JP3072250B2 - グリッド・フィッティド・フォントのグレイスケール処理を用いたフォント・レンダリング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピクセル指向（pi
xel oriented）の表示装置−プリンタを含む−における
フォントの動的レンダリングに関し、特に、グリッドに
フィットされた（ヒントされた）フォントのアウトライ
ンに対するグレイスケール処理とヒンティングの選択の
組合せ、グレイスケール処理、またはそれらの両方を、
物理ピクセル・サイズと特定のグリフに対するキャラク
タの高さに依存して用いる改良されたフォントのレンダ
リング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、ピクセル指向の表示装置にフ
ォントを描画し表示する方法に関する。最も一般的なピ
クセル指向の表示装置は、ラスタ走査方式の陰極線管
（ＣＲＴ）表示装置、ピクセル志向のＬＣＤ表示装置、
及びピクセル指向のレーザー印刷装置である。ピクセル
指向表示装置は非常に広く普及しており、永年の間使用
されてきた。それらの普及は、主として、コンピュータ
システムと共に使用するためのピクセル指向のラスタ走
査ＣＲＴ表示装置の分野において始まった。ＣＲＴ表示
装置ではベクトル・スコープやアナログ・カーブ・トレ
ーサーが以前使われていたが、ピクセル指向の装置はベ
クトル・スコープ装置よりも制御が簡単であるという利
点を有する。また構成要素の特性や温度等のバラツキに
対して表示を安定化することがより容易である。

【０００３】この技術分野に習熟した人々によく知られ
ているように、ピクセルは、単に、画像が表示されうる
全領域の区別される小部分である。ほとんどの装置で
は、ピクセルは正方形または円形であるが、多くのより
新しいピクセル指向の表示装置は長方形のピクセルを持
つ。ピクセルは、表示生成をするプロセスが画像領域の
その部分を活性化することが適当であると判断したとき
に、活性化されるかまたは活性化されない。

【０００４】ピクセル指向の表示装置を使って連続な滑
らかな曲線の形を表示すると、ピクセルの不連続性とそ
れらの配置のために、目に見える多少の歪みが発生する
ことはよく知られている。例えば、細い直線が水平走査
されるラスタ・スキャン式ピクセル表示装置の画面を対
角方向に横切って表示されるときは、その縁は「ジャギ
ー」と一般に呼ばれる階段形状を示す。ジャギーは、滑
らかな曲線のピクセル表示において発生するほとんどの
他の形態の歪みと同様に、サンプリング・エラーの一種
である。これは、元の曲線をサンプリングして不連続な
ピクセルのどれを活性化すべきかを決定する処理により
画像中に本質的に持ち込まれる歪みであると考えること
ができる。

【０００５】歪みを計算したり、サンプリングされたシ
ステムにどれだけの情報が保持されているかについての
記述を定量化するために、多くの数学的な仕事が行われ
てきたが、表示装置は複雑な非線形システム、すなわち
人間の視覚を刺激する出力を生成する機械である。人間
の知覚の数学モデルを作ろうとする試みが行われてきた
が、それは複雑な現象であり、ピクセル指向表示装置の
分野で仕事をしている人々は、人間の目がピクセル指向
装置での滑らかな画像の表示におけるいろいろな形の歪
みをどのように知覚するかについて、多くの部分を経験
的な情報に頼っている。

【０００６】例えば、ある種のサンプリング・エラー歪
みは、各ピクセルの輝度（intensity ）に対してダイナ
ミック・レンジの不連続ステップを追加することによっ
て、軽減できることが永く知られている。これは、グレ
イスケール（多階調）ピクセル表示装置の使用として知
られている。二値（binary）ピクセル指向装置は、ピク
セルがその最大輝度にオンされるか、またはオフされる
装置である。グレイスケール装置は、各ピクセルがいろ
いろなレベルの輝度をとることができる装置である。こ
れらは、通常、人間の目によって輝度の増分が等しいと
知覚されるように選定される。各ピクセルにたいしてｎ
レベルの輝度があるものは、ｎレベル・グレイスケール
装置と呼ばれる。デジタル電子デバイスを使用してピク
セル指向グレイスケール装置の大部分のメモリが実現さ
れているので、ｎは通常２の整数乗に選択される。

【０００７】よく知られているように、グレイスケール
・ピクセル指向表示装置の使用により、表示される線の
所定の幅および所定のピクセル・サイズに対するジャギ
ーの影響が軽減される。各ピクセルのどの部分が表示さ
れる数学的イメージに対応するかを決定するためのアル
ゴリズムが、グレイスケール上の比例ピクセル輝度を生
成するために用いられる。人間の目の積分効果により、
変化するグレイ・レベルを使用すると、点灯されるピク
セルの配置が変わらず、よく見るとこのような表示装置
においても階段状のギザギザが依然として存在すること
がわかるにもかかわらず、滑らかな曲線として知覚され
る。

【０００８】輝度を変えることができるピクセルに対す
る「グレイスケール」という語は、元来、モノクローム
表示の環境に起源を持つことは、留意されるべきであ
る。しかしながらこの語は、カラー表示も含めて使用さ
れており、この明細書においてもそのように使用されて
いる。したがって、グレイスケールの概念は、特定の表
示装置に対する、色相（hue ）に無関係な輝度または密
度の増加を意味する。

【０００９】最近の１０年間にパーソナル・コンピュー
タの使用が爆発的に伸びたが、それと共に、そのような
コンピュータ装置によって使用されるオペレーティング
システムの複雑さが何桁も増加した。これに伴って、Ｃ
ＲＴ表示装置の解像度が高くなり、また紙および透明媒
体への出力を生成する高解像度のレーザー・プリンタの
使用が増加した。パーソナル・コンピュータ・システム
がマイクロソフト（Microsoft ）社のウィンドウズ（Wi
ndows ）オペレーティングシステムのようなマルチタス
ク・オペレーティングシステムに移行するにつれて、英
数字テキストの画面表示は、ほとんどグラフィックス・
モードで動作させられる物理表示装置で生成される。こ
の分野に習熟した人々に知られているように、表示のた
めのグラフィックス・モードは、各ピクセル要素に対す
る情報が、どのピクセルをどのレベル（グレイスケール
装置に対して）および何色（カラー装置の場合）に活性
化するべきかを決定するプログラムの制御のもとで、デ
ィスプレイ・メモリに格納される動作モードである。表
示のためのテキスト・モードは、表示装置によってサポ
ートされているキャラクタセット中の特定のキャラクタ
を表すコードが、キャラクタの表示位置に対応するメモ
リ位置に記憶され、表示位置にキャラクタを生成するた
めに固定ルーチンまたはキャラクタ生成用メモリが用い
られるモードである。通常は、ある表示装置のための所
定のハードウェア・コントローラは、どれも少数のテキ
スト・モードしかサポートしていない。

【００１０】ユーザはしばしば画面またはプリンタに表
示されるテキストのサイズを変更したいことがあるの
で、ピクセル指向表示装置においてフォントを格納しレ
ンダリングする分野において、かなり大きなひろがりを
持つ技術技法（technical art）が発生した。マイクロ
ソフト社の Windows^TM オペレーティングシステムやア
ップル社のマッキントッシュ・コンピュータに使用され
ているオペレーティングシステムのような現代のオペレ
ーティングシステムは、アプリケーション・プログラム
からのテキストをいろいろなフォントとサイズで表示す
るディスプレイを提供する。

【００１１】キャラクタサイズの選択は動的に変更され
る。またフォントは、アプリケーションによって管理さ
れ、メモリ内またはディスク・ファイルに記憶されてい
るテキストに対する変更に無関係に変えることができ
る。したがって、現代の画像処理は一般的に、オペレー
ティングシステムとアプリケーションの間において複雑
なドライバ機能を果たすソフトウェアによって行われ
る。これらのプログラムは、ドライバ・プログラムやオ
ペレーティングシステムの製造元によって決められたデ
スクリプタ・ルールにしたがって、アプリケーション、
すなわち独立のサード・パーティによって指定されたフ
ォント記述を適合させる。このタイプの画像処理の技法
のほとんどは、本質的に多量のメモリを使う処理に要す
るメモリを少なくし、動作速度を速くするようにデザイ
ンされ、フォントのレンダリングによって得られる融通
性やいろいろなサイズが、アプリケーションの動作速度
の容忍できない低下という代償によって得られるもので
はないようにする。本発明は、このような画像処理ドラ
イバに対する改良である。このような改良の必要性が生
じたのは、二値ピクセル表示装置のためのフォントのデ
ザイナによって採用されてきた多くの従来の手法は、各
ピクセルに対して比較的多数のグレイスケール・レベル
を持つグレイスケール表示装置と共に使用されたとき、
画質の低下を引き起こすからである。

【００１２】この分野に習熟した人々に知られているよ
うに、ある特定のフォントは、あるキャラクタセット中
のキャラクタの特定の幾何学的特性を参照する。様式化
されたフォントは可動活字が使用される以前からあった
が、数百年の間に活版印刷技術は多くのフォントを創り
出した。これらのフォントの各々は、物理的字形要素に
物理的に成形されなければならない。今日では、多数の
フォントが使用されており、所定のアプリケーションに
対して、主に主観的および美感的な基準にもとづいて選
択される。

【００１３】物理的なピクセル指向表示装置がより高解
像度になるにつれて、読み易さを維持しながらピクセル
指向表示装置に、より小さいキャラクタでテキストを表
示することが可能になった。しかしながら、所定の解像
度の表示装置に対する実キャラクタサイズが小さくなる
につれて、避けることのできないサンプリング・エラー
の問題が再び現れ始める。

【００１４】特に、ピクセル指向表示装置に所定フォン
トのキャラクタを表示するときに一般的に発生するひと
つのタイプのサンプリング・エラーは、ドロップアウト
（dropout ）と呼ばれる。このエラーは、通常、ピクセ
ルサイズに対する最小ストローク幅の比が小さくなった
ときに発生する。最小ストローク幅は、表示されるキャ
ラクタの部分の最小の実サイズである。この問題は、装
置の解像度が低いと、表示されるキャラクタの実サイズ
がかなり大きい場合にも当然起きる。しかしながら、最
新の高解像度ＣＲＴ装置やレーザー印刷装置が利用でき
る場合は、主として、キャラクタを小さい実サイズで表
示しなければならないときに問題になる。

【００１５】ドロップアウトの現象は、ピクセルを活性
化するための決定アルゴリズムが、視る者が連続した線
の１部であると期待するキャラクタ中の１点に欠けを生
じさせるようなピクセルを活性化すべきでないと決定し
たときに発生する。ドロップアウトに対する読み手の主
観的な反応としては、キャラクタのストロークに不自然
な不連続が発生する状態よりも、たとえキャラクタを幾
何学的に歪めることになっても、ピクセルが輝かされる
ほうを好むということが知られている。したがって、ピ
クセル指向装置におけるフォントおよび他の画像をレン
ダリングする技術の１分野に、結果として表示される画
像が見る者にとって最も心地良いようにドロップアウト
制御を行うものがある。

