Za żmudnym procesem tworzenia chińskich czcionek komputerowych

Wczesna makieta chińskiej czcionki bitmapowej wykonana przez Graphic Arts Research Foundation (GARF). Kolekcja Louisa Rosenbluma, zbiory specjalne Biblioteki Uniwersytetu Stanforda

Bruce Rosenblum włączył Apple II, które zabrzmiało wysokim F, po którym nastąpił stukot stacji dyskietek. Po ciągu dziób, dziób naciśnięcia klawiszy, 12-calowy monitor Sanyo zaczął fosforyzować. Pojawiła się zielona siatka o szerokości 16 jednostek i wysokości 16 jednostek. Był to Gridmaster, program, który Bruce wymyślił w języku programowania BASIC, aby zbudować jedną z pierwszych na świecie chińskich czcionek cyfrowych. Opracowywał czcionkę dla eksperymentalnej maszyny o nazwie Sinotype III, która była jednym z pierwszych komputerów osobistych obsługujących wejście i wyjście w języku chińskim.

W tym czasie, na przełomie lat 70. i 80., w Chinach nie budowano komputerów osobistych. Aby stworzyć chiński komputer PC, zespół Rosenbluma przeprogramował Apple II tak, aby działał w języku chińskim. Jego lista zadań była długa. Musiał zaprogramować system operacyjny od zera, ponieważ DOS 3.3 Apple II po prostu nie pozwalał na wprowadzanie i wyprowadzanie tekstów chińskich. Podobnie musiał zaprogramować sam chiński edytor tekstu, nad czym niestrudzenie pracował miesiącami.

Zdjęcie monitora Sinotype III przedstawia program Gridmaster i proces digitalizacji chińskiego znaku 电 (dian, elektryczność).

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Chociaż Gridmaster mógł być prostym programem, zadanie, do którego zostałby użyty — tworzenie cyfrowych bitmap z tysiącami chińskich znaków — stanowiło poważne wyzwanie projektowe. W rzeczywistości stworzenie czcionki dla Sinotype III — maszyny opracowanej przez Graphics Arts Research Foundation (GARF) w Cambridge w stanie Massachusetts — zajęło znacznie więcej czasu niż programowanie samego komputera. Bez czcionki nie byłoby możliwości wyświetlenia chińskich znaków na ekranie lub wydrukowania ich na drukarce igłowej maszyny.

Dla każdego chińskiego znaku projektanci musieli podjąć 256 oddzielnych decyzji, po jednej dla każdego potencjalnego piksela w bitmapie. (Mapa bitowa to sposób na cyfrowe przechowywanie obrazów — w formacie JPEG, GIF, BMP lub w innym formacie — przy użyciu siatki pikseli, które razem tworzą symbol lub obraz). dosłownie setki tysięcy decyzji w procesie rozwoju, który trwał ponad dwa lata.

Programowanie Gridmastera — które z perspektywy czasu Rosenblum opisał mi jako w najlepszym razie niezgrabne w użyciu — umożliwiło jego ojcu, Louisowi Rosenblumowi i GARFowi, przejęcie odpowiedzialności za stworzenie czcionki cyfrowej. Używając dowolnej maszyny Apple II i uruchamiając Gridmaster z dyskietki, tymczasowe wprowadzanie danych może zdalnie tworzyć i zapisywać nowe mapy bitowe chińskich znaków. Po utworzeniu i zapisaniu tych map bitowych Rosenblumowie mogli zainstalować je na Sinotype III za pomocą drugiego programu (również zaprojektowanego przez Bruce'a), który pozyskiwał je i odpowiadające im kody wejściowe do bazy danych systemu.

Sinotyp III nigdy nie został wydany komercyjnie. Niemniej jednak żmudna praca włożona w jej opracowanie — w tym opracowanie tej chińskiej czcionki bitmapowej — miała kluczowe znaczenie dla złożonego globalnego wysiłku rozwiązania irytującej łamigłówki inżynierskiej: jak wyposażyć komputer do obsługi języka chińskiego, jednego z najczęściej używanych języków. na ziemi.

Zdjęcie monitora Sinotype III wyświetlającego chińską czcionkę bitmapową.

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Wraz z pojawieniem się informatyki i przetwarzania tekstu na Zachodzie inżynierowie i projektanci ustalili, że cyfrowa czcionka o niskiej rozdzielczości dla języka angielskiego może być zbudowana na siatce bitmapowej 5 na 7 – wymagając tylko pięciu bajtów pamięci na symbol. Przechowywanie wszystkich 128 znaków o niskiej rozdzielczości w American Standard Code for Information Interchange (ASCII), który obejmuje każdą literę alfabetu angielskiego, cyfry od 0 do 9 oraz typowe znaki interpunkcyjne, wymagało zaledwie 640 bajtów pamięci — to niewielki ułamek , na przykład 64 kilobajty wbudowanej pamięci Apple II.

Powiązana historia

Czy twój mózg to komputer?

