글꼴 래스터화
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1. 개요
글꼴 래스터화는 글꼴을 픽셀 기반 이미지로 변환하는 기술로, 다양한 유형과 시스템에서 구현된다. 래스터화는 안티 앨리어싱 유무에 따라 단순 래스터화와 안티 앨리어싱을 사용한 래스터화로 나뉘며, 서브픽셀 렌더링 기술을 통해 화면의 가독성을 높일 수 있다. 현재 윈도우, macOS, FreeType 등 다양한 운영체제 및 라이브러리에서 래스터화 시스템을 제공하며, 각 시스템은 글꼴 디자이너의 의도, 텍스트 선명도, 인쇄 품질 등에서 차이를 보인다.
글꼴 래스터화는 안티 앨리어싱 적용 여부와 서브픽셀 렌더링 사용 여부에 따라 다양한 유형으로 나뉜다.
현대 운영 체제에서 래스터화는 일반적으로 여러 응용 프로그램에서 공유되는 공유 라이브러리를 통해 제공된다. 이러한 공유 라이브러리는 운영 체제나 데스크톱 환경에 내장될 수도 있고 나중에 추가될 수도 있다. 원칙적으로 각 응용 프로그램은 서로 다른 글꼴 래스터화 라이브러리를 사용할 수 있지만, 실제로 대부분의 시스템은 단일 라이브러리에 표준화하려고 한다.
2. 래스터화의 유형
가장 단순한 형태는 안티 앨리어싱을 적용하지 않는 단순 래스터화 방식이다. 이 방식은 계산량이 적어 빠르지만, 글자가 깨져 보일 수 있다. 다른 접근 방식으로는 안티 앨리어싱을 사용한 래스터화가 있다. 이 방식은 글자 가장자리의 픽셀을 부분적으로 채워 부드럽게 표현하지만, 흐릿하게 보일 수 있다.
평판 디스플레이와 같은 디스플레이에서는 픽셀을 구성하는 빨강, 초록, 파랑의 하위 픽셀을 개별적으로 제어하여 해상도를 높이는 서브픽셀 렌더링을 사용하기도 한다. 마이크로소프트의 클리어타입이 대표적인 예시이다.[1]
2. 1. 단순 래스터화 (안티 앨리어싱 없음)
가장 단순한 형태의 래스터화는 안티 앨리어싱을 사용하지 않는 단순한 선 그리기이다. 마이크로소프트에서는 중간 음영(회색)을 사용하여 글리프를 그리지 않기 때문에 이를 "양자택일"(또는 "흑백") 렌더링이라고 한다.[1] 이 방식은 앨리어싱 또는 "들쭉날쭉한" 렌더링이라고도 불린다.[1] 최소한의 계산만 필요로 하므로 렌더링 속도가 가장 빠르다. 그러나 렌더링된 글리프가 작은 크기에서 형태를 잃고 알아보기 어려워질 수 있다는 단점이 있다. 따라서 트루타입과 같은 많은 글꼴 데이터 파일에는 래스터라이저가 글리프의 특히 문제가 되는 영역에 픽셀을 렌더링할 위치를 결정하는 데 도움이 되는 힌팅 또는 특정 픽셀 크기에서 사용할 수 있도록 손으로 조정한 비트맵 세트가 포함되어 있다. 윈도우 95 이전의 모든 마이크로소프트 윈도우 버전(예: 윈도우 3.1)은 이 유형의 내장 래스터라이저만 제공했다.[1]
2. 2. 안티 앨리어싱을 사용한 래스터화
안티 앨리어싱을 사용한 래스터화는 글꼴의 가장자리를 부드럽게 처리하여 가독성과 시각적 품질을 향상시키는 기술이다. 이는 문자의 가장자리에 있는 각 픽셀에 대해 문자가 해당 픽셀의 어느 정도를 차지하는지 결정하고, 해당 불투명도로 픽셀을 그리는 방식으로 작동한다. 예를 들어, 흰색 배경에 검은색 글자를 그릴 때 픽셀이 절반 정도 채워져야 하는 경우, 50% 회색으로 그려 경계를 부드럽게 만든다.[1]
이러한 과정은 글자를 흐릿하게 만들 수 있지만, 현대 시스템은 종종 선이 정수 픽셀 좌표 내에 떨어지도록 강제하여 글자를 더 선명하게 만든다. 이와 함께 힌팅을 같이 사용하여 글꼴의 선명도를 더욱 높일 수 있다.
