Die Darstellung digitaler Schrift (Teil 2 von 5): Rendering

Lies den ersten Teil der Serie hier.

Wenn der Monitor unsere Höhlenwand darstellt, so ist der Rasterizer als die Lichtquelle zu verstehen, welche die Schatten der Schrift an die Höhlenwand projiziert. Rasterizer sind Softwaremodule, die bei Bedarf von den Applikationen, die Schrift darstellen wollen, aufgerufen werden. Rasterizer-Module werden in der Regel vom Betriebssystem zur Verfügung gestellt. Sie können von Programmen eingebunden werden. Systemrasterizer sind daher die gängigsten Rasterizer. Es gibt allerdings auch Softwarehersteller, die ihren Programmen eigene Rasterizermodule mit auf den Weg geben. So macht es zum Beispiel Adobe mit seiner Creative Suite, um sicherzustellen, dass die Darstellung von Schrift auch auf unterschiedlichen Systemen nach Möglichkeit identisch aussieht.

Rasterizer werten die Daten in Fonts aus, um daraus die Darstellung der Zeichen zu berechnen. Wie bereits oben beschrieben, ist die einfachste Vorgehensweise die Darstellung der Zeichen in einem Schwarzweiß-Raster. Ein häufig auftretendes Problem ist, dass die Höhe der Groß- oder Kleinbuchstaben untereinander variieren kann, die Oberlinie sieht dann ungleichmäßig aus. Vertikale und horizontale Stämme können inkonsistent sein, manchmal zu dunkel oder zu hell werden. Da, wo diagonale Stämme aufeinandertreffen, gibt es oft Verklumpungen und es entsteht ein unregelmäßiges Treppenmuster. Runde Stämme sind manchmal zu dünn oder sogar unterbrochen, und Punzen wie beim e oder o laufen zu.

Man kann all diese Dinge durch Hinting verbessern, darauf wollen wir später näher eingehen. Aber auch auf Seiten der Rasterizer gibt es Weiterentwicklungen und Alternativen.

Graustufen

Mit Graustufen-Darstellung lassen sich diese Effekte verringern. Dabei werden vor allem die scharfen Pixelkanten in Diagonalen und Rundungen abgeschwächt, indem der Übergang von schwarz nach weiß weichgezeichnet wird. Die schwarzen Pixel grenzen dann nicht direkt an weiße Pixel an. Vielmehr werden die angrenzenden Pixel mit abnehmenden Graustufen an das umgebende Weiß angenähert. Das menschliche Auge ist nicht im Stande, diese Werte zu unterscheiden und sieht eine glatte Kante, welche das Schriftbild angenehmer erscheinen lässt.

Beispiel für Graustufen-Darstellung

Auch wenn das Schriftbild angenehmer erscheint, so hat es doch den Nachteil, dass die Schärfe der einzelnen Zeichen drastisch abnehmen kann. In manchen Schriften besteht die Darstellung nur noch aus einem grauen Schleier, der in kleinen Punktgrößen kaum lesbar ist.

Subpixel Rendering

Die letzte Evolutionsstufe des Rasterns ist das Subpixel Rendering. Entstanden ist diese Technologie mit dem Aufkommen von LCD Monitoren. Bei LCD Monitoren ist jeder Pixel in drei senkrechte Drittel unterteilt, die sogenannten Subpixel. Diese haben die Farben rot, grün und blau. Die Reihenfolge kann variieren, genau wie die Anordnung von links nach rechts oder von oben nach unten. Der Rasterizer passt sich dieser falls notwendig an. Allerdings kann man festhalten, dass die Großzahl aller LCD Monitore von links nach rechts die Subpixelreihenfolge rot, grün und blau haben.

Der Trick beim Subpixelrendering besteht darin, dass der Rasterizer sich dieser Subpixel bedient und so die Auflösung in der Horizontalen verdreifacht. Dabei werden die Subpixel, die innerhalb der Outline liegen, schwarz gefärbt, während die Subpixel, die nicht in die Outline fallen, ihren Farbton, vielleicht eine graduelle Abschwächung behalten. Dadurch wird der Übergang vom Stamm zum Hintergrund im Vergleich zur Graustufendarstellung schärfer. Durch die künstliche Verdreifachung der Auflösung sieht das dargestellte Zeichen  dem Originaldesign ähnlicher.

In der Vertikalen muss die Darstellung von Zeichen weiterhin ohne Subpixel auskommen, weshalb vor allem diagonale Stämme Ecken und Kanten aufweisen können. In der neusten Entwicklung des Subpixel Renderings, in Microsofts ClearType Modul, wird dieser Umstand behoben, indem der Rasterizer in der Horizontalen zwar Subpixelrendering ausführt, dieses jedoch mit einem Graustufen-Rendering in der Vertikalen vermischt, so dass die Darstellung von digitaler Schrift noch einmal verbessert werden kann. Als erstes Produkt, das diese Art des Renderings unterstützt, gilt der Internet Explorer 9.

Subpixel ohne Direct Write

Subpixel mit Direct Write

Nächste Woche geht es weiter mit Hinting!

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