。

3. Hinting 与 Autohinter

Hinting 用来最佳化字型显示的方法。由于屏幕的像素有限,向量字型的缩放需要有更多的考虑, 例如当一条线位在两个像素格子中间时, 该取左边的格子还是右边的格子? 如果这方面的控制没有做好,就常常会出现字型的衬线没有对齐,或是小字歪七扭八的情况。 Hinting 是额外的信息, 它告诉 renderer 该如何处理这些细节的部份,使得向量字在小字的时候能够好看。也因此 Hinting 是非常费时费人力的工作,TrueType 字型很多,但是有良好 Hinting 的字型不多。拙劣的 Hinting 就会让字变得很难看。

为了稍微改善这个问题,freetype 有 autohint 的功能,可以自动为没有 hint 的字型做 hinting 的工作。另外由于 TrueType 的 hinting 是有专利的,不能完全自由地使用, autohint 就不受这个限制。autohint 自然无法做得像人力的 hint 一样好,不过至少比没有 hint 要好些。话虽如此,对于许多笔划复杂的文字 (如中文) 目前 freetype 的 autohint 还做得不甚完美,而因为建立完整的 hinting 的难度,即使是英文字,原本就很高,内建有 hinting 的中文字型就少之又少了。所以常常有人抱怨中文字在屏幕上很难看,就是没有理想 hinting, 或者是使用了 autohinter 所造成的一些反效果。

4. AA(Anti-aliasing)

Antialiasing 是将字体在后台先以数倍的大小来绘画,然后再缩成想要的大小,未满一格的格子用灰阶补点。由于原本 X 所支持的 logic 运算不敷使用,所以才用 XRender 的 extension 来达成目的。

Antialiasing 会给人一种朦胧的感觉,习惯了Windows XP 下清晰,锐利的字体显示时,Antialiasing 会让人不太适应,会让用户觉得Linux下的字体显示不如Windows XP。但是,其实 Antialiasing是一种很先进的显示技术 ,当长时间显示器上阅读的时候,Windows XP 下的锐利的字体显示风格,会让眼睛更加容易疲劳,使用Antialiasing,字体的显示更加柔和,更加适合长时间的在显示器上阅读文档,减少眼睛的疲劳。

微软的下一代OS Windows Vista 也将用ClearType 来取代传统的黑白,锐利的英文字体显示和点阵CJK 显示。ClearType的渲染效果和Linux下的 Anti-aliasing 效果很相似。

5. 中文CleraType字体

中文世界里缺少一套合适的 ClearType 屏幕正文显示字体。

这款字体必须能解决在 ClearType 平滑显示状态下小字号正常阅读的问题。现有的所有中文字库都无法在 ClearType 平滑显示状态下完美的文本显示。我们知道, Windows 中的宋体、黑体等字体是由中国北京的中易公司开发的,然后微软向中易公司购买了版权之后嵌入 Window 中文版本。之前的宋体之所以能够在小字号点阵状态下很好的显示,是由于宋体在矢量字库中嵌入了 12 、 14 、 16 、 18 等几个点阵字库,才得以比较优秀的显示。但在 ClearType 状态下,继续采用这样内嵌点阵的方式来显示汉字,就会和平滑显示的英文粗细不一致,同时风格上非常的不协调。由于当初的宋体不是为平滑显示而设计的,强制平滑显示的效果就显得纤细发虚,看起来很模糊。

那为什么英文矢量字体就可以直接使用 ClearType 来进行平滑显示呢?这是因为大多数优秀的英文字体并不是采用内嵌点阵的方式来进行优化的,它们采用的是一种叫做 Hinting (字形微调)的技术来对小字号的显示进行优化。

我们知道,矢量字体是可以无限平滑缩放的,在使用的时候,要通过操作系统的字体引擎自动的解析渲染为实际的像素,才能够在屏幕上显示出来。但是在字号很小的时候,由于能使用的像素非常有限,这种自动解析会出现很多问题,例如笔画粗细不匀,文字之间高低不齐,甚至笔画模糊无法识别等。因此必须由字体设计师人工干预,在矢量字库中嵌入一些附加的提示信息,来告诉字体渲染引擎在某个特定的字号下面,应该如何对这个字符的细节进行修正,才能准确的显示。这种在矢量字体中嵌入的提示信息,就叫做 Hinting 。

