JP5590885B2 - 命令のフォント生成のサイズを減少させて、速度を向上するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォント命令データを処理するための方法および、特に、フォント命令データを圧縮して、フォント文字ラスタライゼーション中に関連したデータだけを選択的に実行するための方法に関するものである。

典型的なテキスト文書の体裁およびレイアウト、例えばワープロ文書またはメディア提示文書は、テキスト文書を備える文字を表示するのに用いられるフォントの選択によって決定される。テキスト文書を正確に表示するために、しばしば、文書のコンテンツを見るのに用いられるディスプレイまたはプリンタに従い、フォントのサイズまたは解像度を変化させる必要がある。

数学的アルゴリズムが、フォント文字を拡大・縮小して、さまざまなサイズおよび解像度でフォント文字を表示するのに用いられる。しかしながら、フォントサイズおよびディスプレイまたはプリンタ解像度が変化する際、異常または不完全性が表示されるべき文字内に生じる。種々の技術が、これらの問題に対処するために開発されてきた。フォントスケーリングおよび解像度エラーを修正して、文字の美しさを回復させる１つの数学的方式が、ヒント処理と称される。ヒント処理は、文字のネイティブ形状、美しさおよび明瞭性を回復させるための任意の数の技術を使用して所定のサイズおよび解像度に拡大・縮小されるフォント文字のピクセルを修正する。

ヒント処理は、フォント文字のアウトラインに軽微な補正を行うことから成る。例えば、低解像度では、丸め効果は文字の一部が消えるか、または他の部分があまりに厚くもしくはあまりに薄くみえるのに結びつく場合がある。ヒント処理は、表示解像度が減少するにつれて、ステムの重みを平均化して、グリフ(glyph)の一部が消えるのを防止することによってこれらのおよび他の異常に対処する。

数学的にスケーラブルなフォントの１つのタイプまたはファミリが、トルータイプ・フォントである。トルータイプ・フォントにおいて、各グリフまたは文字形式はそれぞれのヒントプログラム、すなわちスクリプトまたはアルゴリズムを含み、それは、ラスタライゼーションのすぐ前にそれぞれのグリフのアウトラインのさまざまな制御ポイントを操作するための命令を含む。結果として、グリフのアウトラインはグリフの所望のビットマップ画像を生成するピクセルだけを囲むようにそれぞれのグリフのヒント処理命令によって数学的に変更される。トルータイプ・フォントのヒント処理命令は、ループ、条件付き分岐、ユーザ定義可能な関数、さまざまな方法でポイントを動かして、整列配置して、補間する命令−しばしば「制御値」、デバイスの「グリッド」へのポイントをまるめる方法に関する、ならびに算術および論理演算命令、を含む。

トルータイプヒント処理言語は、ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ（登録商標）のような、「スタックベース」であり、命令がスタックから全てのそれらの引き数を取り出すことを意味する。命令は、単一バイトコードの形式をとる。しかしながら、ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ（登録商標）とは異なり、命令ストリームからバイトおよびワードをプッシュする、明示的なＰＵＳＨ命令がある（これらは、スタックから引き数を取り出す唯一の命令である）。

グリフに固有な1つ以上のヒントを適用する前に、このグリフは現在のｐｉｘｅｌｓ−ｐｅｒ−ｅｍ（以下に、「ｐｐｅｍ」と表示する）に対して拡大・縮小される。このｐｐｅｍ値はラスタライゼーションに利用できるピクセル数の大きさであり、ポイントサイズおよび解像度から導き出される。全てのグリフの座標は、整数のフォントの設計単位よりむしろ端数ピクセルで示される。座標は、「Ｆ２６ＤＯＴ６」値：６個の端数ビットを備えた３２ビット固定小数点数である。各ポイントは、２回：その元の位置に対して一度、その現在の「命令された」位置に対して一度、保存される。

スタック、制御値テーブル（以下に、「ＣＶＴ」と表示する）から、またはすでに移動された他のポイントから、とられた測定値による絶対および相対移動に対する命令がある。ポイントの全ての移動が、２本のベクトル：全ての測定値がそれに沿ってとられる投影ベクトルＰ、および移動がそれに沿って実際に生じる自由ベクトルＦ、に対して起こる。部分的に、これらのベクトルの独立、および対角線的にそれらをセットする能力から、トルータイプ・フォント表示の柔軟性がある。