Poprosiliśmy ekspertów o ich najlepsze argumenty w wieloletniej debacie na temat tego, czy mózgi i komputery przetwarzają informacje w ten sam sposób.

Ale są dziesiątki tysięcy chińskich znaków, a siatka 5 na 7 była zbyt mała, aby były czytelne. Chiński wymagał siatki 16 na 16 lub większej, tj. co najmniej 32 bajty pamięci (256 bitów) na znak. Gdyby można było wyobrazić sobie czcionkę zawierającą 70 000 chińskich znaków o niskiej rozdzielczości, całkowite zapotrzebowanie na pamięć przekroczyłoby dwa megabajty. Nawet czcionka zawierająca tylko 8000 najpopularniejszych chińskich znaków wymagałaby około 256 kilobajtów tylko do przechowywania map bitowych. To była czterokrotnie większa niż całkowita pojemność pamięci większości gotowych komputerów osobistych we wczesnych latach 80-tych.

Choć te wyzwania związane z pamięcią były poważne, największymi problemami, z jakimi musiały się zmierzyć chińskie czcionki o niskiej rozdzielczości w latach 70. i 80., były kwestie estetyczne i projektowe. Na długo zanim ktokolwiek usiadł z programem takim jak Gridmaster, lwia część pracy odbywała się poza komputerem, przy użyciu pióra, papieru i płynu korekcyjnego.

Projektanci spędzili lata próbując stworzyć bitmapy, które spełniałyby wymagania małej pamięci i zachowały odrobinę kaligraficznej elegancji. Wśród tych, którzy stworzyli ten zestaw znaków, czy to ręcznie rysując szkice bitmap dla określonych chińskich znaków, czy też digitalizując je za pomocą Gridmastera, byli Lily Huan-Ming Ling (凌焕銘) i Ellen Di Giovanni.

Szkice rysunków bitmapowych znaków chińskich dla czcionki Sinotype III.

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Podstawowym problemem, z jakim musieli się zmierzyć projektanci, było tłumaczenie między dwoma radykalnie różnymi sposobami pisania po chińsku: odręcznie rysowanym znakiem, tworzonym za pomocą pióra lub pędzla, oraz glifem bitmapowym, tworzonym za pomocą tablicy pikseli rozmieszczonych na dwóch osiach. Projektanci musieli zdecydować, w jaki sposób (i czy) będą próbowali odtworzyć pewne cechy ortogonalne chińskiego pisma odręcznego, takie jak pociągnięcia wejściowe, zwężające się pociągnięcia i pociągnięcia wyjściowe.

W przypadku czcionki Sinotype III proces projektowania i digitalizacji chińskich bitmap niskiej rozdzielczości został dokładnie udokumentowany. Jednym z najbardziej fascynujących źródeł archiwalnych z tego okresu jest segregator pełen siatek z ręcznie rysowanymi znakami krzyżykowymi — szkicami, które później zostaną zdigitalizowane na bitmapy dla wielu tysięcy chińskich znaków. Każda z tych postaci została starannie ułożona i, w większości przypadków, zredagowana przez Louisa Rosenbluma i GARF, przy użyciu płynu korekcyjnego, aby usunąć wszelkie fragmenty, z którymi redaktor się nie zgadzał. Nad początkowym zestawem zielonych krzyżyków, drugi zestaw czerwonych krzyżyków wskazywał ostateczną wersję roboczą. Dopiero wtedy rozpoczęła się praca nad wprowadzaniem danych.

Zbliżenie szkicu mapy bitowej bei (背, tył, tył) przedstawiające zmiany wprowadzone przy użyciu płynu korekcyjnego.

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Biorąc pod uwagę samą liczbę map bitowych, które zespół musiał zaprojektować — co najmniej 3000 (a najlepiej znacznie więcej), jeśli maszyna miała jakiekolwiek nadzieje na zaspokojenie potrzeb konsumentów — można by założyć, że projektanci szukali sposobów na usprawnienie swojej pracy. Jednym ze sposobów, w jaki mogliby to zrobić, byłoby na przykład powielenie chińskich rodników — podstawowych składników postaci — gdy pojawiały się w mniej więcej tym samym miejscu, rozmiarze i orientacji od jednej postaci do drugiej. Na przykład podczas tworzenia wielu dziesiątek popularnych chińskich znaków zawierających pierwiastek kobiety (女), zespół GARF mógł (i teoretycznie powinien był) stworzyć tylko jedną standardową bitmapę, a następnie powielić ją w każdym znaku, w którym pojawił się ten radykał.

Nie podjęto jednak takich mechanistycznych decyzji, jak wynika z materiałów archiwalnych. Wręcz przeciwnie, Louis Rosenblum nalegał, aby projektanci dostosowali każdy z tych elementów – często w prawie niezauważalny sposób – aby zapewnić harmonię z ogólnym charakterem, w jakim się pojawiły.

