ClearType
熒幕字體平滑工具
ClearType,由美國微軟公司在其Windows操作系統中提供的熒幕字體平滑工具,讓Windows字體更加漂亮。ClearType主要是針對LCD液晶顯示器設計,可提高文字的清晰度,讓色調進行微妙調整。
如圖所示,1為ClearType線,2是普通的反鋸齒線;3和4分別為1和2的四倍放大圖;5是1實際顯示在液晶顯示器上的放大示意圖。ClearType充分利用LCD色條排列特性,顯示出更為完美的斜線。
Windows上的像素和顯示器上的像素對應的液晶顯示器上效果最為明顯,使用階調控制一般CRT顯示器上也可以得到一些效果。
在Windows XP平台上,這項技術默認(預設)是關閉,到了Windows Vista 才默認為開啟。而與ClearType幾乎同樣的技術在蘋果電腦的Mac OS操作系統中,早在1998年發布的Mac OS 8.5就已經使用了。
另外,依靠ClearType技術提高字體的可讀性,相當程度上依賴於使用的字體,所以和原有的標準抗鋸齒技術不能進行單純比較。
一款好的字體給你帶來的影響是深遠的,哪怕它還僅僅是 0.70 的 beta 版本。
2006年五月下旬開始,微軟下一代操作系統 Windows Vista 中文版的 Beta2 測試版在網上公開下載,半個月內,已經有 100 萬用戶下載了該版本。隨著這套新的中文操作系統的公測,一款全新的支持 ClearType 技術的中文界面顯示字體浮出水面,這就是微軟雅黑體。
這款被命名為 微軟雅黑體 的字體也處於未完成的測試階段。當時發布時的版本號還是 0.70 ,之後又跟隨 Vista 的不斷更新而發展到 0.71 、 0.72 ,而目前微軟官方提供的可下載的雅黑字體,版本號已為5.0。這款仍處於測試階段的字體是一種全新的無襯線黑體,它的字形略呈扁方而飽滿,筆畫簡潔而舒展,易於閱讀。雖然當時的 0.70beta 版被測試用戶發現了不少文字和顯示上的 bug ,但是這款字體在 ClearType 技術下的清新和優美著實給人留下了深刻的印象。隨後用戶發現這種字體可以完美的兼容於同樣採用 ClearType 技術的 Windows XP 系統,於是,開始逐漸有人把這種字體從 Vista 中單獨提取出來,放在網路上共享給其他的用戶。現在,在各大搜索引擎中已經可以輕易搜索到大量的不同版本的微軟雅黑字體下載。
微軟 ( 中國 ) 公司客戶端產品部總監韋青表示: “Vista 完全可以沿用原來的字體,但啟用 ‘ 微軟雅黑 ' ,將令中文版 Vista 更加清晰、明亮。 ”據微軟透露,這種字體每個字的造價成本在 100 美元左右,而據不完全統計,我國各字典、詞海收錄有 2 萬多個漢字,那麼,僅 Vista 的造字費用就在兩百萬美元以上,還不包括對少數民族文字的轉換。真可謂一字千金。如果微軟所言不虛,這可能是有史以來最昂貴的一套字型檔了。
到底什麼是 ClearType 技術?微軟為什麼要花費巨資開發新的界面字體?這款字體到底有何特殊之處而何如此昂貴?它的出現將給今後的操作系統和網頁瀏覽帶來怎樣的革命呢?