对于中文字体来说,这种提示就更为重要,因为中文的笔画繁多,自动解析的错误也就更多更严重。在字号更小的情况下,根本无法显示全部的笔画,这时候还需要设计师在不影响整体的情况下,对笔画进行取舍,去掉一些不影响识别的笔画,否则这个文字就会因糊成一团无法识别。 Hinting 调整的范围需要涵盖各级小字号,一般最少要包括 9px - 18px 这个常用的字号区间。这种 Hinting ,即使是对于非常有经验的设计师,也是非常高难度而且费时费力的工作。

我们知道英文只有 26 个字母,但是对于中文的汉字情况就复杂的多了,仅仅是最常用的汉字就有 6000 个,然后为了在简繁体混排时候能完美的显示,就必须同时包含繁体和简体两套字符,再加上众多的不常用但是会在古籍文献中非常重要的生僻字,一套比较完整的大字符集字库所包含的字符数目将接近 3 万个。仅仅是这矢量造字的工作就是非常浩大的。

这还不算,作为一套功能完整的正文字体,还需要考虑到斜体和粗体的显示。所有的斜体状态,也同样必须由设计师对不同的字号指定不同的 Hinting ,否则就会有显示问题。为了更完美的显示粗体,微软决定将标准体和粗体分开,作为两套单独的字体来设计,安装时也是两套字体,但在系统中使用时是显示为一套字体的不同状态。这套单独的黑体也同样需要单独造字,然后指定一系列的 Hinting 和斜体 Hinting 。因此要开发一套优秀的中文大型字库,耗费的人力物力是惊人的。这也正是这套字体会如此昂贵的原因之一。

Hinting信息是评价一款优秀矢量字体的一个重要指标,良好的Hinting能在小字号下面提供和内嵌点阵字一样优秀的显示质量,同时又降低内存的消耗。虽然我们现在已经拥有不少不错的矢量中文字体,但适合屏幕显示的正文字体很少,而包含完善 Hinting 信息的,一个也没有。

所以,如果要在中文 Vista 平台下彻底完美的实现文本的平滑显示,微软就必须全新开发一套具备完善 Hinting 信息的 ClearType 中文字体。

实际上不仅仅是中国大陆,整个 CJK 地区(中日韩)都要面临这个全新设计字体的问题。从现在已经发布的版本来看,各国的 Vista 版本都有全新设计的专用字体,中国大陆地区的是我们已经知道的微软雅黑,中国台湾地区的是微软正黑体,日文地区的是 Meiryo (据说这个名称来源于“明了”或者“明流”的读音),韩国地区的则是 Malgun 。

对于微软雅黑和微软正黑,我们不好简单的用简体或者繁体来区分他们,因为这两套字体都同时包含了比较完整的简繁体汉字,以确保在简体和繁体混排的页面上都能够完美的显示。但由于两岸的文教部门在各自的文字规范中对汉字的写法规定有很多细节上的不同,所以这两套字形在正式场合是不能混淆使用的。同样的,日文的Meiryo字体中也包含了大量的繁体汉字,不过由于汉字在日本也经过了上千年的演变,日文中的汉字写法和中国大陆和台湾也有着相当的区别。

三 .字体简介

1 自由(free)的英文字体

Bitstream vera fonts,DejaVu fonts,MS True Type core fonts 等.

DejaVu fonts[community repo]是在Bitstream vera fonts release 1.10 的基础上进行不断扩充的字体。

MS True Type core fonts[ttf-ms-fonts]包含了Arial, Courier New, Times New Roman, Verdana等系列字体的总称。MS True Type core fonts 的licence 是EULA,可以合法的免费使用(感谢微软,嘿嘿!)。


2 自由中文字体

wqy-bitmapfont

wqy-zenhei

ttf-arphic-ukai

ttf-arphic-uming

ttf-fireflysung

3 不合版权的中文字体

LingSong :Tahoma+Simsun的“杂交”字体,Tahoma版权属于微软,Simsun字体的版权属于 北京中易电子公司。

Vera Sans YuanTi:Bitstream Vera+simsun点阵+方正准圆+方正粗圆的“杂交”字体。

四 .设置实例

1 开启/关闭 AA ,Autohint 与 Hinting

a. 全部的字体使用autohint 和 antialiasing,渲染度为 hintfull ,通常这是一个很好的全局默认设置。也可以根据个人喜好使用渲染度为hintslight。