ヒント処理の１つの重要な目的は、全てのその文字またはグリフの全体にわたってタイプフェースの「趣旨」を保つことである。これが、トルータイプのＣＶＴの目的である。それは、各グリフに対するヒント内にしばしば使われる測定値を含まなければならない。ＣＶＴは、現在のｐｐｅｍまで常に「拡大・縮小される」。サンプルＣＶＴエントリは、以下の通りであろう：垂直ステムはどれくらい厚い、水平ステムはどれくらい厚い、セリフはどれくらい厚いか、および、丸め機能はベースラインをどの程度行き過ぎるか？

表示中に、最終的なアウトラインの部分でないポイントを操作する必要がある場合がある。トルータイプにおいて、非アウトラインポイントは、「トワイライトゾーンポイント」と称され、ＣＶＴプログラム（『ｐｒｅｐ』）でしばしば初期化される。各フォントの『ｍａｘｐ』テーブル内の値はトワイライトポイントおよび保存位置の数を宣言する。

各フォントグリフまたは文字を表示するためにそれぞれの補正プログラムを実行するこれらの従来の方法は、文字を表示する時に大量の計算機パワーおよび時間を消費する。この技術において必要なものは、文字をより能率的に表示するフォントヒント処理を合理化する方法である。

本発明は、ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトのようなフォント命令を、操作可能コード（「ＯＰＣＯＤＥＳ」オペコード）およびＯＰＥＲＡＮＤＳ（オペランド）と称されるパラメータ値の形の短縮形表記に、変換することによってフォント命令のフォント生成のサイズを減少させて、速度を向上するための方法に関する。これらのＯＰＣＯＤＥＳおよびＯＰＥＲＡＮＤＳは、フォントデータセット内の各グリフに対して作り出される。ＯＰＣＯＤＥＳおよびＯＰＥＲＡＮＤＳは次いで、ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトとして当初表された各グリフに対するフォント命令を表す、マルチビットワードを備える圧縮データストリームに圧縮される。

１つの特定の実施態様において、ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトは１バイトコードとしてフォント命令内に含まれる。ＯＰＣＯＤＥＳおよびＯＰＥＲＡＮＤＳは、短縮形で、種々のｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトを表す可変長値である。可変長ＯＰＣＯＤＥＳおよびＯＰＥＲＡＮＤＳは、更に可変長ＯＰＣＯＤＥＳおよびＯＰＥＲＡＮＤＳを含む一連の１６ビットワードに圧縮される。最後に、この１６ビットワードはフォントデータと関連づけられる。フォントが特定サイズの１つ以上のグリフを表示するのに用いられるときに、圧縮データは関連した命令を選択的に選択するように作用され、その一方で、グリフがラスタライズされるべきコンテキストから固定値として収容されたと判定された、環境変数および他の全ての仕様を無視する。結果として、本方法はより少ないコードを実行することを可能にし、従ってフォントグリフをよりすばやく表示する。

本発明は、その１つの形態において、フォント命令を備えたフォントデータを処理するための一方法である。この方法は、値のデータベースを構成するためにフォント命令内に含まれる一組のｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトを分析する工程を含む。ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトは、フォントデータ内の各グリフに対する操作可能コードおよびパラメータ値に変換される。操作可能コードおよびパラメータ値は、フォントデータ内の各グリフに対するフォント命令仕様を表す一連のマルチビットワードを構成する圧縮データストリームに圧縮される。

１つの特定の実施態様において、フォント命令はＤＥＬＴＡＰ１、ＤＥＬＴＡＰ２、ＤＥＬＴＡＰ３、ＳＤＳ、ＳＤＢ、ＳＶＴＣＡ、ＰＵＳＨＢ、ＰＵＳＨ２、ＮＰＵＳＨＢおよびＮＰＵＳＨＷからなる群から選択される。

代わりの更なる一実施態様において、操作可能コードおよびパラメータ値は可変長コードであり、および、マルチビットワードは１６ビットワードを備える。

本方法は、そのさらに別の形態において、フォントデータ内のそれぞれのグリフに対する命令仕様および環境値を形成するｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトを表す一連のマルチビットワードの形式で圧縮されたフォント命令を有するフォントデータからグリフを表示するための一方法である。この方法は、（１）グリフに対する任意のｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍに対して存在する数値的に最も小さいシフト値、（２）シフト増分、（３）フォント命令データ内のヒントが存在する最も小さいｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値、および、（４）フォント命令データを解凍する時に使用する、ｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値、カウントおよび位相を備えたフィールドを備えた可変マルチビット値、のためのグリフに対する環境変数値に対応する値を設定する工程を含む。この方法は、更にフォント命令に対応する１又は複数のマルチビットワードを解凍する工程、ならびにそれぞれのグリフに対する関連したフォント命令仕様だけを実行し、かつ固定環境値に対するフォント命令に対応するいかなる１６ビットワードも実行しない工程を含む。