長期以來,Windows一直採用點陣字型檔方案來作為界面和文本的常規顯示模式。中文使用宋體,英文使用 Tahoma 。網頁製作人員也習慣了 11 點 /12px 的最小字型大小,用於閱讀的正文字體則採用 11.5pt/14px 的大小。在這個字型大小下面,漢字的顯示能達到最美觀和易讀的效果。因此多年以來大家都相安無事,但是液晶顯示器的普及改變了這一切。
液晶顯示器新潮時尚無輻射,字體顯示清晰無比。但是和 CRT 顯示器相比最大的一個缺點是:插值顯示效果慘不忍睹。要達到最好的顯示效果,液晶必須顯示於屏幕的特定解析度下面,就是對應於它原始發光點大小的顯示解析度,也就是它的最大顯示解析度。但不幸的是,這個最優解析度下面的文字實在是太小了。大量從 15 寸 CRT 升級到 17 或 19 寸液晶的用戶在最初的興奮之後發現,界面和 IE 文字比原來縮小了 24 %以上,這對於長時間的閱讀是一種災難。而對於老年人和視力不是很好的人群,更加是一種致命的打擊。
雖然現有的Windows在界面顯示中提供了大字體方案,但很明顯這種未經優化的點陣大字體粗糙而難看,絕大多數人都無法接受。而更大的悲哀是,即便你做好心理準備去忍受這種難看的大字體,它仍然無法應用於 IE 瀏覽中。
蘋果用戶們可能知道,在 Apple 公司的中文操作系統 OSX 上面,已經可以看到一種平滑顯示的優美黑體,在系統界面和網頁上都可以完美的顯示。同樣,在 Linux 系統中,也採用了一種“字體渲染”技術,可以在在界面上平滑的顯示矢量中文黑體。但是,在擁有最多用戶的 Windows 世界呢?
無論如何,微軟必須趕在液晶全面普及之前找到一條可行的界面文字顯示解決方案。於是微軟重新找出了他們的 ClearType 技術。
等等!為什麼是重新?
因為 ClearType 的確不是一種新技術了,這是微軟公司於 1998 年底發布的一項屏幕字體優化顯示技術,可以在屏幕上平滑顯示矢量字體,以改善 LCD 的文本顯示效果。
微軟宣稱: ClearType 將 LCD 的顯示解析度提高了 200 %,而且特別適合現有的液晶顯示設備,包括台式平面顯示器、筆記本電腦顯示器以及更小的設備,例如手持電腦和掌上電腦。通過大幅提高屏幕字體顯示解析度, ClearType 字體技術將使新的產品類別如電子書籍 (eBooks) 成為現實,同時能改善現有的電子表格、字處理文檔和 Internet 內容的顯示清晰度。
提高了 200 %,也就是提高到了 300 %,有沒有這麼誇張呢?讓我們先來了解一下這個 ClearType 技術的實現原理好了。
我們知道,在計算機上圖像的最小存儲單位是像素,因此,即使是世界上最優秀的圖像處理軟體,例如 Adobe 公司的 Photoshop ,也無法生成比一個像素更小的圖像信息。但是,在屏幕顯示上,情況就稍微有些不同。在屏幕上,信息也是一個一個像素所組成的,但如果你用放大鏡來查看就會發現,屏幕上的每一個點,都是紅綠藍的柵條所組成的,即使是你看起來純白色的點,也不例外。事實上屏幕上的所有顏色,都是通過不同亮度的紅綠藍( RGB )這三種顏色來搭配顯示出來的。比如純白色就是 RGB 亮度都是 100 %,而純黑色就是 RGB 亮度都為 0 ,而 RGB 三種顏色的亮度等比例的提升或者降低則形成了各種中間灰度。
那 ClearType 是怎麼回事呢?簡單說,就是微軟創造性的打破了原有像素的局限,將任意三個連續的RGB 柵條當成一個像素來顯示,從而實現了比像素更小的顯示精度。
我們可以說, ClearType 技術是把一個像素掰開成三個來使用,因此, LCD 屏幕的水平解析度一下子就提高到了原來的 300 %,能夠實現比原來細膩得多的顯示效果。所以微軟在這個問題上的確沒有誇大。
如此優秀的 ClearType 顯示技術早在 8 年前就開發出來了,但為什麼一直沒有得到廣泛的應用呢?
