클리어타입

3. 작동 원리

컴퓨터 화면은 화소로 이루어져 있으며, 화소에 표시되는 문자열은 렌더링을 거치지 않고 표시되기도 한다. 이 경우 에일리어싱 현상이 발생하는데, 특히 LCD와 같은 평판 모니터에서는 눈의 피로를 쉽게 느낄 수 있다. 클리어타입은 서브픽셀에서 문자열을 더 부드럽게 하고 에일리어싱을 줄여주는 앤티 에일리어싱 기술을 사용한다.

클리어타입은 밝기 차이를 이용해 화질의 한 측면(색)을 희생하는 방식으로 작동한다. 인간의 눈은 밝기 변화에는 민감하지만 색 변화에는 둔감하기 때문에, 좁은 범위에서는 색 변화를 잘 느끼지 못한다.

클리어타입은 트루타입이나 오픈타입 글꼴에만 적용된다. 다른 그래픽 화면 요소(비트맵으로 변환된 텍스트 포함)에는 영향을 주지 않는다. 예를 들어, 마이크로소프트 워드에 입력한 문자열은 클리어타입이 적용되지만, 포토샵이나 그림판과 같은 프로그램에서 비트맵으로 만들어진 그림 안의 문자열에는 적용되지 않는다. 또한, 클리어타입은 특정 종류의 컴퓨터 디스플레이에 표현되는 문자열에만 적용되므로, 특정 디스플레이에서는 화질을 떨어뜨릴 수도 있다.

클리어타입은 종이에 인쇄하기 위한 기술이 아니며, 대부분의 프린터는 앤티 에일리어싱이 필요 없는 작은 점들을 사용한다. 또한, 클리어타입은 텍스트 파일 안에 포함된 글꼴에는 영향을 주지 않고, 화면에 표시되는 문자열에만 적용된다.

개별 픽셀의 위치가 고정된 컴퓨터 디스플레이(대부분의 최신 평판 디스플레이)는 텍스트와 같이 작고 대비가 높은 그래픽 요소를 표시할 때 톱니 모양의 가장자리를 나타낼 수 있다. 클리어타입은 서브 픽셀 수준에서 공간적 안티 앨리어싱을 사용하여 텍스트를 더 부드럽게 보이게 하고 덜 울퉁불퉁하게 만든다. 또한, 글꼴 힌팅을 사용하여 글꼴이 픽셀 격자에 맞도록 하여 작은 글꼴의 가장자리 대비와 가독성을 높인다. 하지만, 이는 글꼴 렌더링 충실도를 희생하고 다른 글꼴이 비슷하게 보이게 하여 그래픽 디자이너들로부터 비판을 받기도 한다.

클리어타입은 이미지 품질의 한 측면(색상 또는 ''색도'' 세부 정보)을 다른 측면(밝고 어두운 또는 ''휘도'' 세부 정보)과 타협한다. 이 타협은 휘도 세부 정보가 색도보다 더 중요할 때 텍스트 모양을 향상시킨다.

클리어타입은 사용자 및 시스템 응용 프로그램에서만 렌더링하며, 다른 그래픽 디스플레이 요소에는 영향을 주지 않는다. 이론적으로 이 방법(내부적으로 "RGB 디시메이션"이라고 함)은 모든 디지털 이미지의 안티 앨리어싱을 향상시킬 수 있다.^[3]

액정 디스플레이는 1픽셀이 R, G, B의 3개의 서브 픽셀로 구성된다는 점을 이용하여, R, G, B 각 서브 픽셀을 개별적으로 발색시켜 가로 방향의 보이는 해상도를 높인다. 이를 통해 실제 해상도 이상의 정밀한 문자 표시가 가능한 서브픽셀 렌더링^[41] 기술이다.