本発明は、その別の形態において、フォント命令を備えたフォントデータを処理するための一方法に関する。この方法は、値のデータベースを構成するフォントデータ内の各グリフに対するフォント命令内に含まれる一組のｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトを分析する工程を含む。ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトは、フォントデータ内の各グリフに対する可変長操作可能コードおよびパラメータ値に変換される。操作可能コードおよびパラメータ値は、フォントデータ内の各グリフに対するフォント命令仕様を表す一連のマルチビットワードを備える圧縮データストリームに圧縮される。固定値が、１）グリフに対する任意のｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍに対して存在する数値的に最も小さいシフト値、２）シフト増分、３）フォント命令データ内のヒントが存在する最も小さいｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値、および、４）フォント命令データを解凍する時に使用する、ｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値、カウントおよび位相を備えた可変マルチビットワード、のためのグリフに対する環境変数値に対応してセットされる。この方法は、更にフォント命令に対応する１又は複数のマルチビットワードを解凍する工程、ならびにそれぞれのグリフに対する関連したフォント命令仕様だけを実行し、かつ固定環境値に対するフォント命令に対応するマルチビットワードは実行しない工程を含む。

１つの更なる実施態様において、グリフはそれぞれの実行された１又は複数のマルチビットワードを使用して表示される。

本発明に従ってフォント命令の圧縮データを形成するためにフォント命令を備えたフォントデータを処理するための１つの方法を示すフローチャート図である。および、 本発明に従って圧縮されたフォント命令を有するフォントセットからグリフを表示するための方法を表すフローチャート図である。

次に図および、特に、図１を参照して、フォント命令圧縮方法１０は、そのネイティブのまたは元の形式内に含まれるフォント命令を分析するための、および、その後フォントデータと関連するフォント命令の圧縮された表示を生成するための一方法を表す。工程１２で、フォント命令が、フォントデータセット内に存在する特定のグリフを表示する時使われる、スクリプトまたはコードの手がかりを得るために分析される。フォント命令は、トルータイプ・フォントのＰＵＳＨＢ、ＰＵＳＨＷ、ＮＰＵＳＨＢ、ＮＰＵＳＨＷ、ＳＶＴＣ（ＸおよびＹ両方）、ＳＤＢ、ＳＤＳ、ＤＥＬＴＡＰｌ、ＤＥＬＴＡＰ２およびＤＥＬＴＡＰ３であることができる。代わりとして、グリフ表示に関するフォント命令は、ラスタライゼーション中にグリフのポイントまたはビットマップ操作に関する任意の命令であることができる。一般的に、フォント命令は、ラスタライゼーションの前にそれぞれのグリフのアウトラインのさまざまな制御ポイントを操作するための命令を表す１バイトコードの形式である。

工程１４で、識別されたフォント命令が、ＯＰＣＯＤＥＳと称される、操作可能コードによって表される短縮形式に変換されそれによって識別されたフォント命令を表す。可変長コード化が使われ、そこで最も一般のＯＰＣＯＤＥＳおよびＯＰＥＲＡＮＤＳが、最も短いものである（それは、「ハフマン(Huffman)コード化」として公知である）。有利には、ＯＰＣＯＤＥＳは以下のコードを含む：

ＯＰＣＯＤＥにおいて、ゼロが決して必要でないので、二進ゼロが１を意味するように、ＯＰＣＯＤＥ ５に対するカウントが解釈される。従って、１は２を意味し、２は３を意味し、および同様に８まで続く。ＯＰＣＯＤＥＳ ４および５によって指される指示番号は、絶対指示番号でない。むしろ、それらは現在のポイントベースからのオフセットである。ポイントベースは、ゼロから始まる。ＯＰＣＯＤＥＳ ４および５は、カウントが８でない限り、ポイントベースを、影響を受ける最後の指示番号より２大きいままにし、８の場合、それは影響を受ける最後の指示番号より１大きいままにされる。デルタ前進は、常にゼロをスキップする。繰り返しカウントが、ＯＰＣＯＤＥＳ ０−３によって使われる。これらのＯＰＣＯＤＥＳは、それを使用した後、それを１（その初期値）にリセットする。

ＯＰＣＯＤＥＳ自体がハフマンコード化されることに加えて、ＯＰＣＯＤＥＳ ４および６に対するＯＰＥＲＡＮＤＳもまた、ハフマンコード化される。特定のＯＰＥＲＡＮＤ値がずっとしばしば使われ、したがって、これらの値は最も短い可能な長さを与えられる。ＯＰＣＯＤＥ ４に対するＯＰＥＲＡＮＤＳ（移動されるべき指示番号を得るｐｏｉｎｔＢａｓｅに加えられるべき値）は、以下のようにコード化される：