首先,普通 CRT 屏幕的屏幕點陣和液晶屏幕的分佈是不一樣的, CRT 的柵格是一種類似於蜂巢的交錯排列的圓形發光點,所以, ClearType 在 CRT 上面的顯示效果提升沒有液晶那麼明顯,在有些顯示器上還可能會更糟糕。所以, ClearType 技術的推廣應用在硬體上有賴於液晶顯示器的普及。其次,由於液晶的柵條是垂直的,所以這種顯示僅僅提升了水平的顯示解析度。根據CSDN上的技術說明,假如屏幕發生了旋轉——例如現在不少液晶顯示器都支持旋轉 90 度的顯示方式,那麼 ClearType 的顯示可能會出問題。(不過在我的三星173p+上面測試,旋轉90度之後完全沒有問題,甚至根本看不出任何顯示上差別,所以我想現在發布的ClearType早已經修正了這個bug。)最後,這種技術還需要操作系統的支持,目前 ClearType 技術能用於 Windows XP 、 Windows2003、Vista 和 Windows7 等系統中。
如果你使用 Windows XP sp2 以上的系統,你現在就可以下載安裝一個叫做 ClearType Tuner 的小工具來微調字體顯示的效果,以體驗這種文本顯示質量的提升。不過,遺憾的是,平滑的效果僅僅限於英文,它對於中文漢字完全不起作用。
在中文世界裡面,情況就更為複雜,即使解決了上面的這些問題,仍然有最後一個艱難的障礙需要跨越。
中文世界里缺少一套合適的 ClearType 屏幕正文顯示字體。
【按:現在,微軟雅黑字體是合適的 ClearType 字體。】
這款字體必須能解決在 ClearType 平滑顯示狀態下小字型大小正常閱讀的問題。現有的所有中文字型檔都無法在 ClearType 平滑顯示狀態下完美的文本顯示。我們知道, Windows 中的宋體、黑體等字體是由中國北京的中易公司開發的,然後微軟向中易公司購買了版權之後嵌入 Windows 中文版本。之前的宋體之所以能夠在小字型大小點陣狀態下很好的顯示,是由於宋體在矢量字型檔中嵌入了 12 、 14 、 16 、 18 等幾個點陣字型檔,才得以比較優秀的顯示。但在 ClearType 狀態下,繼續採用這樣內嵌點陣的方式來顯示漢字,就會和平滑顯示的英文粗細不一致,同時風格上非常的不協調。由於當初的宋體不是為平滑顯示而設計的,強制平滑顯示的效果就顯得纖細發虛,看起來很模糊。
那為什麼英文矢量字體就可以直接使用 ClearType 來進行平滑顯示呢?這是因為大多數優秀的英文字體並不是採用內嵌點陣的方式來進行優化的,它們採用的是一種叫做 Hinting (字形微調)的技術來對小字型大小的顯示進行優化。
我們知道,矢量字體是可以無限平滑縮放的,在使用的時候,要通過操作系統的字體引擎自動的解析渲染為實際的像素,才能夠在屏幕上顯示出來。但是在字型大小很小的時候,由於能使用的像素非常有限,這種自動解析會出現很多問題,例如筆畫粗細不勻,文字之間高低不齊,甚至筆畫模糊無法識別等。因此必須由字體設計師人工干預,在矢量字型檔中嵌入一些附加的提示信息,來告訴字體渲染引擎在某個特定的字型大小下面,應該如何對這個字元的細節進行修正,才能準確的顯示。這種在矢量字體中嵌入的提示信息,就叫做 Hinting 。
對於中文字體來說,這種提示就更為重要,因為中文的筆畫繁多,自動解析的錯誤也就更多更嚴重。在字型大小更小的情況下,根本無法顯示全部的筆畫,這時候還需要設計師在不影響整體的情況下,對筆畫進行取捨,去掉一些不影響識別的筆畫,否則這個文字就會因糊成一團無法識別。 Hinting 調整的範圍需要涵蓋各級小字型大小,一般最少要包括 9px - 18px 這個常用的字型大小區間。這種 Hinting ,即使是對於非常有經驗的設計師,也是非常高難度而且費時費力的工作。
我們知道英文只有 26 個字母,但是對於中文的漢字情況就複雜的多了,僅僅是最常用的漢字就有 6000 個,然後為了在簡繁體混排時候能完美的顯示,就必須同時包含繁體和簡體兩套字元,再加上眾多的不常用但是會在古籍文獻中非常重要的生僻字,一套比較完整的大字符集字型檔所包含的字元數目將接近 3 萬個。僅僅是這矢量造字的工作就是非常浩大的。