2. 3. 서브픽셀 렌더링을 사용한 래스터화
대부분의 컴퓨터 디스플레이는 여러 하위 픽셀(일반적으로 빨강, 초록, 파랑 각각 하나씩 있으며 전체 색상 범위를 생성하기 위해 결합됨)로 구성된 픽셀을 가지고 있다. 어떤 경우에는, 특히 평판 디스플레이의 경우 전체 픽셀을 사용하는 대신 하위 픽셀 해상도로 렌더링하여 화면의 유효 해상도를 높일 수 있다. 이는 일반적으로 서브픽셀 렌더링으로 알려져 있다. 서브픽셀 렌더링의 한 가지 독점적인 구현은 마이크로소프트의 클리어타입이다.[1]
3. 현재 사용되는 래스터화 시스템
마이크로소프트 윈도우, macOS, FreeType 외에도, 응용 프로그램이 자체 글꼴 렌더링 솔루션을 제공하는 경우도 있다. Skia 그래픽 엔진(구글 크롬에서 사용)과 같은 그래픽 프레임워크는 자체 글꼴 렌더러를 사용하기도 하며, 비디오 게임 및 기타 3D 응용 프로그램에서는 SDF 기반 렌더러나 "Slug"와 같이 더 빠르고 GPU 기반 렌더러가 필요할 수 있다.[6]
3. 1. 마이크로소프트 윈도우
마이크로소프트 윈도우는 윈도우 XP부터 서브픽셀 렌더링을 지원한다. ClearType이 없는 표준 마이크로소프트 래스터라이저는 글꼴 디자이너의 명확성을 우선시한다. 텍스트를 정수 좌표 위치로 강제하고, 글꼴 디자이너의 힌팅 의도를 따르며, 특정 크기의 특정 글꼴에 대해 앤티앨리어싱을 적용하지 않아 글꼴 디자이너의 gasp 테이블 의도를 따름으로써, 화면에서 읽기가 더 쉬워지지만 인쇄할 때는 약간 다르게 보일 수 있다. 윈도우 7 및 윈도우 비스타 플랫폼 업데이트에서 제공되는 Direct2D/DirectWrite는 서브픽셀 텍스트 위치 지정을 1/16 픽셀 크기로 허용한다.[2]
3. 2. macOS
macOS의 Quartz는 서브픽셀 위치 지정을 사용한다는 점에서 차별화된다. 정확한 픽셀 위치로 글리프를 강제하지 않고, 대신 다양한 앤티앨리어싱 기술[3], 서브픽셀 렌더링을 포함하여 문자 및 선을 힌팅의 글꼴 디자이너 의도에서 더 멀리, 원래 윤곽선에 더 가깝게 배치한다. 그 결과 화면 표시는 인쇄된 출력과 매우 유사하게 보이지만, 작은 포인트 크기에서는 읽기 어려울 수 있다. 쿼츠 렌더러는 macOS Mojave 이후 서브픽셀 렌더링을 제거하고 대신 회색조 앤티앨리어싱에만 의존한다. 이 변경은 HiDPI "레티나" 화면에는 적합하지만 외부 모니터에서 텍스트를 읽기 어렵게 만든다.[4]
3. 3. FreeType
대부분의 다른 시스템은 FreeType 라이브러리를 사용하며, 마이크로소프트와 애플 구현의 중간쯤에 위치한다. 힌팅과 앤티앨리어싱을 지원하며, 선택적으로 서브픽셀 렌더링 및 위치 지정을 수행한다. FreeType은 색상 균형 서브픽셀 렌더링 및 감마 보정과 같이 다른 두 구현에는 없는 몇 가지 기능을 제공한다.[5]
3. 4. 기타 래스터화 시스템
Skia 그래픽 엔진(구글 크롬에서 사용)과 같은 그래픽 프레임워크는 자체 글꼴 렌더러를 사용하는 경우가 있다.[6] 비디오 게임 및 기타 3D 응용 프로그램에서는 다양한 SDF 기반 렌더러 및 "Slug"와 같이 더 빠르고 GPU 기반 렌더러가 필요할 수 있다.[6]
참조
[1]
웹사이트
About Text Rendering in Windows Internet Explorer 9
http://msdn.microsof[...]
[2]
웹사이트
MSDN Library : .NET Development : WPF : ClearType Overview
http://msdn2.microso[...]
[3]
웹사이트
"[ft] Fwd: Re: Texts Rasterization Exposures"
https://lists.gnu.or[...]
[4]
웹사이트
MacOS Mojave removes subpixel anti-aliasing, making non-retina displays blurry {{!}} Hacker News
https://news.ycombin[...]
[5]
웹사이트
On slight hinting, proper text rendering, stem darkening and LCD filters
https://freetype.org[...]
[6]
웹사이트
Slug Font Rendering Library
https://sluglibrary.[...]
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