【００１６】ヒンティング（hinting ）の１側面は、グ
リフ（glyph ）が低解像度でレンダリングされるとき
に、グリフの湾曲部を僅かに変形して、ピクセルの中心
がグリフ記述（glyph description ）によって覆われる
ようにすることである。グリフは、考慮対象のフォント
のメンバーである活字要素を示す包括的な語である。し
たがって、グリフは、文字、数字、句読記号および所定
のフォントに対するアウトラインが与えれた他のすべて
の画像を含む。このように、僅かな変形を導入すること
によるヒンティングは、ドロップアウト制御の１つであ
る。さらに、ヒンティングは、レンダリングされたキャ
ラクタが見る者に適切かつ均等な間隔で見えるように、
キャラクタの外観とキャラクタの間隔の間の調整を行
う。ヒンティングはまた、グリフ・ストロークのウェィ
ト（weight）の制御を助け、また直線で囲まれたピクセ
ルが用いられているとき、対角ストロークの形を保ち、
ならびに輪郭線の内部の空隙を保つの助ける。

【００１７】フォントのデザイナが彼らのフォント仕様
中に、低解像度のときの、すなわちグリフの最小ストロ
ーク幅が表示装置の少数の実ピクセルを覆うときの、レ
ンダリングの結果を向上させるためにデザインされたヒ
ントを組み込んだことが知られている。これらのヒント
は、一般的に、幾つかのピクセルの中心を覆い、それに
よってドロップアウトの問題を回避するための、フォン
トの輪郭線（contour）の「真」の数学的記述であるも
のの僅かな変形である。

【００１８】大きなスケールで見ると、これらのヒント
されたグリフ記述は、輪郭線に多少奇異で不適当な突起
またはこぶとして知覚されるものを有する。大体におい
て、ヒンティング・ルールは、長い垂直ストロークの外
縁を実ピクセルの境界へヒントし、グリフ・ストローク
が湾曲を始めるときにドロップアウトが起きないように
最初の隣接する湾曲部の外縁を拡張してその次のピクセ
ルの中心が確実に覆われるようにすることを特定する傾
向にある。

【００１９】アプリケーションで指定されたフォントの
複数のサイズのレンダリングをサポートするほとんどの
現代の印刷ドライバやコンピュータのオペレーティング
システムは、フォントのグリフを特定し定義するための
プロトコルを規定している。マイクロソフト社の Windo
ws^TM オペレーティングシステムは、この分野に習熟し
た人たちに良く知られている True Type 仕様を採用し
ている。この記述は、ｅｍ正方形と呼ばれる正方形の内
部に位置されたフォント・ユニット（"FUnits"）で表さ
れた点の定義である。正方形あたりのフォント・ユニッ
ト数は、あらかじめ決められた範囲内で、デザイナによ
って選択される。したがって、ｅｍ正方形あたりのフォ
ント・ユニット数はデザイナによって選択されたフォン
ト・デザインの解像度を表している。当然ながら、ｅｍ
正方形あたりのフォント・ユニットが増すにつれて、グ
リフのより細部、あるいはより良く形が定められた湾曲
ストロークを記述するデザイナの可能性が増大する。

【００２０】フォント中のあるキャラクタのグリフは、
グリフの輪郭の境界を定める曲線上もしくは曲線からは
ずれた点の番号付けされた点列として記述される。一般
的には、それらの点が、グリフをレンダリングするとき
塗りつぶされる領域および塗りつぶされない領域とどの
ように関係するかを定める受け入れられたルールが存在
することだけが必要とされる。True Type フォント記述
では、点番号が大きくなる順に経路を辿るとき塗りつぶ
される領域が常に経路の右側になるように、点に連続し
た番号が付けられる。このように、フォントデザイナに
よるｅｍ正方形内での指定は、正規化されたキャラクタ
空間内でのキャラクタの幾何学的記述子（geometric de
scriptor）である。

【００２１】アプリケーションは、表示のためにフォン
トの使用を要求するときは、キャラクタの高さを指定す
ることによって表示装置でのキャラクタの実サイズを指
定する。さらに、表示装置は、あらかじめ決められたピ
クセルサイズを有する。これらの２つの情報は、レンダ
リング・プログラムに対してフォント記述をどのように
スケーリングするかを教え、記述をｅｍ正方形のフォン
ト・ユニットから、キャラクタを特定サイズで表示する
のに用いられる表示装置の実ピクセル・ユニットにマッ
プするようにする。したがって、表示装置に特定のキャ
ラクタサイズで表示するための要求に応じて、レンダリ
ング・プログラムは、スケーリングされた実ピクセル座
標での幾何学的記述を提供するために、幾何学的記述子
をスケーリングしなければならない。この記述は、表示
装置のあらかじめ決められた実ピクセル・サイズと、要
求されたキャラクタ・エリア・サイズの関数である。

【００２２】フォント記述および True Type フォント
・ファイルと True Type 画像プロセッサの間のインタ
ーフェースは、フォント・デザイナに多数のパラメータ
を使用可能にする。このことは、True Type フォントを
要求しているアプリケーションとの間の対応するインタ
ーフェースとの組み合わせにより、フォント・デザイナ
に多数のオプションを与える。例えば、True Type イメ
ージ・コントローラにリクエストを行うアプリケーショ
ンは、表示されるキャラクタの実サイズ（ポイントで指
定された高さ）と、キャラクタが表示される装置の解像
度（１インチあたりのピクセル数）の両方を指定しなけ
ればならない。キャラクタの表示という概念は、ＣＲＴ
装置などの一時的な表示と共に、プリンタの形態での、
より永久的な画像生成をも含むことに留意されたい。

【００２３】マイクロソフト社の True Type イメージ
・プロセッサは、フォント・デザイナに、所定のフォン
トの様相を変えることができる多数のパラメータを提供
する。特に、フォント・デザイナは、表示されるキャラ
クタの実サイズ、物理的装置の解像度（すなわちピクセ
ルのサイズ）、またはこれらのパラメータ間の関係に応
じて、１つのフォント中の１つ以上のキャラクタに対し
て、完全に異なる記述子を指定することができる。さら
に、True Type は、フォント・デザイナに、フォントの
使用を要求するアプリケーションから渡されるパラメー
タの関数としてフォント記述にヒントを与えるのに使用
できる強力なヒンティング言語を提供する。この言語
は、実際上フォント・デザイナが望むどんな程度にも、
フォントをある特定の環境に合わせることを可能にする
強力な命令セットを含む。これらの命令のなかには、数
学的な拡大縮小（scaling ）、ｅｍ正方形内でのフォン
トの移動、実ピクセル境界へのヒンティング、および上
述のグリフ記述子（glyph descriptor）を構成する一連
の曲線上（on-curve）および曲線外（off-curve ）点に
よる特定点群の移動などを行う命令がある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】先に言及したように、
True Type フォントのほとんどのフォント・デザイナ
は、キャラクタが低解像度の装置で表示されるとき、主
に特定アプリケーションでのフォントの性能の経験的観
察に基づいて、点の移動を含めた。一般的には、上に説
明したタイプのヒンティングは、マイクロソフト社によ
って設計された True Type イメージ・プロセッサ以外
の環境において行われる。本発明は、フォントがグレイ
スケール表示装置にレンダリングされるとき、とりわけ
ｅｍ正方形内のピクセル数が比較的少数である環境にお
いて、既存のフォント設計手法から発生する問題を解決
するための必要性から生まれた。しかしながら、同様の
タイプのヒンティングは他の画像処理環境において使用
されるフォントのデザイナにとっても普通に行われてい
ることなので、本発明は他の環境にも適用できる。

【００２５】グレイスケール表示が扱える表示装置でグ
レイスケールを用いることは、ジャギー、特にピクセル
指向表示装置において中程度の曲率半径の曲線や対角線
のジャギーの知覚を軽減または知覚されないようにする
のに非常に効果がある。しかしながら、書体（typefac
e）の鮮明さの知覚および読み易さは、グリフストロー
クの直線部分に沿った、塗りつぶされた領域と塗りつぶ
されていない領域間での急激な移行に非常に大きく依存
することも良く知られている。殆どのピクセル指向装置
のピクセルは正方形（４角形の特別の場合）なので、グ
リフ・ストロークの垂直および水平の部分に対しては、
ピクセル境界において急激で明確な移行をすることが好
ましい。このようにすることで、知覚される鮮明さと読
み易さが高まることが知られている。そのため、グレイ
スケール装置を使用するときは、水平または垂直部の境
界を中間のグレイスケール・レベルにすることは好まし
くない。これは、対角線の表示に沿ってグレイ・レベル
を使用すると、階段状のジャギーのギザギザの細かい形
状がぼやける、すなわいくらか不鮮明になることを考え
ることによって理解できるであろう。このぼやけが、ジ
ャギ−の好ましくない知覚を克服するのには役立つが、
見る者が、最低のグレイスケ−ル・レベルから最も濃い
グレイスケ−ルレベルへの急激な移行を好む場所である
水平部もしくは垂直部をぼやけされせる場合は、質の低
下として知覚される。

【００２６】本発明の発明者らは、出力装置がグレイス
ケールの表示能力を持つときに、現存のフォント仕様に
従来のレンダリング・ルールを適用すると、低解像度の
小さいキャラクタサイズを表示するとき、好ましくない
結果を生じることを発見した。前述したことを考慮する
と、この原因は理解されるであろう。

【００２７】フォントのデザインは、複雑で退屈な作業
である。さらに、二値表示装置のために設計され、グレ
イスケール表示装置でレンダリングされたときに不快な
結果を与える、上述したタイプのヒントを含むフォント
仕様がインストールされたベースが多数存在する。した
がって、ドロップアウトを避けるために含められ、グレ
イスケール表示装置と共に使用されたとき必要とされる
より寧ろ有害な目に見える歪みを発生させる歪みの傾向
（すなわちヒント）を克服する、既存のフォント仕様か
らキャラクタをグレイスケール装置で表示する方法に対
する要求がある。さらに、表示装置の所定のピクセルサ
イズに対するキャラクタサイズの広範な範囲にわたっ
て、グレイスケール装置で印刷される時にレンダリング
されたキャラクタの知覚される視覚品質を最も高めるよ
うにキャラクタの表示を制御するコンピュータ・プログ
ラムと既存および将来両方のフォント・デザインとのイ
ンターフェースをとることに対する要求がある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、グリッド・フ
ィッティング（grid fitting）方式のヒンティングと、
実ピクセル空間のスーパー・サンプリングを用いること
により各ピクセルに対するグレイスケール出力レベルの
選択する、グレイスケール装置における表示のためのフ
ォント・レンダリング方法を提供することにより、上記
した要求を満足させる。これらの２つの方法の組合せ
は、これまで先行技術では知られていなかった。この組
合せは、特定装置上でのサイズが、その中にキャラクタ
が表示されるキャラクタ空間が実ピクセル数で１８以上
の高さであるようなキャラクタの表示に使用されるとき
に最も効果がある。先行技術のフォント・レンダリング
では、グリッド・フィッティングは、キャラクタが高解
像で表示されるときは一般的には使用されなかった。な
ぜなら、グリッド・フィッティングが元来解決する対象
とした問題は、高い解像度では顕著には現れないからで
ある。しかしながら、グリフ記述子が、ピクセルをほぼ
２分する長い水平または垂直な直線部を生成するような
ものであるときは、その境界は中間レベルのグレイスケ
ール値として表示される。これは、ぼやけたキャラク
タ、すなわち輪郭が不鮮明なキャラクタであるという視
覚的印象を与える。これは、知覚される印刷の品質は、
主としてキャラクタの高コントラスト境界の関数である
という良く知られた現象による。