3. 1. 앤티앨리어싱과의 비교

없음	회색조 앤티에일리어싱	클리어타입

클리어타입은 Windows와 같은 OS상의 1픽셀과 디스플레이 상의 1픽셀이 개별적으로 대응하는 LCD에서 가장 효과적이다. 하지만, 계조 레벨을 조절하여 애퍼처 그릴관 등 일반적인 CRT 디스플레이에서도 실용적인 효과를 얻을 수 있다. 어도비가 개발한 CoolType^영어도 클리어타입과 유사한 서브픽셀 렌더링 기술이다.^[42]

클리어타입은 단일 색상의 중간 계조로 보완하는 표준 앤티앨리어싱과는 다르게, 사용되는 글꼴에 따라 시인성 향상 정도가 달라진다. 클리어타입의 기반 기술에는 힌팅과 스무딩이 있다. 힌팅은 문자를 구성하는 선의 굵기와 폭을 조정하여 시각적인 향상을 꾀하는 기술이며, 제어 정보는 글꼴에 포함된다. 스무딩은 앤티앨리어싱과 같이 발색의 차이로 재기를 평활화하는 기술이다.

4. 구현

클리어타입은 윈도우 XP, 윈도우 비스타, 윈도우 7, 윈도우 8, 윈도우 10 등 대부분의 윈도우 운영체제에 내장되어 있다. 인터넷 익스플로러 7 이상, 마이크로소프트 오피스 2007 이상, 윈도우 라이브 메신저 등 다양한 마이크로소프트 응용 프로그램에서도 지원한다. 또한, 윈도우 프리젠테이션 파운데이션(WPF) 텍스트 렌더링 엔진의 통합 구성 요소이기도 하다.

클리어타입은 사용자 및 시스템 응용 프로그램에서만 렌더링하며, 다른 그래픽 디스플레이 요소에는 영향을 주지 않는다. 예를 들어 Microsoft Word에서는 텍스트에 클리어타입이 적용되지만, Photoshop과 같은 프로그램의 비트맵 이미지 내 텍스트에는 적용되지 않는다.^[3]

클리어타입은 마이크로소프트 e-Books 팀의 Bert Keely와 Greg Hitchcock에 의해 발명되었다. 이후 존 플랫이 개선된 알고리즘 버전을 설계했다.^[4]

클리어타입의 효과에 대해서는 여러 연구가 진행되었다. 2001년 클렘슨 대학교와 펜실베이니아 대학교 연구진의 연구에서는 클리어타입이 가독성을 높이고 정신적 피로도를 낮춘다는 결과가 나왔다.^[14] 2002년 같은 연구진의 연구에서도 클리어타입을 사용했을 때 단어 식별 정확도가 유의미하게 향상되었다는 결과가 나왔다.

반면, 2006년 텍사스 대학교 오스틴의 연구에서는 클리어타입이 모든 사용자에게 유익하지 않을 수 있으며, 특히 정보 작업자가 텍스트를 읽는 데 많은 시간을 할애할 때 최대의 이점을 볼 수 있다고 지적했다.^[15] 2007년의 또 다른 연구에서는 클리어타입이 텍스트 가독성, 읽기 속도, 편안함을 향상시키지는 않지만, 대상자는 적당한 클리어타입 렌더링을 선호한다는 결과가 나왔다.^[16]

2007년 마이크로소프트 연구원 케빈 라슨의 문헌 조사에서는 클리어타입이 읽기 성능을 향상시킨다는 다른 연구 결과들을 제시했다. 예를 들어, 2004년 클렘슨 대학교의 Lee Gugerty는 클리어타입을 사용하여 단어 인식 정확도가 17% 향상되었음을 측정했다. 또한 문장 이해 연구에서는 읽기 속도가 5%, 이해도가 2% 향상되었다는 결과가 나왔다. 2007년 텍사스 대학교 오스틴의 앤드루 딜런은 클리어타입을 사용하면 스프레드시트에서 특정 정보를 찾는 작업을 7% 더 빠르게 수행했다는 것을 발견했다.^[17]

각 운영체제별 클리어타입의 적용은 다음과 같다.