       <match target="font">
                <edit name="autohint">
                        <bool>true</bool>
                </edit>
                <edit name="hintstyle">
                        <const>hintfull</const>
                </edit>
                <edit name="antialias">
                        <bool>true</bool>
                </edit>
        </match>


b. 小于16号的MS core fonts,关闭Antialiasing 和 Autohint,(使用hinting) 。可以根据个人喜欢调节字号的大小。


        <match target="font">
                <test name="family">
                        <string>Andale Mono</string>
                        <string>Arial</string>
                        <string>Comic Sans MS</string>
                        <string>Georgia</string>
                        <string>Impact</string>
                        <string>Trebuchet MS</string>
                        <string>Verdana</string>
                        <string>Courier New</string>
                        <string>Times New Roman</string>
                        <string>Tahoma</string>
                        <string>Webdings</string>
                        <string>Albany AMT</string>
                        <string>Thorndale AMT</string>
                        <string>Cumberland AMT</string>
                        <string>Andale Sans</string>
                        <string>Andy MT</string>
                        <string>Bell MT</string>
                        <string>Monotype Sorts</string>
                </test>
		<test name="pixelsize" compare="less_eq">
				<double>16</double>
		</test>
                <edit name="autohint">
                        <bool>false</bool>
                </edit>
                <edit name="antialias">
                        <bool>false</bool>
                </edit>
        </match>

2 英文字和中文字等宽

TrueType 字体分成两种,一种是可变字距,也就是每个字符宽度不一样,比如 "x" 与 "i",这两个字符就不等宽,它是在每个字符中记录该字符的宽度,大多数的 TrueType 字体都是这种格式。

另一种就是固定字距。也就是每个字符宽度都一样,这样显示或打印時,用会有对齐效果,比较美观,在英语环境中,不会有任何问题,但是CJK 的等宽字体,包含『半角英数字符』与『全角 CJK 字符』,字体引擎会把全角字宽度套用在半角字上,造成半宽字看起来间距太大。

a. 让字体引擎(FreeType)取消CJK字体的指定宽度

	<match target="font">
                <test target="pattern" name="lang" compare="contains">
                        <string>zh</string>
                        <string>ja</string>
                        <string>ko</string>
                </test>
                <edit name="spacing">
                        <const>proportional</const>
                </edit>
                <edit name="globaladvance">
                		<bool>false</bool>
                </edit>
        </match>

3 字体替换

一些网页编写时候,对使用的字体预先设定,(如英文部分使用了simsun,使得英文显示很不美观)所以可以使用字体替换使得字体显示更美观。

a. 把Simsun , SimSun-18030 , AR PL ShanHeiSun Uni等这个几个中文字体的英文部分,用 Tahoma,Arial 等替换。

	<match target="pattern">
		<test name="family">
			<string>SimSun</string>
			<string>SimSun-18030</string>
			<string>AR PL ShanHeiSun Uni</string>
			<string>AR PL New Sung</string>
			<string>MingLiU</string>
			<string>PMingLiU</string>
		</test>
		<edit binding="strong" mode="prepend" name="family">
			<string>Tahoma</string>
			<string>Arial</string>
			<string>Verdana</string>
			<string>DejaVu Sans</string>
			<string>Bitstream Vera Sans</string>
		</edit>
	</match>


b. 把 AR PL ShanHeiSun Uni , AR PL New Sung 字体中12~16号的中文字用 WenQuanYi Bitmap Song 点阵字替换, WenQuanYi Bitmap Song 比 AR PL ShanHeiSun Uni , AR PL New Sung中的内嵌点阵更加完善,美观。


	<match target="pattern">
		<test name="family" qual="any">
			<string>AR PL ShanHeiSun Uni</string>
			<string>AR PL New Sung</string>
		</test>
		<test compare="more_eq" name="pixelsize" >
			<double>12</double>
		</test>
		<test compare="less_eq" name="pixelsize" >
			<double>16</double>
		</test>
		<edit name="family" mode="prepend" binding="strong">
			<string>WenQuanYi Bitmap Song</string>
		</edit>
	</match>

4 使用内嵌点阵字

a. 当字体有内嵌字体时,优先使用内嵌字体。

	<match target="font">
		<edit name="embeddedbitmap" mode="assign">
			<bool>true</bool>
		</edit>
	</match>

注意:libXft 还没有embeddedbitmap选项的支持。可以到这里得到libXft2.1.8.2的embeddedbitmap patch,通过ABS重新编译安装libXft 。

5 必须使用hinting的字体

a. 有些 CJK 字体要the byte code interpreter (hinting)才能正确的显示,因为这些字体使用了hinting的一些技术制作。常见的MingLiu 就是这类字体。


        <match target="font">
                <test name="family">
                        <string>MingLiU</string>
                        <string>PMingLiU</string>
                </test>
                <edit name="autohint">
                        <bool>false</bool>
                </edit>
                <edit name="hinting">
                        <bool>true</bool>
                </edit>
        </match>