【００２９】したがって、本発明の第１の形態は、以前
にはグリッド・フィッティングが先行技術の不必要な方
法であると考えられていた状況において、グリッド・フ
ィッティングを用い、それ以外はグリフの従来のグレイ
スケール・レンダリングをその後に行うものである。

【００３０】本発明の第２の形態によれば、表示される
キャラクタ空間の実ピクセルの数で表した高さが最初に
決定され、１対の選択された値と比較される。これらの
選択された値と表示されるキャラクタ空間および実ピク
セルのサイズの間の関係に依り、グレイスケール・レン
ダリングだけ、グリッド・フィッティングだけと二値ピ
クセル値へのレンダリング、またはグリッド・フィッテ
ィングとグレイスケール・レンダリングの上記組合せの
うちのどれかがキャラクタを表示するために用いられ
る。特に、選択された整数値ＪとＫは、アプリケーショ
ンまたはフォント記述から本発明の方法を実行するシス
テムに渡されるか、それらからの指示が無いときはデフ
ォルト値から選択される。この後でさらに詳しく説明す
るように、パラメータＪとＫは、実ピクセル数で表され
たキャラクタ空間の高さのための値を定める。別言する
と、これらは、所定の解像度を持つ実際の表示または印
刷装置でのスケーリングされたｅｍ正方形の縦の広がり
によって占められるピクセル数に関係するパラメータで
ある。パラメータＪとＫは、ヒンティングおよびフルピ
クセルまたはサブ・ピクセル・スキャン・コンバージョ
ンの選択を制御するために使われる。実ピクセル数で表
わされた、表示されるキャラクタのキャラクタ・ハイト
値（character height value）Ｐは、選択値ＪおよびＫ
（ＪとＫは整数であり、Ｊは通常Ｋより小さい）と比較
される。ＰがＪより小さいときは、グリッド・フィッテ
ィングは行われず、フォント・デザイナによって指定さ
れているかも知れない他のキャラクタ・ヒントも無視さ
れる。

【００３１】ＰがＪ以上で、Ｋ以下のときは、グリフ記
述は実ピクセル境界へグリッド・フィットされる。次
に、実ピクセル・サイズにもとづいて、従来の方法でス
キャン・コンバージョンが行われる。ここで、従来の方
法とは、二値すなわち２レベルのピクセルに対する出力
を生成するように設計されたスキャンが使われることを
意味する。そして、最高レベルまたは最低レベル（すな
わちオフ）のグレイスケール値を使って、この変換の結
果であるグレイスケールピクセルマップがフィルされ
る。

【００３２】値Ｐが第２選択値Ｋよりも大きいときは、
グリフ記述子はまずグリッド・フィットされる。次に、
実ピクセル空間が整数個のサブ・ピクセルに細分割（su
bdivide ）される。この整数は２の整数乗が好ましい。
そして、このグリッド・フィットされたグリフ記述子と
サブ・ピクセルを使って、２レベル・スキャン・コンバ
ージョンが行われる。これによって、キャラクタ空間の
グリフによって覆われる部分に対するオンのサブ・ピク
セルとオフのサブ・ピクセルの表が作成される。次に、
各実ピクセルに、スキャン・コンバージョン・プロセス
によってオンにされたサブ・ピクセルの数の関数とし
て、グレイスケール値が設定される。

【００３３】好ましい形においては、グレイスケール・
レベルは、スキャン・コンバージョンによってオンにさ
れたサブ・ピクセルの数に単純に比例する。したがっ
て、グレイスケール・レベルを選択するプロセスは、た
だ単にスキャン・コンバージョンから得られたオン・サ
ブ・ピクセルを数えるだけでよい。線形変換が最良の結
果を生じると考えられるが、当然、非線形のサブ・ピク
セル−グレイスケール・レベル変換も、本発明の実施の
形態に用いることができる。特に、オンにされたサブ・
ピクセルの数と出力される最終的な実ピクセルのグレイ
スケール・レベルの非線形関係を用いて、従来のカラー
・テレビにおいて用いられているのと類似のガンマ補正
を行うことができる。ガンマ補正は、従来の陰極線管装
置の非線形性を相殺し、また比較的低い輝度レベルにお
いて知覚されるノイズを抑制するのを助ける。したがっ
て、この明細書中でグレイスケール・レベルを決定する
ためにサブ・ピクセルを数えるプロセスを指すときはす
べて、そのサブ・ピクセルの数を１より大きい正の指数
で累乗した値に比例するグレイスケール・レベルを出力
する可能性も含むことは、理解されるであろう。一般的
に、ＣＲＴのためのガンマ補正は、約１．４から約２．
５の範囲のガンマ値（すなわち上述した指数）を用い
る。

【００３４】最も好ましい形においては、小さい方の選
択値Ｊは範囲［６，７］内にあり、第２選択値Ｋは範囲
［１８，２４］内にある。この明細書では、範囲を示す
ための標準的な数学表記を用いている。したがって、あ
る整数が範囲［ａ，ｂ］内にあるという記述は、その整
数の値がａ以上、ｂ以下であることを意味する。好まし
い範囲に関する上記の記述は、テキストを表示するため
に使用されるいくつかの良く知られた従来のフォントに
対する一般化であることは、理解されるであろう。パラ
メータＪおよびＫに対する妥当な値の選択は、フォント
に強く依存する。一般的に、ボールド・フォント（すな
わち、グリフ・ストロークが幅広気味のフォント）に対
しては、小さめの値のＪ、Ｋを用いたとき、最良の結果
が得られる。ライク・フォント（すなわち、グリフ・ス
トロークが幅細気味のフォント）に対しては、大きめの
値のＪ、Ｋを用いたとき、最良の結果が得られる。

【００３５】Ｐが第１選択値Ｊより小さくないアプリケ
ーションでは、このようなことが起きることは非常にま
れなので、いつでもグリッド・フィッティング・ヒンテ
ィング処理を行い、さらに実ピクセルレベルで最高また
は最小のグレイスケール値を出力するスキャン・コンバ
ージョンか、または実ピクセルをサブ・ピクセルに分割
して重み付けされたグレイスケールを出力する従来のグ
レイスケール・レンダリングを行うことのどちらか一方
を選択するのは、本発明の範囲内である。この場合にお
ける、二者択一のスキャン・コンバージョンうちいずれ
を選択するかは、キャラクタ・ハイト値Ｐと選択値Ｋの
間の関係に依存する。

【００３６】したがって、本発明の目的は、各ピクセル
に対して２を超える輝度レベルを持つピクセル指向装置
にキャラクタを表示するための改良された方法を提供す
ることである。

【００３７】本発明の更なる目的は、二値（すなわち２
レベル）ピクセル指向装置に表示されるフォントに対し
てデザインされた既存のフォント記述中の幾何学的記述
子によって記述されているキャラクタを、ピクセル指向
グレイスケール表示装置に表示するための方法を提供す
ることである。

【００３８】本発明の更なる目的は、キャラクタが低解
像度で表示されるときに既存の多数のフォント記述中の
ヒンティング命令中に存在する幾何学的歪みを打ち消し
ながら、グレイスケール装置のダイナミック・レンジを
フルに活用する、ピクセル指向装置に低解像度でキャラ
クタを表示する方法を提供することである。

【００３９】本発明の更なる目的は、キャラクタが表示
される解像度が十分に大きいときにグリッド・フィッテ
ィングによるヒンティングを行い、そして表示されるキ
ャラクタの実ピクセル数による高さの関数として二値コ
ンバージョンまたは多レベル・グレイスケール・コンバ
ージョンのどちらかを選択する、グレイスケール・ピク
セル指向装置にキャラクタを表示する方法を提供するこ
とである。

【００４０】本発明の更なる目的は、表示されるキャラ
クタ空間の実ピクセル数で表した高さが比較されるあら
かじめ決められた選択値をユーザに選択させ、それによ
りグリッド・フィッティングを行うか否かの選択、およ
び使用するスキャン・コンバージョンのタイプの選択が
できるようした、従来のフォント記述子から得られたキ
ャラクタを表示する方法を提供することでもある。ま
た、本発明の更なる目的は、フォント・デザイナまたは
この方法を使用するアプリケーションに、コンピュータ
内のこの方法の動作を、同じコンピュータ上で実行され
ている他のアプリケーションに対するこの方法の使用可
能性に影響を与えることなく、必要なときに容易に無効
にするような範囲外の値を選択することを許すことでも
ある。

【００４１】本発明がこれらの目的を達成し、先に説明
した要求を満たすことは、この後の好ましい実施の形態
の詳細な説明から理解されるであろう。

【００４２】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の好
ましい実施の形態と表示されるキャラクタに対する本発
明の効果を説明する。まず明細書の用語について説明す
ると、ピクセル指向表示装置の原理が、ＣＲＴ表示装置
のような高輝度アクティブ・ライト生成装置や、ドット
・マトリックス・プリンタおよびバック・リット方式の
ＬＣＤ表示装置などの光吸収（ブロック）装置のどちら
にもあてはまることは、この分野に習熟した人々にはよ
く知られている。したがって、この明細書中で使用され
ているピクセル輝度という語は、ピクセルの活性化の強
さを意味する。したがって、この明細書中に記載されて
いる表示装置上の高輝度ピクセルは、ＣＲＴ表示装置に
おける明るいピクセル、またはピクセルプリンタからの
出力上の黒いまたは濃いピクセルによって物理的に実現
される。プリンタからのカラー出力に対しては、輝度の
高いレベルは、トナーの密な付着または使用されている
色の高レベルの彩度を意味する。

【００４３】さらに、上で説明したように、グレイスケ
ール・レベルは、取り上げられているピクセル出力の複
数レベルのダイナミック・レンジを意味する。したがっ
て、グレイスケール・レベルは、ピクセルの単色または
ブラック・レンダリングだけに限定されず、一般的にピ
クセルの輝度を意味し、加算型および減算型のカラー表
示装置における合成色の全体的な輝度も意味する。

【００４４】本発明は、True Type フォント記述を扱う
ための画像処理プロセッサの環境において、画像プロセ
ッサの１部として働くように設計された。しかしなが
ら、本発明の適用範囲は、それだけに限定されない。こ
の明細書は、この分野を熟知している人々に知られてい
るTrue Type フォント記述の約束ごとおよびそれを変換
するための処理について言及している。しかしながら、
この分野を熟知している人々には、これらのステップの
一般化された性質が理解されるであろうし、それを、他
の記述形式で保持されたフォントのレンダリング方法へ
適用することも明らかであろう。

【００４５】これだけの前置きをしたので、これから本
発明について説明する。図１は、比較的低解像度のピク
セル・グリッドの背景の上に重ねて表示された小文字の
「ｍ」を示す。このキャラクタは、５行７列の実ピクセ
ルから成るグリッド空間に含まれている。図１，７，８
において、実ピクセルは、行１〜５および列１〜７を用
いて番号が付けられている。この方法は、この明細書の
全体にわたって一貫して用いられている。

