메타폰트

3. 언어

메타폰트 언어는 인터프리터 언어이며, ''본질적으로 선언적이며 명령형이 아니다''.^[2] 프로그래밍 언어로서, 메타폰트는 글꼴 메트릭 파일과 글꼴 글리프 파일을 생성하고, 글꼴 제작에 특화된 각종 명령이 있으며, 수학적인 의미의 방정식을 그대로 다루고 연립 일차 방정식을 통해 변수 값을 지정할 수 있다는 특징을 가진다. 또한 연산자의 의미 변경까지 가능한 유연한 사용자 정의 기능을 제공한다.

3. 1. 변수와 방정식

• "알려짐"(설정됨)
• "알 수 없는 독립"(설정되지 않음)
• "알 수 없는 종속"(설정되지 않았지만 하나 이상의 독립적인 변수의 선형 표현식으로 제공됨)

3. 2. 구문

4. 활용

메타폰트는 전문 글꼴 디자이너들에게 널리 채택되지는 않았지만, 다양한 매개변수를 조정하여 폰트 디자인을 실험하고 새로운 글꼴을 만드는 데 활용될 수 있다. 헤르만 차프와 같은 유명한 글꼴 디자이너들이 도널드 커누스와 협력하여 메타폰트를 이용해 새로운 글꼴을 만들기도 했다. 하지만, 크누스는 "예술가에게 60개의 매개변수로 글꼴을 쓰는 방법을 이해할 만큼 수학자가 되라고 요구하는 것은 너무 과하다."라고 말했다.^[4] 조너선 호플러는 메타폰트 시스템이 "여러분이 가장 좋아하는 글꼴의 기술과는 거리가 멀다... 글자가 골격 형태에서 시작한다는 크누스의 생각은 잘못되었다."라고 언급했다.^[5]

메타폰트 시스템을 사용하면 세리프 글꼴이 텍스트 과정에서 서서히 산세리프 디자인으로 변환되는 것과 같은 특이한 폰트 처리도 가능하다. 1982년에 크누스는 이러한 변환을 시연하기도 했다.^[6]

5. 역사

도널드 커누스는 1977년에 글꼴 제작 소프트웨어 작업을 시작하여 1979년에 첫 번째 버전의 메타폰트를 제작했다.^[7] 1984년에 커누스는 기존 메타폰트 언어의 단점을 보완하여 완전히 새로운 시스템을 개발했으며, 현재 사용되는 것은 이 수정된 시스템이다.^[7] 메타폰트는 TeX와 유사한 버전 관리 시스템을 가지고 있으며, 각 개정판마다 숫자가 점근선적으로 ''e''에 접근한다.^[7]

6. 예제

다음은 글꼴의 문자 "B"에 대해 눕혀지고 닫힌 콩 모양을 만드는 예제이다.^[15]

```matlab

% 파일 이름: beta.mf

% mode_setup;

% 문자 B에 대한 콩 모양 정의

beginchar("B",11pt#,11pt#,0);

% 방정식 시스템으로 좌표 설정

y1=y2=y3=0;

y4=y5=y6=h;

x1=x4=0;

x2=x5=w;

x3=x6=2*w;

% 펜 정의

pickup pencircle xscaled 0.2w yscaled 0.04w rotated 45;

% 문자 곡선 그리기

% z1은 (x1, y1)과 동일합니다.

draw z1..z3..z6{z2-z6}..z5..{z4-z2}z4..cycle;

endchar;

end

```

위 코드는 다음과 같은 글리프를 생성한다.

• 1행: 문자의 정보를 정한다. 문자 코드 65의 문자를 폭 10pt, 높이 10pt, 깊이 0pt (폭과 높이가 같은 값이나, 인수는 이 순서)로 작성하는 것을 선언한다.
• 2행: 문자를 그리는 데 사용하는 "펜"을 정의한다. 이 펜은 단위 원을 세로 가로 다른 비율로 확대 축소하여 만들어지는 타원을 120도 회전시킨 것이다.
• -|]]
• 3행~6행: 3개 점의 위치를 정한다. 3개의 점은 각각 z1, z2, z3으로, 그림에서는 1, 2, 3으로 라벨을 붙여 표시되어 있다. w와 h의 값은 1행의 선언에 의해 결정되며, 이 예에서는 좌하의 좌표가 (0,0), 우하가 (w,0), 우상이 (w,h) 등이 된다.
• z1과 z3은 각각 3행과 6행에서 명시적으로 결정된다.
• z2의 결정 방식에 METAFONT의 특징이 잘 나타나 있다. 4행의 단계에서는 "z1에서 z2로 향하는 벡터가 (8,1)이라는 성분을 갖는 벡터의 몇 배가 되는가"만 정의되어 있다. 이어서 5행에서 z2의 x 성분이 명시적으로 주어지면, z2의 위치가 자동적으로 결정된다. METAFONT 내부에서는 4행의 단계에서 일차 방정식이 만들어진 후 5행과 함께 풀린다.
• 7행: 문자를 그린다. 먼저 z1에서 z2로 직선을 그리고, z2에서는 z2에서 z1으로 향하는 방향으로 선을 그리기 시작한다. 그 선은 매끄러운 곡선을 그리면서 z3으로 향하지만, 최종적으로 z3에 도달할 때에는 z1에서 z2로 향하는 방향을 향하도록 한다.
• 8행: 3개의 점에 라벨을 붙여 표시하고 있다.
• 9행: 1행부터 이어진 문자 코드 65의 문자는 종료된다. 다른 코드의 문자를 그리고 싶다면 1행과 마찬가지로 계속할 수도 있다.
• 10행: 1문자 밖에 없는 이 글꼴 세트가 종료된다.