ＯＰＣＯＤＥ ６に対するＯＰＥＲＡＮＤＳ（ｒｅｐｅａｔＣｏｕｎｔマイナス４）は、以下のようにコード化される：

ＤＥＬＴＡＰスクリプト圧縮の以下の限定されない例は、例示的な目的で提供され、本方法の有効範囲を決して限定しない。この例において、方法１０は以下のＤＥＬＴＡＰスクリプトから現在のＯＰＣＯＤＥＳに翻訳するのに用いられ、ここで、このスクリプトは「パイソン(python)辞書」内の一組のヒントであり、そのキーが対位数であり、かつその値が交替で辞書であり、そのキーがＰＰＥＭ値であり、かつその値が符号付きピクセルシフト総計である：
｛ 0 ： ｛27： 1.0， 29： 1.0， 14： -1.0， 15： -1.0｝，
1 ： ｛16： -2.0， 14： -1.0， 15： -1.0｝，
2 ： ｛16： -1.0， 24： -1.0， 14： -1.0， 15： -1.0｝；
3 ： ｛14： -1.0， 15： -1.0｝，
5 ： ｛28： 2.0， 29： 3.0， 14： -1.0， 15： -1.0｝，
6 ： ｛14： -1.0， 15： -1.0｝，
7 ： ｛14： -1.0， 15： -1.0｝，
9 ： ｛14： -1.0， 15： -1.0｝，
10 ： ｛14： -1.0， 15： -1.0｝，
11 ： ｛14： -1.0， 15： -1.0｝｝

工程１４で、８ビットまたは８進のＯＰＣＯＤＥＳが次の通りに生成される：
＃ ８進の値が続く＃
ここで、１４ ＰＰＥＭ、デルタ−２．０、ｐｏｉｎｔＢａｓｅ ０、ｒｅｐｅａｔＣｏｕｎｔ １、ｄｅｌｔａＩｎｃｒｅｍｅｎｔ ＋１．０、から始める。下の記述カラムにおいて各入力は、（新ＰＰＥＭ、新デルタ、新ｐｏｉｎｔｂａｓｅ）を示す表記で終わる：

上でリストされるビットフィールドは、単一の長いビットフィールドに連結され、それは、次いで１６ビットのランに分割される。これは、以下の１６ビットワードに結びつく：
Ｆ３１２
１２１Ｂ
ＣＣ４８
４８６７
Ｆ７９６
３７５Ｅ
ＤＢＦ６
ＤＦＦ４
６ＦＤＢ
Ｆ４１０

工程１８で、ＯＰＣＯＤＥＳおよびパラメータ値は、トルータイプ・スタック上にプッシュされる。

次に図２を参照して、表示方法２０は、フォント命令圧縮方法１０に従って圧縮されるフォント命令を有するフォントを表示する。ＤＥＬＴＡＰ圧縮例を参照して続けて、工程２２で、方法１０によって生成される４つの固定環境値が、それらのそれぞれの１６ビットワードとして読み込まれる。

工程２４で、圧縮された８進のＯＰＣＯＤＥＳを表す１６ビットワードが読み込まれて、解凍される。工程２６で、それらの変数が４つの固定値で占められるので、ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値を含むが、これに限定されない環境値に関するコードを無視して、関連したコードだけが実行される。

トルータイプ命令を実行すると共に、トルータイプがその内部状態の一部としてこの情報を維持するので、解凍および実行コードは表示される現在のｐｉｘｅｌｓ−ｐｅｒ−ｅｍを知っている。たとえば、トルータイプ ＯＰＣＯＤＥ ＭＰＰＥＭはスタック上に現在のｐｉｘｅｌｓ−ｐｅｒ−ｅｍ値をプッシュする。解凍および実行がトルータイプ命令の一部として起こるので、それらはこの情報にアクセスする。

最後に、工程２８で、実行された命令がグリフを表示するのに用いられる。

方法１０および２０は、トルータイプヒントのような、二進フォント命令を読み込むために適切なコンピュータオペレーティングシステムで実行される、ライブラリスクリプトとして、またはスタンドアローンコンピュータープログラムとして組み込まれることができる。好ましくは、本方法は、二進ヒントを、元のフォント命令サイズに比べて少なくとも６０％に圧縮した１６ビットワードに変換し、より好ましくは、少なくとも７０％に圧縮した１６ビットワードに変換する。本方法は、任意の標準のトルータイプ解釈プログラム上で動作することができるフォントを生成するネイティブトルータイプ圧縮、およびｉＴｙｐｅ ２．４５以上だけで動作することができるが、ネイティブトルータイプ圧縮に比べて非常に向上した性能を備えた、フォントを生成するＡＡ−２５５圧縮、のようなさまざまな形式の圧縮を使用することができる。