【００４６】図１，７，８においてピクセルグリッドを
指すときは、順番つけられた（行，列）対によってピク
セルを指定する。したがって、左上隅のピクセルは、ピ
クセル（１，１）として指定される。右上隅のピクセル
は、ピクセル（１，７）として指定される。図１に説明
されるキャラクタは、３０で指示される破線で示されて
いる。True Type フォントの記述の仕方においても、他
のフォント記述の仕方と同じように、グリフの幾何学的
記述子は、１つ以上の輪郭線すなわちグリフの境界を定
める線から成る。輪郭線は、その輪郭線をたどって進む
方向の右側の領域がそのグリフを表示または印刷するた
めに塗りつぶされる領域になるような前進方向に進む。
図１の幾つかの場所にある矢印は、このグリフ記述子の
点の進行方向を示している。これは、上に説明した Tru
e Type のきまりに従っている。すなわち、一連の境界
上の点および境界外の点は、一連の番号が付けられ、そ
れらの点を通る経路を辿るとそのグリフのために塗りつ
ぶされるまたは活性化される領域が進行方向の右側に見
られるようなる。このキャラクタは、３つのステム（st
em）３１〜３３を有する。

【００４７】この分野を熟知している人々は、考えてい
るシステムがピクセルを活性化するのはピクセルの中心
がグリフ・ストロークによって覆われるときだけと仮定
すると、図１のキャラクタは、図１に示されている比較
的低い解像度による表示の前に、いくらかのヒンティン
グを必要とすることを理解するであろう。これは、マイ
クロソフト社の Windows^TM オペレーティングシステム
において採用されているスキャン・コンバータや多数の
他のフォント・レンダリング・システムであてはまる場
合である。特に、ステム３３およびスプライン（splin
e）３４，３５が、列１のすべてのピクセル、列４の行
２から行５までのピクセル、およびピクセル（１，
２），（１，３），（１，５），（１，６）をオンにす
ることによってレンダリングされるのは異論ないであろ
う。しかしながら、右側のステム３３の全体は、列７の
すべてのピクセルの中心がグリフ記述子の境界外にある
ので、通常のスキャン・コンバージョンでは失われてし
まうであろう。これは、二値レベル表示装置におけるキ
ャラクタのレンダリングにとって明らかに受け入れられ
ない結果であり、このキャラクタを図示のピクセルサイ
ズを持つ装置において表示されたときに読み易く見える
ようにするためにヒンティングが必要とされる。我々
は、この明細書において後に図７および８の説明に関連
してこのキャラクタに戻る。

【００４８】本発明の説明を先に進める前に、図２〜図
３が、先述した現象のいくつかを示していることに注意
しておく。図２は、図示のような部分形状を持つ任意の
キャラクタに対するグリフ・ストロークの一般化された
断片３７を示す。従来のスキャン・コンバータを使用し
てこの断片を二値レベル・ピクセル表示装置でレンダリ
ングすると、図３（Ａ）に示したような結果になる。ピ
クセル（１，３）の中心は覆われていないので、ピクセ
ル（１，３）は図３（Ａ）ではオフのままである。今、
しばしばそうであるように、フォントのデザイナが、こ
のグリフ・ストロークに対しては、図３（Ｂ）に示した
ような塗りつぶされた角部が低解像度での好ましいレン
ダリングであると考えると仮定しよう。図３（Ｂ）で
は、ピクセル（１，３）がオンであることがわかる。

【００４９】このようなグリフ・ストロークをレンダリ
ングするフォントデザイナのための、上述した通常のア
プローチは、少なくともフォントが低解像度装置での表
示のためにレンダリングされるときは、グリフ記述子が
図２の破線３８によって示される経路を辿るように移動
されなければならないことを示すヒンティング命令をTr
ue Type 記述子の中に含めることである。経路がピク
セル（１，３）の中心のすぐ外側を通るようにすること
で、破線３８の端を丸くすることがより巧妙に行われる
かもしれないが、フォントデザイナにとって、ただ単に
グリフの境界の記述をピクセルの角に向かって引っ張り
あげることがより簡単である。実際、低解像度の２レベ
ルピクセル表示装置に対しては、そのキャラクタの結果
としての表示には違いはない。

【００５０】しかしながら、例えば４から１６レベルの
ダイナミック・グレイスケール・レンジを持つピクセル
指向装置においてこのグリフ・ストロークを表示するた
めに適切なスキャン・コンバージョンが行われるなら
ば、結果としての表示に差が生じる。ピクセル（１，
３）の一部がグリフ・ストローク３７のアウトラインに
よって覆われているので、グレイスケール出力のよくで
きたスキャン・コンバージョンは、ピクセル（１，３）
を比較的低レベルで点灯されるようにする。うまく丸め
られ、ピクセル（１，３）の中心のすぐ外側で角部をカ
ットするヒンティングに対するグレイスケール・コンバ
ージョンは、ピクセル（１，３）の出力として、破線３
８によって示される実際に採用されたヒントよりも低い
グレイスケール値を生じさせることも明らかであろう。

【００５１】このようなやり方でヒントを指定するフォ
ントデザイナを非難することがこの明細書の目的ではな
い。実際、それは、彼らが働いていた環境、すなわち二
値レベルのピクセルをオン，オフするスキャン・コンバ
ータでは、完全に意味のあることであった。しかしなが
ら、このことが示すのは、フォントのレンダリング方法
においてなされる変更が、グレイスケールの表示能力を
持つ表示装置を用い、既存のフォント記述に対してグレ
イスケール・レベルの変換を行う点だけであるときに生
じる種類の問題である。不連続な縁を滑らかにし、見る
者に対してそれらがより丸くなったように見えるように
するグレイスケール表示能力の効能が、２レベル表示装
置を念頭において作られたヒンティング命令によって損
なわれ得るのである。

【００５２】図４は、本発明のシステムを実現し、本発
明の方法のステップを実行する典型的なコンピュータを
示す。このコンピュータを構成する典型的要素は、破線
１５によって囲まれている。コンピュータの内部には中
央処理ユニット（ＣＰＵ）１５ａがあり、それにシステ
ム・メモリ１５ｂが接続されている。ディスク・ドライ
ブ１５ｃもＣＰＵに接続されており、ディスク・ドライ
ブ１５ｃとメモリ１５ｂの間でデータがやりとりされ
る。

【００５３】またビデオ・アダプタ１５ｄおよびプリン
タ・ポート１５ｅもＣＰＵに接続されている。本発明の
実施の形態においては、ビデオ・アダプタ１５ｄは、そ
のアダプタに接続されたグレイスケールＣＲＴドット・
マトリックス表示装置１６を制御することができるよう
に構成されたビデオ・メモリを持つタイプのものであ
る。プリンタ・ポート１５ｅにはピクセル指向グレイス
ケール・レーザー・プリンタ１７が接続されている。こ
の分野を熟知している人々は、表示装置１６およびプリ
ンタ１７が本発明の実施の形態で使用され得るグレイス
ケールの表示および印刷装置の２つの例であることを理
解するであろう。

【００５４】ディスク・ドライブ１５ｃには、フォント
・ファイル１８が格納されている。図４に詳しく示され
ているように、典型的なフォント・ファイルは、ｅｍ正
方形あたりのフォント・ユニット数の指定を含む。フォ
ント・ファイルにはまた、この後でさらに詳しく説明す
る制御パラメータＪおよびＫの指定が含まれる。パラメ
ータＪおよびＫは、通常２レベルすなわち二値のピクセ
ル指向装置でレンダリングされるように設計された既存
のフォントのためのものであるので、フォント・ファイ
ルから省略してもよい。さらに、ＪおよびＫの値は、明
示的に指定してもよいし、レンダリング処理の間にキャ
ラクタ空間の垂直部をわたる実ピクセル数の特定の範囲
に対するＪおよびＫを指定することによって暗黙的に指
定してもよい。

【００５５】ヒンティング命令も、フォントデザイナに
よって与えられるときは、フォント・ファイルに格納さ
れる。フォント・ファイルの本体は、グリフの輪郭線か
ら成る。図１〜図３に関係して前述したように、グリフ
記述子は、一連の境界上（on-boundary ）点および境界
外（off-boundary）点によって規定される輪郭線のセッ
トから成る。輪郭線それ自体は境界であり、ｅｍ正方形
内のフォント・ユニット座標で指定された点は、輪郭線
（群）の経路を定める。

【００５６】本発明を実施するために使用される基本的
なプログラム要素は、メモリ１５ｂ内に駐在するとして
示されている。第１に、この好ましい実施の形態におい
て、クライアント・アプリケーション１９は、マイクロ
ソフト社の Windows^TM オペレーティングシステムのも
と、ＣＰＵ１５ａ上で動作するアプリケーション・プロ
グラムを表す。このアプリケーションがある特定のフォ
ントでキャラクタまたは他のグリフを表示または印刷す
る必要があるときは、フォント・レンダリング・ルーチ
ン２０にそのフォントをレンダリングするサービスを要
求する。

【００５７】フォント・レンダリング・ルーチン２０
は、レンダリング処理で使用されるいろいろなルーチン
を呼び出す。スケーリング・ルーチン２１は、ｅｍ正方
形内のフォント・ユニット数、クライアント・アプリケ
ーション１９から要求されたキャラクタサイズ、キャラ
クタが表示または印刷される装置の単位長さあたりのピ
クセル数で表された解像度を含む情報を受け取り、それ
らを使ってグリフ記述子の点の座標をスケーリングす
る。各グリフの輪郭線を規定する点群がスケーリング・
ルーチン２１に与えられると、スケーリング・ルーチン
は、フォント・ユニットで表されたｅｍ正方形の座標系
から表示装置１６またはプリンタ１７等の表示または印
刷装置上のキャラクタ空間に対する実ピクセル座標への
座標変換を行う。好ましい実施の形態では、スケーリン
グ・ルーチン２１はまた、グリフ記述子をグレイスケー
ル・レンダリングにおいて使用するためサブ・ピクセル
座標にスケーリングする能力も有している。

【００５８】レンダリング・ルーチン２０はまたスキャ
ン・コンバータ・ルーチン２２を呼び出し、ルーチン２
２は、ピクセルまたはサブ・ピクセルのレベルで従来の
スキャン・コンバジョンを行い、キャラクタのレンダリ
ング時、どのピクセルまたはサブ・ピクセルがオンまた
はオフされるように指定されるかを決定する。本発明で
用いられるスキャン・コンバージョン・ルーチンは、本
質的には先行技術に属する。もし用いるときは、ドロッ
プアウト制御ルーチン２３はスキャン・コンバージョン
の後に使うことができ、ピクセルのドロップアウトとい
う起こり得る問題に対処する。図５と図６は、図４に示
されているフォント・レンダリング・ルーチン２０の２
つの実施の形態に関連する。これらは、ルーチン２１か
ら２３に対する呼出しおよびフォント・ファイル１８に
格納された情報の使用を示している。

【００５９】この背景知識とともに、本発明の基本的な
方法が１つの実施の形態として示されている図５を見て
みる。図５は、本発明の基本的な実施の形態を示す。ク
ライアント・アプリケーションがフォントを要求すると
きは、その要求に合ったパラメータが獲得され、各キャ
ラクタが従来のスケーリングおよびヒンティング・プロ
シージャを使って変換される。その後、スケーリングさ
れたピクセル空間がサブ・ピクセル空間に細分割され、
グリフ記述子に対するスキャン・コンバージョンが、サ
ブ・ピクセル空間の座標に関して行われる。次に、オン
・サブピクセルとして示されているサブ・ピクセル（す
なわち、スキャン・コンバージョン・プロセスによって
活性化されたもの）の数が各実ピクセルについて数えら
れ、その数にもとづいて、適当なグレイスケール・レベ
ルが実ピクセルに指定される。このグレイスケール・レ
ベルはメモリに格納され、この処理はフォントのすべて
のグリフがレンダリングされるまで繰り返される。