4. 1. GDI와 DirectWrite

4. 2. 클리어타입 튜너

5. 요구 사항

클리어타입은 고정 픽셀을 가진 평판 패널(LCD) 모니터에서 가장 효과적이다. 거의 모든 평판 패널은 완벽한 직사각형 배열의 사각 픽셀을 가지고 있으며, 각 픽셀은 빨강, 녹색, 파랑의 세 가지 기본 색상으로 구성된 세 개의 직사각형 서브픽셀을 수직 띠 형태로 가지고 있다. 클리어타입은 이러한 픽셀 배열을 가정하고 문자열을 표시한다.^[18]

클리어타입은 기본 해상도가 아닌 해상도로 작동하는 평판 패널 디스플레이에서는 제대로 동작하지 않을 수 있다. 오직 기본 해상도만이 디스플레이 화면의 픽셀 실제 위치와 정확하게 일치하기 때문이다.^[18]

디스플레이가 클리어타입이 예측하는 고정 픽셀 형태를 가지고 있지 않으면, 클리어타입으로 표현된 문자열은 그렇지 않은 경우보다 더 나쁘게 보일 수 있다. 일부 평판 패널은 색상 순서가 다르거나, 서브픽셀 위치가 다르거나(세 개의 수평 띠 등), 일반적이지 않은 픽셀 배열을 가지고 있다. 이러한 화면에서는 클리어타입을 수동으로 조정해야 한다.^[18]

CRT 디스플레이와 같이 고정 픽셀 위치를 갖지 않는 디스플레이에서는 클리어타입을 사용하면 읽기가 더 어려워질 수 있다. 그러나 CRT 디스플레이에서도 약간의 앤티 에일리어싱 효과가 있어 일부 사용자에게는 더 나은 결과를 제공할 수 있다.^[18] 윈도우 XP 출시 당시에는 CRT 디스플레이가 여전히 널리 사용되었기 때문에 클리어타입은 기본적으로 비활성화되어 있었다.

클리어타입은 LCD 화면의 빨강, 녹색, 파랑 색상의 물리적 배치를 활용하므로 디스플레이 방향에 민감하다. 윈도우 XP의 클리어타입은 RGB 및 BGR 서브 픽셀 구조를 지원하지만, 서브 픽셀이 가로가 아닌 세로로 쌓여 있는 회전된 디스플레이는 지원되지 않는다.^[19] 이러한 디스플레이 구성에서 클리어타입을 사용하면 실제로 디스플레이 품질이 저하된다. 회전된 LCD 디스플레이(태블릿 PC 또는 스위블 스탠드 LCD 디스플레이)를 사용하는 윈도우 XP 사용자를 위한 최상의 옵션은 일반적인 앤티 에일리어싱을 사용하거나 글꼴 부드럽게 처리를 완전히 끄는 것이다.

윈도우 CE용 소프트웨어 개발자 문서는 해당 플랫폼에서 회전된 화면에 대한 클리어타입이 지원된다고 명시하고 있다.^[20]

6. 한계 및 논란

클리어타입은 텍스트의 가독성을 높여주지만, 색상의 정확도가 다소 떨어지기 때문에 모든 사람에게 적합한 것은 아니다. 어떤 사람들은 클리어타입 때문에 텍스트가 흐릿하게 보이거나 색 번짐을 경험하기도 한다. 또한, 디스플레이 방향(가로/세로)에 따라 클리어타입 설정을 다르게 해야 최상의 효과를 볼 수 있다. 회전된 디스플레이에서는 클리어타입을 사용하지 않거나 별도의 설정을 해야 할 수도 있다.^[19]

윈도우 XP의 클리어타입은 RGB 및 BGR 서브 픽셀 구조를 지원하지만, 서브 픽셀이 세로로 쌓여 있는 회전된 디스플레이는 지원되지 않는다.^[19] 윈도우 CE에서는 회전된 화면에 대한 클리어타입이 지원된다.^[20]

클리어타입은 매우 작은 글꼴에서는 비트맵 글꼴보다 읽기 어려울 수 있다. 2000년대 초에는 클리어타입의 효과에 대한 논란이 있었다. 어떤 연구에서는 클리어타입이 가독성을 높여준다고 주장했지만, 다른 연구에서는 클리어타입이 모든 사람에게 유익하지 않을 수 있다는 결과를 제시하기도 했다.^[6][8]