トルータイプ・フォント表示のような、従来のスケーラブルフォント表示と比較してフォント表示速度および効率を向上させる観点から、本フォント命令圧縮方法が、効果があることが、今では従来技術の当業者にとって明らかであろう。本方法は、ＯＰＣＯＤＥＳとしての１バイトのヒントスクリプトのような従来のフォント命令を表す観点からの圧縮を、およびまた、ＯＰＣＯＤＥＳを１６ビットワードのようなマルチビットワードまたは値に更に圧縮することによって、可能にする。

本発明がその好適な実施態様に関して上記されたとはいえ、変形例および変更態様が、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、これらの好適な実施態様において遂行され得ることが当業者によって理解されるであろう。

１０ フォント命令圧縮方法
２０ 表示方法

Claims (10)

1. コンピュータが、フォント命令を備えたフォントデータを処理するための方法において、
   値のデータベースを構成するフォントデータ内の各グリフに対する前記フォント命令内に含まれる一組のｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトを分析する工程と、
   前記ｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および前記端数ピクセルシフトを、前記フォントデータ内の各グリフに対する操作可能コードおよびパラメータ値に変換する工程と、
   前記操作可能コードおよび前記パラメータ値を、前記フォントデータ内の各グリフに対するフォント命令仕様を表す一連のマルチビットワードを構成する圧縮データストリームに圧縮する工程と、
   各グリフに対し、環境変数値に対応する固定値をセットする工程と、
   前記フォント命令に対応する１又は複数のマルチビットワードを解凍して前記データベースを参照して解凍されたフォント命令を生成する工程と、
   解凍されたフォント命令の一部を実行する工程であって、前記解凍されたフォント命令のうち実行されていない部分に前記環境変数値が含まれる工程
   からなることを特徴とする方法。
2. 前記操作可能コードおよび前記パラメータ値が、可変長コードであることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記１又は複数のマルチビットワードが、１６ビットワードを備えることを特徴とする請求項１記載方法。
4. 前記操作可能コードおよび前記パラメータ値の前記可変長コードの前記圧縮が、前記フォント命令の少なくとも６０パーセントのデータ圧縮に結びつくことを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 前記環境変数値の前記固定値が、
   （１）前記グリフに対する任意のｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍに対して存在する数値的に最も小さいシフト値と、
   （２）シフト増分と、
   （３）前記フォント命令内のヒントが存在する最も小さいｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値と、および、
   （４）ｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値を含むフィールドを備えた圧縮された可変マルチビット値
   に対応することを特徴とする請求項１記載の方法。
6. コンピュータが、フォントデータ内のそれぞれのグリフに対するフォント命令仕様および固定された環境変数値を形成するｐｉｘｅｌ−ｐｅｒ−ｅｍ値および端数ピクセルシフトを表す１又は複数の一連のマルチビットワードの形式の圧縮されたフォント命令データを有するフォントデータから、グリフを表示するための方法において、該方法は、各グリフに対し、
   （１）前記グリフに対する任意のｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍに対して存在する数値的に最も小さいシフト値、
   （２）シフト増分、
   （３）前記フォント命令データ内のヒントが存在する最も小さいｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値、および、
   （４）ｐｏｉｎｔ−ｐｅｒ−ｅｍ値を含むフィールドを備えた圧縮されたマルチビット値
   に対する環境変数値に対応する固定値をセットする工程と、
   前記フォント命令に対応する１又は複数のマルチビットワードを解凍して前記データベースを参照して解凍されたフォント命令を生成する工程と、
   解凍されたフォント命令の一部を実行する工程であって、前記解凍されたフォント命令のうち実行されていない部分に前記環境変数値が含まれる工程と、
   からなることを特徴とする方法。
7. さらに、前記解凍工程に従って供給される前記１又は複数のマルチビットワードを使用して前記グリフを表示する工程、を含んでいることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. さらに、前記解凍工程に従って供給される１又は複数のマルチビットワードを使用して前記グリフを表示する工程を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記操作可能コードおよび前記パラメータ値が、可変長ワードによって表されることを特徴とする請求項５記載の方法。
10. 前記１又は複数のマルチビットワードが、１６ビットワードであることを特徴とする請求項５記載の方法。
    

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