【００６０】このプロシージャは、ルーチン４０におい
てコンピュータ・システム上で動作しているアプリケー
ションからのフォントの要求を得ることで開始する。次
に、ステップ４１において、クライアント・プロセスか
らキャラクタの高さとピクセルサイズを得る。キャラク
タの高さは、キャラクタを表示するために使用される表
示装置におけるキャラクタ空間の実サイズを定めるため
に慣用される。それは、出力の実ポイントサイズと同等
の情報を提供する。ピクセルサイズは使用される装置の
ピクセル解像度としてよく理解されるもので、通常はイ
ンチあたりピクセル数で表される。この分野を熟知して
いる人々は、このプロセスは、この情報から、表示され
るキャラクタに割り当てられたキャラクタ空間によって
占められる実ピクセル数を決定することを理解するであ
ろう。

【００６１】次に、レンダリングされるフォントのキャ
ラクタセットのすべてのキャラクタの変換を開始するル
ープに入る。ステップ４２において最初のキャラクタが
取り出される。そしてプロセスは、ステップ４５におい
て、フォント記述ファイルからその特定のキャラクタの
グリフ記述子を得る。次に、ルーチン４６において、グ
リフ記述子が数学的にそのフォント・ユニット記述から
実ピクセル座標にスケーリングされる。これに続いてこ
のスケーリングされた記述子は、ルーチン４７におい
て、実ピクセルの境界へグリッド・フィット、すなわち
ヒントされる。

【００６２】この分野を熟知している人々は、ステップ
４０〜４７が本質的には従来技術であり、先行技術の T
rue Type フォント・レンダリング処理または他の類似
のフォント・レンダリング処理の最初のステップを説明
していることがわかるであろう。先行技術では、スケー
リングされた記述子をピクセルの境界へヒントすること
は、通常、低解像度の表示装置のために行われ、また T
rue Type フォントのフォントデザイナの管理の下にあ
る。

【００６３】次に、プロセスは、ルーチン４８におい
て、実ピクセル座標中の各実ピクセルをＮ個のサブ・ピ
クセルに細分割する。Ｎを２の整数乗であるように選択
することは、明らかに好ましい。殆どすべてのアプリケ
ーションでは、Ｎはキャラクタが表示される装置によっ
てサポートされるグレイスケール・レベルの数に等し
い。したがって、Ｎ＝２ⁿ ( ただしｎは整数）とするこ
とが好ましい。例えば、８レベルのグレイスケール装置
に対しては、Ｎ＝８およびｎ＝３である。Ｎ＝６４に対
してはｎ＝６、等々である。ｎはグレイスケール値を格
納するのに必要なビット数に等しいので、物理的出力装
置が適当なダイナミック・レンジをサポートするとき
は、ｎ＝４およびｎ＝８とするとメモリの使用効率が高
い。

【００６４】ピクセル空間がサブ・ピクセルに細分割さ
れた後、ルーチン４９において、サブ・ピクセル座標す
なわちサブ・ピクセル空間内で、スケーリングされたグ
リフ記述子に対して従来のスキャン・コンバージョンが
行われる。このスキャン・コンバージョンは、好ましく
は、ただ単に既存の２レベル・ピクセル・スキャン・コ
ンバージョンの手法を用いることにより実現される。し
たがって、スキャン・コンバータは、その中心が覆われ
るサブ・ピクセルはオン・サブピクセルにし、そうでな
いサブ・ピクセルはオフ・サブピクセルにするような、
従来のサブ・ピクセルの変換ルールを使うことができ
る。グリフ・ストロークが少しでも交差するサブ・ピク
セルはすべてオンにするような他のルールも使用でき
る。この好ましい実施の形態は、中心が覆われるサブ・
ピクセルをオンにし、そうでないサブ・ピクセルをオフ
にする（またはオフのままにする）、より一般的なスキ
ャン・コンバージョン・ルールを用いている。

【００６５】したがって、ルーチン４９において、スキ
ャン・コンバージョンの領域内のサブ・ピクセル数に等
しいビット数を持つビット・マップが作成され、ビット
が従来の２レベル・スキャン・コンバージョン・プロセ
スの出力に従ってセットまたはクリアされる。キャラク
タ空間全体をサブ・ピクセルに細分割し、１ビットをキ
ャラクタ空間内の各サブ・ピクセルに割り当ててスキャ
ン・コンバージョンでの出力を格納するのに使用させる
ほうが簡単であることに留意されたい。しかしながら、
ピクセルを細分割し、スキャン・コンバージョンを行う
ことは、グリフ・ストロークのどこかの部分が通過する
実ピクセルに対してのみ必要とされる。したがって、実
ピクセルの細分割を、グリッドフィットされ、スケーリ
ングされたグリフ記述子の塗りつぶされた領域が交わる
ピクセルだけに制限することも、現時点では好ましいと
は考えられないが、本発明の範囲内である。

【００６６】ルーチン５０において、サブ・ピクセル座
標でのスキャン・コンバージョンからのビット・マップ
は、各実ピクセル座標に対するグレイスケール・レベル
に変換される。本発明の好ましい実施の形態は、ルーチ
ン４９のスキャン・コンバージョンによって「オンされ
た」サブ・ピクセルの数を数えるという簡単な方法を用
いている。「オンされる」実サブ・ピクセルは存在しな
いことに注意してほしい。実際に起こることは、実ピク
セルを活性化する処理が数学的にサブ・ピクセルに分割
された空間上で行われ、記憶領域がある特定の論理値に
セットされ、サブ・ピクセルがもしスキャン・コンバー
ジョンが行われている表示装置の実ピクセルであったな
らばオンされるであろうということを示す。それは、こ
のようにして、サブ・ピクセルレベルのスキャン・コン
バージョン処理においてオン・サブ・ピクセルとして指
定される。

【００６７】オン・サブピクセル数が数えられると、こ
れは、ルーチン５０でカウントされたオン・サブピクセ
ルの数の関数として実ピクセルに対するグレイスケール
値を生成するために使用される。この処理は、図５のル
ーチン５１に示されている。Ｎレベルのグレイスケール
出力装置に対しては、Ｎ個の可能な輝度値がある。これ
らの値の１つはピクセルのオフ状態すなわちグレイスケ
ール値０なので、グレイスケール値を［０，（２ⁿ −
１）］の範囲にあるように指定することが慣例である。
したがって、これらの条件下のＮ個のサブ・ピクセルに
対しては、オン・サブピクセルの数のうちの２つを、可
能な値のうちの１つにマップすることが好ましい。例え
ば、サブ・ピクセル数１は、ほとんどの装置において、
出力の知覚される質に影響を及ぼすことなく、０レベル
にマップすることができる。いまｎ＝６およびＮ＝６４
の例を考える。ピクセルのカウントが終了すると、ルー
チン５１におけるグレイスケール値の割り当ての簡単な
ルールは、カウントＣ＝０ならばグレイスケール値０を
割り当て、それ以外のときはグレイスケール値がＣ−１
になるように割り当てる。したがって、グレイスケール
値の範囲は［０，６３］になり、これは都合良く６ビッ
トに格納される。

【００６８】ルーチン４８〜５１は、それ自体で、グレ
イスケール装置で表示するために任意の幾何学図形をグ
レイスケールでレンダリングする既知の方法の１例であ
ることは、留意されるべきである。例えば、このような
方法は Newman と Sproullによる "Principles of Inte
ractive Computer Graphics"（マグロウヒル，１９７
９）の２３７ページに記載されている。キャラクタフォ
ントのグリッド・フィットとグリッド・フィットされた
フォントのグレイスケール・レンダリングの組合せは、
既存の従来のフォント記述子と共に使用されたとき、自
明でない改良された結果を与える。

【００６９】図５のルーチン４８〜５１に示されている
グレイスケール・レンダリングは、表示装置の駆動のた
めのコンピュータ・システムの使用において、本発明の
発明者らによって最良のグレイスケール・レンダリング
であると考えられていることも、留意されるべきであ
る。その原理的な利点は、既存の、比較的最適化され
た、出力を２レベルピクセル表示装置にレンダリングす
るルーチンを利用することである。ルーチン５０の数を
数えるプロセスは、ルックアップ・テーブルを使って達
成することが好ましい。ビット・マップの一部をシフト
し、オンであるビット数に比例した出力を生成する効率
的な対話型ルックアップ・テーブル・プロセスは既に存
在し、この分野を熟知している人々に知られている。

【００７０】しかしながら、上述したグレイスケール・
レンダリングを用いる好ましい方法が、ルーチン４８〜
５１で示されるこの方法のステップのより普遍的な性質
を不明瞭にすべきでない。本発明を実行するためには、
ルーチン４７からの出力として生じる、グリッド・フィ
ットされスケーリングされたグリフ記述子に対してグレ
イスケール・レンダリング・ルーチンを用いるだけでよ
い。例えば、グリフ・ストロークによって部分的に覆わ
れるすべての実ピクセルが幾何学的に解析されて、グリ
フ・ストロークによって覆われるピクセルの領域の割合
を決定することができるであろう。そしてこの割合は、
好ましい実施の形態において説明したように実ピクセル
をサブ・ピクセルに細分割することなく、直接、最も近
いグレイスケール値に変換することができるであろう。
したがって、ステップ４８〜５１を実行して、ピクセル
のグリフ・ストロークによって覆われる部分の割合の関
数である、各実ピクセルのグレイスケール値を提供する
ことが好ましいが、ピクセルのグリフ・ストロークによ
って覆われる部分にもとづいて信頼性のあるグレイスケ
ール・レンダリングを行う任意のステップの組を、同等
なステップの組として使用してもよい。

【００７１】オン・サブピクセルの数をグレイスケール
のレベルに変換するための好ましい形は、ガンマ補正を
使用することである。その場合には、グレイ・レベル出
力は、１よりも大きい正の指数で累乗された、点灯され
たサブ・ピクセルの割合の関数である。しかしながら、
本発明の実施の形態においては、任意の関係が使用でき
る。発明者らは、オン・サブピクセル数とグレイスケー
ル・レベル出力の間の関係は単調であることが重要であ
るとも思っているが。

【００７２】ルーチン５１が完了すると、ルーチン５２
において、各ピクセル位置に対するグレイスケール値が
ディスプレイ・メモリに対して出力される。したがっ
て、ディスプレイ・メモリは今やＮレベルのグレイスケ
ール出力装置のため、第１キャラクタのピクセルマップ
を各ピクセル位置あたりｎビットで含む。