폰트 디자이너 토마스 피니(전 FontLab CEO, 전 어도비 시스템즈^[7])는 "색상 가장자리에 대한 개인 간의 민감도에도 상당한 차이가 있다. 어떤 사람들은 그것을 더 많이 알아차리고 더 많이 신경 쓴다."라고 언급했다.^[8] 소프트웨어 개발자 멜리사 엘리엇은 클리어타입 렌더링이 읽기에 불편하다고 언급했다.^[9]

마이크로소프트에서 클리어타입 작업을 한 힌팅 전문가 비트 슈탐은^[10] 클리어타입이 96 dpi에서는 흐릿하게 보일 수 있지만, 더 높은 해상도 디스플레이가 이 측면을 개선한다고 언급했다.^[13]

위 텍스트에서 윗부분은 클리어타입 렌더링을 적용하지 않았고, 아랫부분은 클리어타입을 적용했다. 이는 클리어타입으로 인해 발생하는 흐림 현상을 보여준다.

GDI의 클리어타입은 수평 방향(X축 방향)만 앤티앨리어싱 처리한다. 라틴 문자는 획 수가 적고 높이가 일정하며 수직 방향의 앤티앨리어싱을 하지 않아도 문제가 적으며, 사선이나 곡선으로 조형이 이루어져 문자 폭도 좁고 이탤릭 표기도 일반적인 등 수평 방향의 서브픽셀 렌더링의 혜택을 받기 쉽고, 완만한 곡선이 많은 브라흐미 문자와도 친화성이 높다. 반면, 한자 등 복잡한 글꼴은 선분이 접합되거나 표시되지 않는 등의 문제를 일으키며, 큰 포인트의 문자는 글꼴의 조형에 관계없이 완만한 곡선 등으로 재기가 발생한다. WPF 및 DirectWrite의 클리어타입은 수직 방향(Y축 방향)도 앤티앨리어싱 처리하기 때문에^[45][47] 위 문제는 개선되었다. 한자 등 복잡한 글꼴은 CoolType 등 "수평 방향의 서브픽셀 렌더링 + 수직 방향의 앤티앨리어싱"을 조합하는 렌더링의 효과가 높다.

Microsoft Office 2007은 큰 포인트의 글꼴은 클리어타입을 사용하지 않고 표준 앤티앨리어싱을 그레이스케일 모드로 사용한다. Office 2013은 GDI를 대신하여 DirectWrite를 채택했지만^[50] 앤티앨리어싱은 그레이스케일 모드를 사용한다.

Meiryo는 방대한 힌팅 정보를 저장하여 디자이너가 의도하는 글꼴 모양을 표시하지만, 아웃라인의 재기나 문자 불균형 등을 일으키는 글꼴도 있어, 클리어타입의 효과는 글꼴의 조형 및 구현에 따라 달라진다.

화면 표시를 전제로 하기 때문에, 스크린샷 인쇄나, 디스플레이에서 확대 또는 축소 등 설정과 다른 해상도로 표시하는 경우 외에도, 디스플레이를 회전하여 표시하는 경우도 소프트웨어가 지원하지 않는 한 서브픽셀 배열이 반대가 되어 표시가 부자연스러워진다.

클리어타입은 서브픽셀 렌더링의 특성상 배경색에 따라 렌더링 품질이 좌우되며, 투명한 DIB버퍼에 클리어타입을 적용하여 텍스트를 그리면 예상치 못한 합성 결과가 나타날 수 있다. WPF 및 Direct2D는 알파 모드에 따라 자동으로 앤티앨리어싱 방식을 그레이스케일 모드로 변경하여 대처하고 있다.^[51][52][53]

메이리오(Meiryo)나 Segoe UI 등 클리어타입에 최적화된 글꼴을 사용하는 경우, 클리어타입을 비활성화하면 표시가 흐릿해져 가독성이 떨어진다.^[54]

7. 특허

클리어타입은 마이크로소프트의 등록 상표이며, 여러 미국 특허에 의해 보호받고 있다.^[37][38] 관련 특허는 다음과 같다.

참조

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