W mapach bitowych dla Juan (娟, pełen wdzięku) i miana (娩, aby dostarczyć), na przykład – każdy z nich zawiera radykalną kobietę – ta radykalna została nieznacznie zmieniona. W postaci Juan , środkowa część radykalnej kobiety zajmuje poziomą rozpiętość sześciu pikseli, w porównaniu z pięcioma pikselami postaci miana . Jednocześnie jednak dolna prawa krzywa radykalnej kobiety rozciąga się na zewnątrz tylko o jeden piksel dalej w postaci miana , a w postaci Juan ten skok w ogóle się nie rozciąga.

Znaki bitmapowe dla juana (娟, pełen wdzięku) i mian (娩, do dostarczenia) z czcionki Sinotype III, odtworzone przez autora.

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

W całej czcionce ten poziom precyzji był raczej regułą niż wyjątkiem.

Kiedy zestawimy szkice rysunków bitmapowych z ich ostatecznymi formami, zobaczymy, że wprowadzono więcej zmian. W wersji roboczej okrągły (Luo, zebrać , Internet ), na przykład lewy dolny skok rozciąga się w dół pod idealnym kątem 45°, zanim zwęża się do cyfrowej wersji suwu. Jednak w ostatecznej wersji krzywa została spłaszczona, zaczynając od 45°, ale potem wyrównując się.

Porównanie dwóch wersji roboczych postaci luo (罗, zbieranie, sieć).

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Mimo pozornie małej przestrzeni, w której projektanci musieli pracować, musieli dokonać oszałamiającej liczby wyborów. Każda z tych decyzji wpłynęła na każdą inną, którą podjęli dla określonej postaci, ponieważ dodanie nawet jednego piksela często zmieniało ogólną równowagę poziomą i pionową.

Bezlitosny rozmiar siatki wpłynął na pracę projektantów w inny, nieoczekiwany sposób. Najwyraźniej widzimy to w diabelskim problemie osiągnięcia symetrii. Układy symetryczne — obfitujące w chińskie znaki — były szczególnie trudne do odwzorowania w strukturach o niskiej rozdzielczości, ponieważ zgodnie z zasadami matematyki tworzenie symetrii wymaga nieparzystych stref przestrzennych. Siatki bitmapowe o równych wymiarach (takie jak siatka 16 na 16) uniemożliwiały symetrię. GARF zdołał osiągnąć symetrię, w wielu przypadkach wykorzystując tylko część całej siatki: tylko region 15 na 15 w całej siatce 16 na 16. To jeszcze bardziej zmniejszyło ilość użytecznej przestrzeni.

Symetria i asymetria w znakach shan (山, mocowanie), zhong (中, środek), ri (日, słońce) i tian (田, pole).

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Historia staje się jeszcze bardziej złożona, gdy zaczniemy porównywać czcionki bitmapowe stworzone przez różne firmy lub twórców dla różnych projektów. Rozważmy rodnik wodny (氵), który pojawił się w czcionce Sinotype III (poniżej i po prawej), w przeciwieństwie do innej wczesnej chińskiej czcionki stworzonej przez H.C. Tien (po lewej), chińsko-amerykański psychoterapeuta i przedsiębiorca, który eksperymentował z chińskimi komputerami w latach 70. i 80. XX wieku.

Porównanie rodnika wodnego (氵) występującego w czcionce Sinotype III (po prawej) z wczesną chińską czcionką stworzoną przez H.C. Tien (po lewej).

KOLEKCJA LOUIS ROSENBLUM, KOLEKCJE SPECJALNE BIBLIOTEKI UNIWERSYTETU STANFORD

Choć powyższe przykłady mogą się wydawać pomniejsze, każdy z nich reprezentował kolejną (spośród tysięcy) decyzję, którą zespół projektowy GARF musiał podjąć, czy to na etapie projektowania, czy digitalizacji.

Oczywiście niska rozdzielczość nie utrzymywała się długo na niskim poziomie. Postępy obliczeniowe doprowadziły do ​​powstania coraz gęstszych map bitowych, coraz szybszych szybkości przetwarzania i coraz niższych kosztów pamięci. W dzisiejszych czasach rozdzielczości 4K, wyświetlaczy siatkówki i nie tylko, może być trudno docenić kunszt – zarówno estetyczny, jak i techniczny – który wykorzystano w tworzeniu wczesnych chińskich czcionek bitmapowych, tak ograniczonych, jak były. Ale właśnie takie rozwiązywanie problemów ostatecznie sprawiło, że komputery, nowe media i internet stały się dostępne dla jednej szóstej światowej populacji.

Tom Mullaney jest profesorem historii Chin na Uniwersytecie Stanforda, stypendystą Guggenheima oraz Katedrą Technologii i Społeczeństwa Kluge w Bibliotece Kongresu. Jest autorem lub głównym redaktorem sześciu książek, w tym Chińska maszyna do pisania , Twój komputer się pali , a nadchodzące Chiński komputer — pierwsza kompleksowa historia informatyki w języku chińskim.

ukryć