【００７３】マイクロソフト社の Windows^TM オペレー
ティングシステムは、これ対して、この好ましい実施の
形態が設計された環境であり、 Windows^TM オペレーテ
ィングシステムは、ディスプレイ・メモリを使用して、
考えている特定の実装置にキャラクタを表示する。ディ
スプレイ・メモリからのデータを使用した実装置へのキ
ャラクタの表示は、図５のルーチン５５に示されてい
る。次に判断ステップ５６において、本方法は、このフ
ォントのキャラクタセット中の最後のキャラクタが処理
されたかどうかをテストする。まだ処理されていなけれ
ば、ノード５７へのＮＯ分枝をとられ、プログラムは分
岐してノード５７に戻り、そこからステップ４２におい
てキャラクタセット中の次のキャラクタを得て、上に説
明した処理を繰り返す。このループは、最後のキャラク
タが処理され、判断ステップ５６が真出力を出すまで順
次実行される。判断ステップ５６が真出力を出すと、ス
テップ５５からＹＥＳ分枝が辿られ、ＥＮＤノード６０
によって示されているように、プロセスは制御をクライ
アント・システムに戻す。

【００７４】上記から、このプロセスは、ピクセル指向
表示装置のための先行技術のキャラクタレンダリング・
プロセスと同様に、特殊化されたキャラクタ発生器の動
的生成と直感的にみなしてもよいことが認識されなけれ
ばならない。この好ましい実施の形態は、次の有利な特
徴を持つ。まず、既存のフォント記述を、エレガントか
つ能率的に、グレイスケール出力装置の環境に移すこと
を可能にする。この移行は、単に２レベル表示装置をグ
レイスケール表示装置で置き換えただけのシステムに従
来の既存のフォント記述をそのまま使用すると、発明者
の一人が奇妙なでこぼこしたけばと形容するものが発生
する問題を克服するような方法で行われる。また、既存
の２レベル（すなわち１ビット）のスキャン・コンバー
ジョン・ルーチンおよびサブ・ピクセル座標でのスキャ
ン・コンバージョンから生じたオン・サブピクセル数を
カウントするための能率的な既存のルックアップ・テー
ブルを使った数え方を利用する。

【００７５】実際の用途において最も役に立つ、本発明
の好ましい実施の形態が、図６に示されている。本発明
のこの側面は、既存のフォント記述をグレイスケール・
レベル表示装置を駆動するシステムに使用したことから
生じた歪み問題の原因の発見に応えて、本発明の発明者
らによってなされた。

【００７６】この実施の形態では、パラメータＪおよび
Ｋの値はフォント記述から得られる。もしなければ、デ
フォルト値が使用される。フォント要求−この要求は使
用される実装置の解像度に関する情報を含む−が受け取
られると、キャラクタ空間の高さＰが実ピクセル単位で
計算される。次にキャラクタが従来の方法でスケーリン
グされる。その後のヒンティングおよび二者択一のスキ
ャン・コンバージョン・ルーチンの使用は、キャラクタ
空間の高さパラメータＰと制御パラメータＪ、Ｋの間の
関係によって決定される。特に、パラメータＪは、フォ
ントのグリフのレンダリングにおいてヒンティングを行
うかどうか制御する。パラメータＫは、スキャン・コン
バージョンが実ピクセル座標とサブ・ピクセル座標のど
ちらで行われるか、したがってその結果生成される表示
が２レベルとグレイスケールのどちらであるかを決定す
る。

【００７７】図５の実施の形態の場合と同様に、プロセ
スは、ステップ６５においてアプリケーションによるフ
ォントの要求を受けることで開始する。ステップ６６に
おいて、フォント単位すなわちＦＵnitsで表されたキャ
ラクタの高さと出力装置の実ピクセル・サイズが取得さ
れる。ステップ６７において、実ピクセル単位によるキ
ャラクタ・ハイト値Ｐがこれらの値から計算され、キャ
ラクタの高さをそのキャラクタが表示または印刷される
装置の実ピクセルで表す。当然ながら、Ｐは、出力装置
の一つのキャラクタ空間の垂直方向の実ピクセルの数を
表す。本発明の実施の形態は、要求されたキャラクタの
物理的高さで単一のキャラクタを表示するとき、特定の
表示装置の解像度の他の適当な指標を使って構成しても
よい。

【００７８】次に、プロセスは判断ステップ６８に進
み、そこでフォント仕様ファイルに格納されているフォ
ント仕様が読み出され、選択値Ｊ、Ｋがそのフォント仕
様すなわち記述ファイル中に指定されているかどうか調
べられる。ＪおよびＫは、本発明において使用されるパ
ラメータであり、指定されると、フォントのあるレンダ
リングがグレイスケールと２レベルのスキャン・コンバ
ージョンのどちらを使うか、およびヒンティングを使う
か使わないかを決める。この好ましい実施の形態の方法
では、これらのパラメータは、キャラクタ空間の高さパ
ラメータＰ−使用される表示または印刷装置の実ピクセ
ルでの、レンダリングされたキャラクタ空間（すなわち
ｅｍ正方形）の高さに等しい−と比較される。ＪとＫは
それぞれ正の整数でなければならず、ＪはＫ以下でなく
てはならず、好ましくはＫよりも小さい。ＪとＫの物理
的な意味およびそれらの値が選択される基準は、この後
で説明する。説明のこの段階ではそれらは、後の決定を
行う目的のために使用される上記のような特徴を持つ正
の整数であるとだけ理解されたい。

【００７９】フォント記述ファイル中にＪとＫの値の指
定が見つかったときは、ステップ６９においてこれらの
値がプロセスにより読み出され、プロセスの残りの部分
のために使用される。見つからなかったときは、プロセ
ス自身によって設けられたＪとＫのデフォルト値がステ
ップ７０で読み出され使用される。ステップ６９は、好
ましい実施の形態においてＪとＫが指定の２つの可能性
を考慮している。フォント・デザイナは、グレイスケー
ル出力装置にフォントをレンダリングするために使用さ
れるＪとＫの特定値を指定してもよい。また、フォント
・ファイルが、キャラクタ空間によって占められるピク
セルの数の範囲、すなわちＰの範囲を指定し、これらの
範囲に対してＪとＫの特定の値を与えてもよく、発明者
はこの方法を好ましいと信じる。このステップが完了す
ると、キャラクタ空間の高さの値Ｐがわかり、またこの
プロセスを実行するコンピュータのメモリの適宜な場所
に、選択値Ｊ、Ｋがロードされている。

【００８０】キャラクタ・ハイト値Ｐは一般的に、表示
されるキャラクタの高さの実ピクセルでの表現であり、
特定の装置及び特定の要求されたキャラクタの表示高さ
に特有の、正規化された変数であることに留意すべきで
ある。

【００８１】しかしながら、Ｐは、使用される表示装置
の単位長さあたりのピクセル数で表された解像度に依存
しながら、比較的広い範囲の実際のキャラクタの高さで
同じ数であることに注意すべきである。例えば、３００
ドット・パー・インチのレーザー・プリンタで表示され
る１２ポイントのキャラクタは、７２ドット・パー・イ
ンチのＣＲＴ表示装置に５０ポイントのキャラクタを表
示する要求によって生成されるＰと同じ値を持つ。現在
のところ、本発明の発明者らは、レンダリングされる特
定のフォントの幾何学的な特徴と美観上の考慮にもとづ
いて、キャラクタの高さに独立なＪとＫに対する固定値
を選択するのが、好ましいやり方であると信じている。
本発明は、活版植字工によって広く使われていて、オプ
ティカル・スケーリングとして知られている技法に対応
するように設計されていることに留意されたい。オプテ
ィカル・スケーリングは、キャラクタが表示または印刷
されるポイント・サイズに依存した、フォント中のキャ
ラクタの幾何学形状の非線形拡大または縮小の処理のこ
とである。この方法は、読み易さとフォントの特徴の知
覚される一貫性を維持するために使用される。True Typ
e フォント記述は、フォント呼び出しにおいて要求され
るポイント・サイズに依存して、異なるグリフ記述子が
提供されることを考慮している。したがって、オプティ
カル・スケーリング技法が使用されたときは、フォント
で最良の結果を得るために、異なる記述子に対してＪと
Ｋの異なる値を用いてもよい。

【００８２】図６の好ましい実施の形態の説明に戻る
と、先述したこの発明の実施の形態と同様に、ステップ
７１において第１キャラクタが取得される。次に、幾何
学的グリフ記述子はルーチン７２においてスケーリング
され、実ピクセル・サイズと要求されたキャラクタの高
さの関数として実ピクセル座標でのスケーリングされた
幾何学的記述子が提供される。これは、図５のルーチン
４６で示されているのと同じルーチンである。

【００８３】ここで、Ｐ，Ｊ，Ｋの間の関係にもとづい
て判定が行われ、実行されるピクセルレンダリング・ス
テップを決定する。判断ステップ７５では、値Ｐが２つ
の選択値のうちの小さいほうの値Ｊよりも小さいかどう
か知るために、比較が行われる。Ｊは２つの選択値のう
ちの小さいほうなので、Ｐの値が、Ｊによって定められ
る、興味のある最小値よりも小さいという条件が成り立
つときは、ステップ７５の結果は真になり、分枝７６に
向かう。これはキャラクタ空間内の利用できるピクセル
が比較的少数である状態を示しており、したがってキャ
ラクタの低解像度表示の処理を行っていることが理解さ
れるであろう。分岐７６はステップ８２に向かうが、こ
れについてはすこし後に説明する。

【００８４】ステップ７５からＮＯ分枝７７に進むとき
は、キャラクタを表示するための表示装置での実空間は
Ｊピクセルより高い。この状況が検出されたときは、ス
テップ７８において、スケーリングされたグリフ記述
が、実ピクセル境界へグリッド・フィットされる。これ
は、図５の実施の形態において４７で行われるのと同じ
ルーチンである。ルーチン７８から出ると、判断ステッ
プ７９が実行されて、Ｐの値がもう１つの大きな方の選
択値Ｋよりも大きいかどうか調べられる。もし大きくな
ければ、ＮＯ分枝８０が辿られ、ＰがＪ以上、Ｋ以下の
ときに実行される１組のステップへと向かう。それらの
ステップについては、少し後で説明する。

【００８５】まず、ステップ７９からＹＥＳ分枝８１に
進む、値ＰがＫよりも大きいことを示している場合を考
える。これが、各キャラクタが比較的高い解像度で表示
される状態を表していることは明らかである。なぜな
ら、キャラクタは、それが表示される実装置においてＫ
ピクセルよりも高くなるからである。

【００８６】したがって、分枝７６と８１は両方ともス
テップ８２に向い、図５の実施の形態におけるステップ
４８〜５１と機能的に同一である一連のステップに進
む。ルーチン８５で、選択されたサブ・ピクセル座標に
もとづいて、図５の実施の形態のステップ４８と４９と
同様のやり方でスキャン・コンバージョンが行われる。
次に、図６において破線８８内に一緒に入れられている
ルーチン８６と８７が実行される。ステップ８６と８７
は、各実ピクセル内のオン・サブピクセル数をルーチン
８８でカウントし、グレイスケール・レベルをカウント
値マイナス１に等しくなるようにステップ８７でセット
する。すなわちブロック８８は、ステップ８５における
サブ・ピクセルのスキャン・コンバージョンから得られ
たビット・マップから、実ピクセルに対するグレイスケ
ール値を導き出すための任意の構成を表す。