7. PostScript Type 1 글꼴 생성

메타폰트 프로그램을 포스트스크립트 타입 1 글꼴로 변환하는 데 사용되는 여러 도구가 개발되었다.^[15] 대부분은 메타포스트(MetaPost)의 메타폰트 언어의 하위 집합을 EPS 윤곽선으로 변환하는 기능을 사용하며, 이를 사용하여 포스트스크립트 타입 1 글꼴로 변환할 수 있다. 메타폰트 펜 스트로크의 벡터 윤곽선을 생성하는 것은 쉽지 않은데, 이는 글리프의 메타폰트 모델은 래스터 이미지이고 대부분의 스트로크의 정확한 윤곽선은 베지어 곡선이 아니기 때문이다.

• 폴란드 JNS 팀은 포스트스크립트 타입 1 글꼴을 만들기 위해 METATYPE1^[9] (메타포스트 기반)을 개발했다. 이 도구의 가장 큰 단점은 펜을 사용할 수 없다는 점으로, 메타폰트 언어의 힘을 크게 감소시킨다. 처음에는 폴란드 GUST 활자 주조소에서 컴퓨터 모던의 현대화되고 확장된 변형인 라틴 모던을 제작하는 데 사용되었다.
• mf2pt1^[10]은 메타포스트를 기반으로 하며, Scott Pakin이 개발하고 Werner Lemberg가 일부 기여했다. 또한 설명서에 자세히 설명된 몇 가지 제한 사항이 있으며, 가장 중요한 제한 사항은 각 글리프가 닫힌 경로에서 완전히 그려져야 한다는 것이다. mf2pt1의 제한 사항을 극복하기 위해 메타포스트에서 출력된 EPS는 FontForge로 후처리될 수 있다. FontForge는 메타폰트의 타원형 펜으로 메타포스트에서 생성된 복잡한 포스트스크립트 경로를 해석할 수 있으며, 윤곽선 중첩을 제거할 수도 있다. FontForge는 스크립팅을 지원하므로 이 후처리 단계를 자동화할 수도 있다. 이 접근 방식은 Achim Blumensath가 개발한 MnSymbol 수학 글꼴의 타입 1 윤곽선을 생성하는 데 사용되었다. MnSymbol은 미니온 프로의 보조 글꼴로 설계되었다.
• MetaFog^[11]는 펜 스트로크를 분석적으로 변환할 수 있는 독점 변환기이지만, 특이한 경우를 제거하려면 수동 후처리가 필요하며, 공개적으로 사용할 수 없다. 메타포스트 출력만 처리할 수 있다.^[12]

8. 비판적 시각 (중도진보 관점)

헤르만 차프와 같은 유명한 글꼴 디자이너들이 크누스와 협력하여 메타폰트를 이용해 새로운 글꼴을 만들고자 했지만, 전문 글꼴 디자이너들은 이 시스템을 널리 채택하지 않았다. 크누스는 "예술가에게 60개의 매개변수로 글꼴을 쓰는 방법을 이해할 만큼 수학자가 되라고 요구하는 것은 너무 과하다"라고 그 이유를 설명했다.^[4] 조너선 호플러는 메타폰트 시스템에 대해 "여러분이 가장 좋아하는 글꼴의 기술과는 거리가 멀다... 글자가 골격 형태에서 시작한다는 크누스의 생각은 잘못되었다"라고 비판했다.^[5]

참조

_[1] 간행물 Packed (PK) Font File Format https://www.tug.org/[...] 1985
_[2] 서적 The METAFONTbook Addison Wesley 1986
_[3] 인터뷰 Interview: Donald E. Knuth http://www.advogato.[...] 2000-01-25
_[4] 간행물 Questions and Answers with Prof. Donald E. Knuth http://www.tug.org/T[...] CSTUG, Charles University, Prague 1996-03
_[5] 웹사이트 Knuth's idea that letters start with skeletal forms is flawed. But his work is important and had lasting impact. https://twitter.com/[...] Twitter 2018-08-18
_[6] 간행물 The Concept of a Meta-Font https://s3-us-west-2[...] 1982
_[7] 웹사이트 Knuth: Computers and Typesetting http://www-cs-facult[...]
_[8] 웹사이트 METAFONT Tutorial http://metafont.tuto[...]
_[9] 웹사이트 CTAN: tex-archive/fonts/utilities/metatype1 http://www.ctan.org/[...]
_[10] 웹사이트 CTAN: tex-archive/support/mf2pt1 http://www.ctan.org/[...]
_[11] 웹사이트 R. J. Kinch, "MetaFog: converting Metafont shapes to contours", TUGboat 16(3), 233–43 (1995) http://www.tug.org/T[...]
_[12] 문서 K. Píška, 2004
_[13] 문서 mftrace http://lilypond.org/[...]
_[14] 문서 TeXtrace http://pts.szit.bme.[...]
_[15] 웹인용 METAFONT Tutorial http://metafont.tuto[...]