這還不算,作為一套功能完整的正文字體,還需要考慮到斜體和粗體的顯示。所有的斜體狀態,也同樣必須由設計師對不同的字型大小指定不同的 Hinting ,否則就會有顯示問題。為了更完美的顯示粗體,微軟決定將標準體和粗體分開,作為兩套單獨的字體來設計,安裝時也是兩套字體,但在系統中使用時是顯示為一套字體的不同狀態。這套單獨的黑體也同樣需要單獨造字,然後指定一系列的 Hinting 和斜體 Hinting 。因此要開發一套優秀的中文大型字型檔,耗費的人力物力是驚人的。這也正是這套字體會如此昂貴的原因之一。
Hinting是評價一款優秀矢量字體的一個重要指標,良好的Hinting能在小字型大小下面提供和內嵌點陣字一樣優秀的顯示質量,同時又降低內存的消耗。雖然我們現在(指在開發微軟雅黑之前)已經擁有不少不錯的矢量中文字體,但適合屏幕顯示的正文字體很少,而包含完善 Hinting 信息的,一個也沒有。
所以,如果要在中文 Vista 平台下徹底完美的實現文本的平滑顯示,微軟就必須全新開發一套具備完善 Hinting 信息的 ClearType 中文字體。
實際上不僅僅是中國大陸,整個 CJK 地區(中日韓)都要面臨這個全新設計字體的問題。從現在已經發布的版本來看,各國的 Vista 版本都有全新設計的專用字體,中國大陸地區的是我們已經知道的的微軟雅黑,中國台灣地區的是微軟正黑體,日文地區的是 Meiryo (據說這個名稱來源於日文中“明了”的讀音),韓國地區的則是 Malgun 。
1998.11.15
Cleartype在COMDEX/FALL '98上官方發布
2000.1.26
首個Cleartype屏幕向公眾發布
2000.4.18
首個Cleartype應用到程序,Microsoft Reader for Microsoft Pocket PC正式發布.
2000.8.8
帶有Cleartype的Microsoft Reader(為手提計算機和台式機設計)
2001.10.25
為Windows XP設計的Cleartype發布.
2001.10.26
在線Cleartype調試系統發布.
2002.9.26
在線Cleartype調試系統更新.
如果顯示器不具有適用於 ClearType 的像素組合特性,以 ClearType 顯示文字的實際效果會比使用前還要差。部分平面顯示器面板使用不常見的像素排列方式,例如可能有不同的顏色排列順序,或不同軸向的子像素位置(三條水平線等),所以需要為特定的顯示器手動調整 ClearType 的顯示效果。不具有固定排列組合的顯示器,如 CRT,將難以閱讀 ClearType 所顯示的文字。
對於微軟雅黑和微軟正黑,我們不好簡單的用簡體或者繁體來區分他們,因為這兩套字體都同時包含了比較完整的簡繁體漢字,以確保在簡體和繁體混排的頁面上都能夠完美的顯示。但由於兩岸的文教部門在各自的文字規範中對漢字的寫法規定有很多細節上的不同,所以這兩套字形在正式場合是不能混淆使用的。同樣的,日文的Meiryo字體中也包含了大量的繁體漢字,不過由於漢字在日本也經過了上千年的演變,日文中的漢字寫法和中國大陸和台灣也有著相當的區別。
ClearType設置
Win8還原ClearType設置
1. 前往註冊表 HKCU\Software\Microsoft\Avalon.Graphics,在下面,有幾台顯示器一般就會有多少個鍵,分別命名為 DISPLAY1, DISPLAY2, …, DISPLAYn. 我們需要做的,是點擊到每一個 DISPLAYx 的鍵上面,在右側刪除所有的鍵值(鍵值“默認”除外)。
2. 前往註冊表 HKCU\Control Panel\Desktop,在下面,找到四個以 FontSmoothing 開頭的鍵值,分別設置為 2,0,1,2 即可。
3. 註銷當前登錄的用戶,並重新登錄即可還原設置,將 ClearType 調諧器所作過的調整重置為系統默認狀態。