【００８７】ステップ８２は、比較的高解像度の表示
（Ｐ＞Ｋ）の場合にはステップ７８を通って到達され、
比較的低解像度の場合（Ｐ＜Ｊ）にはステップ７８を迂
回することによって到達されることに注意されたい。し
たがって、ＰがＪよりも小さいときは、ヒンティングは
行われず、スケーリングされたグリフ記述子は、実ピク
セル空間において、実ピクセル空間へのフィッティング
を行うことなく直接にグレイスケール・レンダリングさ
れる。このステップの組が実行されるときは、フォント
デザイナによりフォント記述の中に含められたヒンティ
ング命令はすべて無視される。

【００８８】次に、Ｐの値がＪからＫまでの範囲内にあ
るとき、すなわち判断ステップ７９から分枝８０を通る
場合を考える。これは、値ＰがＪ以上、かつＫ以下であ
ることを意味する。本発明の範囲を逸脱することなく、
ステップ７５または７９のどちらか（または両方）の論
理演算子に等号を付加することができることは、ここで
注意されるべきである。例えば、Ｊの値が所定の整数ａ
に等しいとき、ステップ７５は、等価的に、Ｐがａ−１
以下か否かを決定するように表現することもできる。本
発明の重要な点は、Ｐの値が２つの選択値と比較される
ことにあり、本発明の方法を実行するコンピュータによ
って行われる実際の比較プロセスにおいて、等号が成立
する条件が２つの値の中間の範囲に入るか、いずれかの
外側の範囲に含まれるかということではない。

【００８９】ＮＯ分枝８０はステップ９０に向かい、そ
こで、スキャン・コンバージョンのためのピクセルサイ
ズが、実ピクセルサイズに設定される。次にルーチン９
１において、従来技術のスキャン・コンバージョンが行
われる。スキャン・コンバージョン・ルーチン９１は、
特定の実ピクセルをオンにするかどうか決定するため
の、従来技術の二値レベル・スキャン・コンバージョン
である。これは、図６の左手側のステップ８５で実行さ
れるサブ・ピクセルレベルの数学的スキャン・コンバー
ジョンと対比されるべきである。スキャン・コンバージ
ョン９１が完了したとき、その出力は、２レベルピクセ
ルの表示または印刷装置のために先行技術において使用
されたものと同じである、ヒントされ（すなわちグリッ
ド・フィットされ）スケーリングされたグリフ記述子に
対するビット・マップである。したがって、９１で行わ
れるスキャン・コンバージョンにおいては、その状況の
もとで望ましいドロップアウト制御を、２レベル装置の
ためのスキャン・コンバージョンを行う時と同じやり方
で含めることが好ましい。

【００９０】ルーチン９２において、各実ピクセルは、
そのピクセルのグレイ・レベルを最大輝度値または最小
輝度値すなわちオフにセットすることによって、２レベ
ルの出力にレンダリングされる。したがって、ＰがＪ以
上、Ｋ以下となる、特定装置上の特定の高さでのキャラ
クタの表示の要求に対しては、スケーリングされたグリ
フ記述子はまずグリッド・フィットされ、次に従来の２
レベル走査と全く同じやり方で走査されることは、理解
されるであろう。グレイスケール表示装置の使用に適応
させるために行う必要があるただ１つの変更は、ステッ
プ９１でのスキャン・コンバージョンにより生成される
ビット・マップを最大グレイ値または０グレイ値に展開
することである。これらの値は、その所定表示装置上で
所定の高さに表示するようにレンダリングされたこの特
定フォントのこの特定キャラクタのための値を記憶する
ディスプレイ・メモリに格納される。

【００９１】すべてのヒンティングおよびスキャン・コ
ンバージョンの経路は、ルーチン９５に至り、そこで、
生成されたグレイスケール値がディスプレイ・メモリに
格納される。プロセス９６は、ディスプレイ・メモリ内
のグレイスケール値を用いて、装置にキャラクタを実際
に表示する。判断ステップ９７は、次に、フォントのキ
ャラクタセットのすべてのキャラクタが変換されたかど
うか調べ、ＹＥＳ分枝９８を通ってループに戻りこのフ
ォントのキャラクタセットの残りを変換するか、または
ＮＯ分枝を通ってＥＮＤノード９９へ抜け出す。

【００９２】本発明の発明者らは、既存のフォント記述
と、いろいろなグレイスケール装置−特にグレイスケー
ル・ピクセルを持つＣＲＴ表示装置を集中的に−を使っ
て実験を行った。この明細書を書いている時点では、発
明者らは、選択値Ｊの好ましい値の範囲は範囲［６，
７］であると信じた。同様に、Ｋの好ましい値は範囲
［１８，２４］内であると信じている。これらの値は、
本発明の範囲を限定するものとされるべきではなく、本
発明の最良の態様を構成するものについての、この明細
書の出願時点での経験にもとづいた、発明者らの主観的
な信念を示すだけのものとされるべきである。

【００９３】Ｊの値を選択するための基準は、一般的
に、アルファベット文字をレンダリングするためのｅｍ
正方形（すなわちキャラクタ空間）内の使用可能な空間
に依存する。したがって、アルファベット文字に肉太の
ストロークを持ち、ｅｍ正方形内でより多くの面積を塗
り潰すフォントは、より細いストロークを持つアルファ
ベット文字を含むフォントよりも、Ｊがより小さい値の
とき、より適当にレンダリングされる。

【００９４】ステップ６９で取り出されるＪとＫの値を
指定することをフォントデザイナに可能にすることによ
り、フォントデザイナに、状況が許すとき、本発明の方
法の使用を無効にする選択枝を与えていることにも留意
されるべきである。ＪとＫは、本発明の方法を用いる画
像処理システムの動作を制御するために、極端な値と、
Ｐの値にもとづいて計算された値のいずれにも設定でき
る。例えば、ＪとＫを両方とも０に設定すると、図６に
示されているプロセスが、いつでも分枝７７と８１を通
る経路を辿り、スケーリングされたグリフ記述子がいつ
もグリッド・フィットされ、いつもサブ・ピクセル・グ
レイスケール・レンダリングを使って変換されるように
なる。このことは、将来、フォントのデザイナが、セリ
フやステムをグリッド・フィットさせてもよいが、ドロ
ップアウト制御のために以前から使用されていたタイプ
の他の歪みヒントを用いないフォントの設計にもっと習
熟するにつれて、役立つであろう。換言すると、フォン
トデザイナは、グレイスケール装置のためのフォント設
計にもっと慣れるにつれて、フォントが常にグリッド・
フィットされ、かつグレイスケール・レンダリングされ
るように指定することを望むかもしれない。

【００９５】同様に、フォントデザイナは、Ｊを０にセ
ットしかつＫを実際のアプリケーションにおいてＰの値
として遭遇しそうにない非常に大きい数にセットするこ
とにより、本発明の方法を実行しているコンピュータ
に、常に、スケーリングされたグリフ記述子をグリッド
・フィットさせ、２レベル・ピクセル変換と同じことを
行わせることができる。

【００９６】さらに、Ｊ＝Ｋにセットする特別な場合を
利用することにより、次のような結果を得ることができ
る。この場合、ＪおよびＫの値よりも小さいＰの値は、
図６の分枝７６から始まるグレイスケール変換に導く。
Ｐの値がＪおよびＫの値よりも大きいときは、グリフ記
述子はステップ７８においてヒントされ、それから同じ
グレイスケール変換が用いられる。したがって、Ｊ＝Ｋ
にセットすると、二値レベル・ピクセルによる表示また
は印刷の可能性がなくなる。

【００９７】本発明を用いる主な効果は、以上に言語に
より説明した。しかしながら、いくつかの効果を、図７
と図８を参照して説明する。図７は、拡大されたスケー
ルで示された図１のキャラクタの拡大図であり、各ピク
セルは６４のサブ・ピクセルに分割されている。換言す
れば、このキャラクタをレンダリングするのに使われる
サブ・ピクセルのスキャン・コンバージョンに対しては
ｎ＝６およびＮ＝６４である。図１〜図３において使用
されていたのと同じ、ピクセルを行と列の対（ａ，ｂ）
として識別するやり方が、ここでも使われている。

【００９８】図７において分かるように、Ｐの値は、図
示されている例では比較的小さい。これは低解像度の状
態である。１１０で示されている右側のステムは、実ピ
クセルの座標にスケーリングされたとき、幅が１ピクセ
ルより小さいことに留意されたい。このキャラクタのこ
のサイズでの図示サイズのピクセルを持つ特定の表示装
置へのレンダリングは、ＰがＪより小さい場合のレンダ
リングになる。したがって、スケーリングされたグリフ
記述子はグリッド・フィットされず、図６のステップ８
２〜８７によるグレイスケール・レンダリングが行われ
る。これにより、次のような特性を持つ出力が生じる。
左側のステム１１１は、その左側の縁に明るい境界を持
つ。なぜならこの縁は実ピクセルの縁に対応しており、
列１のピクセルは、それらのサブ・ピクセルの中心のほ
とんどを覆っているからである。ピクセル（１，２）と
（１，３）は、列１のピクセルと同様の輝度で輝かされ
る。

【００９９】中央のステム１１２は、ピクセル境界に対
して僅かにずれており、そのためにその左側の境界は、
列３のピクセル（２，３）からピクセル（５，３）まで
が低レベルで輝かされるため、やや不鮮明になる。中央
ステム１１２の本体は、列４のピクセル（２，４）〜
（５，４）内のサブ・ピクセルの大多数が覆われている
ので、明るく輝かされる。

【０１００】ピクセル（１，４）が、半分より低い輝度
のレベルで輝かされることに留意して欲しい。これは、
人間の目で見たとき、グリフ記述子中の中心ステム１１
２の上に現れるへこみを示唆する視覚効果を持つ。ピク
セル（１，５）と（１，６）は、行１の列２、３のピク
セルと同程度の輝度を持つ。

【０１０１】右側のステム１１０はやや暗く、左側のス
テム１１１よりも少しぼやけて見える。グリフ記述子は
左のステムよりも幅の狭い右のステムを示しているの
で、このことはある程度都合がよい。

【０１０２】上の記述は、次の表１の値と共に、本発明
の使用の主な効果を説明する。

【０１０３】

【表１】 図８は、グリッド・フィッティングによってヒントされ
た後の、図１と図７と同じキャラクタを示す。ある意味
ではこれは不適切な例である。なぜなら、この例は、Ｐ
がＫよりも大きい高解像度を説明するために使われてい
るが、キャラクタ空間あたりの実ピクセル数での、図示
の解像度はＫより小さく、本発明の好ましい形のほとん
どの場合においても、Ｋよりもかなり小さいあろうから
である。この例は、図６の実施の形態のＰ＞Ｋの場合ま
たは図５の実施の形態のようにヒンティングとグリッド
・フィッティングの両方が用いられたときの本質的な結
果の目安を提供する。

【０１０４】図８において、左側のステム１１１’は、
列１のピクセルを覆うようにグリッド・フィットされて
いる。同様に、中央のステム１１２’は、列３のピクセ
ルのサブ・ピクセルを覆わず、列４のピクセルを完全に
覆うようにグリッド・フィットされている。右側のステ
ム１１０’は、列７のピクセル境界へグリッド・フィッ
トされたときに、拡張により変形されている。図示の実
施の形態において、左側のアーチは、ほぼ１サブ・ピク
セルだけ単に平行移動されており、中央のステム１１
２’と右側のステム１１０’の間の右側アーチは、僅か
に拡張されている。ステムの境界の全部およびセリフ１
１５，１１６，１１７の境界は、実ピクセル境界にあ
る。それらはまた、最高輝度で表示されている実ピクセ
ルの境界にあり、ほとんどの場合、オフされているピク
セルに並置される。

【０１０５】ピクセル（１，７）はほぼ半分の輝度で輝
かされ、比較的滑らかな曲線であるという視覚的印象を
与える。覆われているサブ・ピクセルの中心の数、つま
りステップ８５（図６）のスキャン・コンバージョンか
ら生じるオン・サブピクセルの数の値は、次の表２に示
されている。

【０１０６】

【表２】 Ｊ＝０の特殊ケースが本発明の範囲に含まれると本発明
者らが信じることは、理解されるべきである。図６を詳
しくみると、２つの範囲のみ定められ、分枝７６がこれ
らの状況のもとでは決して辿られないことがわかる。本
発明のこのサブ・プロセスは、実行されるアプリケーシ
ョンまたは非常に高解像度の表示装置の使用により、キ
ャラクタの低解像度表示がほとんどない実際上のアプリ
ケーションにおいて使用できる。本発明のこのような実
施の形態においては、スケーリングされたグリフ記述子
は常に実ピクセル境界へヒントされる。また実ピクセル
数でのキャラクタ・ハイト値Ｐのサイズは、グレイスケ
ール・レンダリングがスキャン・コンバージョンとサブ
・ピクセル座標によって行われるか、または二値レベル
・スキャン・コンバージョンが実ピクセル座標で行わ
れ、そのグレイスケール出力が最大または最小の値にセ
ットされるかを決定する。

【０１０７】本発明の使用の最も有益な結果の幾つか
は、大きなキャラクタの表示または印刷において得られ
る。特に、大きなキャラクタの表示のためにヒンティン
グとグレイスケールの両方を使うことにより、垂直およ
び水平のストロークに対しては２レベル・スキャン・コ
ンバージョンを使うことができ、またグレイスケール表
示装置を使うことによって成し遂げられる斜めの線の平
滑化が行える効果がある。前者の現象は、ヒンティング
は実ピクセルの全体を覆うように境界を動かし、それゆ
え輝かされるピクセルはグレイスケールの可能最高明度
まで輝かされるという事実から生じる。

【０１０８】また、平滑化される斜めのストロークは、
１．５ピクセルより大きい幅であることが重要であるこ
とも理解されるべきである。これは、人間の知覚が、高
品質キャラクタの知覚を維持するのに、斜めのストロー
クの中央に最大の明るさで輝かされるピクセルを必要と
するためである。この分野を熟知している人々に知られ
ているように、２つの隣接した半ピクセル値は、見る者
によって知覚されるとき、単一の最大輝度のピクセルと
等しくはない。

【０１０９】上記から、本発明は実際に上述した先行技
術の要求を満足すること、また本発明の上述した目的を
達成することが理解されるであろう。また本発明は、グ
レイスケール・レベル・ピクセル指向表示装置を駆動す
るシステムにおいて２レベル・ピクセル指向表示装置の
ために作成されたヒントされたフォント記述子を使用す
るときに観察される実際上の問題を解決することができ
る。上に説明した本発明の実施の形態から、この分野に
習熟した人々にとって他の実施の形態が示唆されるであ
ろう。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲およ
びそれに相当するものによってのみ制限されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ヒンティングされておらず、低解像度
のピクセルグリッドに重ねられた小文字のｍのグリフの
表現である。

【図２】図２は、一般化されたグリフ・ストロークの部
分図で、比較的一般的な形のヒントがファントムで示さ
れている。

【図３】図３（Ａ）は、二値すなわち２レベル・ピクセ
ルを用いた図２のヒントされていないグリフ・ストロー
クのスキャン・コンバージョンにより活性化すなわち輝
かされるピクセルを示す。図３（Ｂ）は、２レベル・ピ
クセルを用いた図２のヒントされたグリフ・ストローク
のスキャン・コンバージョンにより輝かされるピクセル
を示す。

【図４】図４は、本発明のシステムを実現し、本発明の
方法のステップを実行する典型的なコンピュータ・シス
テムのブロック図である。

【図５】図５は、本発明の１実施の形態を構成するグリ
ッド・フィッティングとグレイスケール変換の基本的な
組合せの流れ図である。

【図６】図６は、本発明の方法の好ましい実施の形態の
論理流れ図である。

【図７】図７は、図６の好ましい実施の形態に従った、
低解像度表示のための、図１のグリフのサブ・ピクセル
レベルでのスーパー・サンプリングを示す。

【図８】図８は、図１のキャラクタのグリッド・フィッ
トされたグリフに対するサブ・ピクセルのスキャン・コ
ンバージョンにおいて使用されるスーパー・サンプリン
グされたグリッドの説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ディー． パース アメリカ合衆国 98033 ワシントン州 カークランド スィックスス アヴェニ ュー 141 (72)発明者 エリーザー コーエン アメリカ合衆国 98040 ワシントン州 マーサー アイランド パークウッド レーン 5428 (56)参考文献 特開 平５−40463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−62391（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−511638（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 5/26 G06T 11/20 G09G 5/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グレイ・スケール値のピクセル・マップ
   を作成することによって予め決められた解像度を持つピ
   クセル指向グレイスケール表示装置にキャラクタを表示
   するコンピュータシステム内において、 前記キャラクタの幾何学的記述子を用意するステップ
   と、 前記幾何学的記述子をヒントすることによって、ヒント
   された幾何学的記述子を作成し、セリフおよびステムの
   境界が実ピクセルの境界上にあるようにするステップと 少なくとも部分的に前記ヒントされた幾何学的記述子の
   ストローク内にある前記実ピクセルの少なくともすべて
   をＮ個（Ｎは整数）のサブ・ピクセルに細分割するステ
   ップと、 前記ヒントされた幾何学的記述子に前記サブ・ピクセル
   に関してスキャン・コンバージョンを行い、オン・サブ
   ピクセルとオフ・サブピクセルの２値サブ・ピクセル・
   ビットマップを作成するステップと、 少なくとも部分的に、前記ヒントされスケーリングされ
   た幾何学的記述子のストローク内にある前記各実ピクセ
   ルに対して、それが含む前記オン・サブピクセルの数に
   従ってグレイスケール値を割り当てるステップと、 前記グレイスケール値を使って前記表示装置に前記実ピ
   クセルを表示するステップとを含んで構成されることを
   特徴とする方法。
2. 【請求項２】 各実ピクセルに含まれる前記オン・サブ
   ピクセルの数に従ってグレイスケール値を割り当てる前
   記ステップが、前記オン・サブピクセル数を１より大き
   な数で累乗した値に比例して前記グレイスケール値を割
   り当てることを更なる特徴とする請求項１記載のピクセ
   ル指向グレイスケール表示装置にキャラクタを表示する
   コンピュータ・システム内における方法。
3. 【請求項３】 ピクセル・マップを作成することによっ
   てあらかじめ決められた解像度を持つピクセル指向表示
   装置にキャラクタを表示するコンピュータ・システム内
   における、 前記キャラクタの正規化されたキャラクタ空間内の幾何
   学的記述子を用意するステップと、 要求されるキャラクタ空間の高さと前記あらかじめ決め
   られた解像度を指定するデータをアプリケーションから
   受け取るステップと、 前記幾何学的記述子をスケーリングし、前記あらかじめ
   決められた解像度と前記要求されたキャラクタ空間の高
   さの関数として実ピクセル座標でスケーリングされた幾
   何学的記述子を作成するステップと、 前記要求されたキャラクタ空間の高さと前記あらかじめ
   決められた解像度を指定する前記データとから、実ピク
   セルを単位として、キャラクタ空間の高さ値Ｐを決定す
   るステップとから構成される方法であって、 前記キャラクタ空間の高さ値Ｐを選択値ＪとＫ（ＪとＫ
   はそれぞれ正の整数で、ＪはＫより小さい）と比較し、
   （ａ）ＰがＪよりも小さいときは、 少なくとも部分的に、前記スケーリングされた幾何学的
   記述子のストローク内にある実ピクセルのすくなくとも
   すべてをＮ個（Ｎは整数）のサブ・ピクセルに細分割
   し、 前記スケーリングされた幾何学的記述子に前記サブ・ピ
   クセルに関してスキャン・コンバージョンを行い、オン
   ・サブピクセルとオフ・サブピクセルの二値サブピクセ
   ル・ビットマップを作成し、 少なくとも部分的に、前記スケーリングされた幾何学的
   記述子のストローク内にある各前記実ピクセルに対し
   て、それが含む前記オン・サブピクセルの数に従ってグ
   レイスケール値を割り当て、 前記グレイスケール値を使って前記表示装置に前記実ピ
   クセルを表示することにより、前記キャラクタのグレイ
   スケール・レンダリングを行い、（ｂ）ＰがＪ以上でＫ
   以下のときは、 前記スケーリングされた幾何学的記述子をヒントするこ
   とにより、ヒントされスケーリングされた幾何学的記述
   子を作成し、セリフおよびステムの境界が実ピクセル境
   界にあるようにし、 前記ヒントされスケーリングされた幾何学的記述子にス
   キャン・コンバージョンを行い、オン・ピクセルとオフ
   ・ピクセルの二値ピクセル・ビットマップを作成し、 前記二値ピクセル・ビットマップ中の前記オン・ピクセ
   ルに対応するピクセルに対して最大のグレイスケール値
   を使い、前記２値ピクセル・ビットマップ中の前記オフ
   ・ピクセルに対応するピクセルに対して最小のグレイス
   ケール値を使って、前記表示装置に各前記実ピクセルを
   表示し、（ｃ）ＰがＫより大きいときは、 前記スケーリングされた幾何学的記述子をヒントするこ
   とにより、ヒントされスケーリングされた幾何学的記述
   子を作成し、セリフおよびステムの境界が実ピクセル境
   界にあるようにし、 前記ヒントされスケーリングされた幾何学的記述子に関
   して前記キャラクタの前記グレイスケール・レンダリン
   グを行うことを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 前記選択値Ｊが６であり、前記選択値Ｋ
   が２４であることをさらに特徴とする請求項３記載のピ
   クセル指向グレイスケール表示装置にキャラクタを表示
   するコンピュータ・システム内における方法。
5. 【請求項５】 前記選択値Ｊが範囲［６，７］内にあ
   り、前記選択値Ｋが範囲［１８，２４］内にあることを
   さらに特徴とする請求項３記載のピクセル指向グレイス
   ケール表示装置にキャラクタを表示するコンピュータ・
   システム内における方法。
6. 【請求項６】 前記キャラクタ空間の高さ値Ｐを選択値
   ＪおよびＫと比較するステップの前に、 前記コンピュータ内に格納されているフォント仕様を読
   み出し、前記選択値ＪとＫが存在するときはそれらを取
   り出し、 前記選択値ＪとＫが前記フォント仕様中に見つからない
   ときは前記選択値ＪとＫの両方に対してデフォルト値を
   与えるステップが含まれることをさらに特徴とする請求
   項３記載のピクセル指向グレイスケール表示装置にキャ
   ラクタを表示するコンピュータ・システム内における方
   法。