Rastérisation des polices | Solution API pour .NET
Qu’est-ce que la rastérisation des polices ?
La rastérisation des polices est, en termes simples, la conversion de polices vectorielles (telles que les polices TrueType ou OpenType) en une image bitmap ou raster. L’image peut ensuite être affichée sur un écran ou imprimée sur papier. Ainsi, le but de la rastérisation des polices peut être expliqué par la comparaison de deux types de polices en fonction des graphiques avec lesquels elles sont créées.
Les polices vectorielles sont définies à l’aide d’équations mathématiques et sont évolutives, elles évoluent donc sans perte de qualité. Cependant, les écrans raster (tels que les écrans d’ordinateur) et les imprimantes nécessitent des images basées sur les pixels, les polices vectorielles doivent donc être rastérisées pour être affichées ou imprimées.
Le processus de rastérisation des polices implique l’analyse des données vectorielles et la détermination des pixels appropriés à utiliser pour créer une image bitmap représentant la police à une taille et une résolution spécifiques. Différentes techniques de rastérisation peuvent donner différents niveaux de qualité à l’image de police résultante.
Pourquoi rastériser les polices ?
Il existe plusieurs raisons de convertir les polices vectorielles en polices bitmap :
- Création d’images ou de graphiques à partager sur différents appareils ou plates-formes. Un format basé sur les pixels peut être visualisé de manière cohérente quels que soient les paramètres de police ou le logiciel utilisé.
- Amélioration des performances dans certaines applications. Les polices vectorielles nécessitent souvent beaucoup de puissance de traitement pour le rendu, en particulier dans les graphiques ou les animations complexes. Les polices raster peuvent réduire les demandes de calcul et améliorer les performances.
- Création d’effets visuels ou d’éléments de conception spécifiques. En convertissant les polices au format bitmap, les concepteurs peuvent manipuler l’image résultante de différentes manières. Par exemple, vous pouvez ajouter une texture ou appliquer des filtres aux polices.
Types de rastérisation
Il existe deux principaux types de rastérisation : la rastérisation logicielle et la rastérisation matérielle.
La rastérisation logicielle fait référence au processus de rastérisation de graphiques à l’aide du CPU (unité centrale de traitement) d’un ordinateur. Cela se fait en convertissant des graphiques ou des polices vectorielles en images bitmap. Ce type est souvent utilisé dans les applications logicielles où un rendu de haute qualité est nécessaire. La rastérisation logicielle peut être plus lente que la rastérisation matérielle, car elle dépend de la capacité de traitement du processeur.
La rastérisation matérielle nécessite du matériel spécialisé (tel que des cartes graphiques ou des GPU) pour pixelliser les graphiques. Ce type de rastérisation est beaucoup plus rapide que la rastérisation logicielle car il décharge une grande partie du traitement sur le matériel dédié. Il est principalement utilisé dans les jeux vidéo et autres applications gourmandes en graphiques.
Méthodes de rastérisation
Il existe deux approches différentes pour créer des images numériques (ou des polices dans notre cas) : les méthodes de rastérisation basées sur les pixels et sur les vecteurs. Comparons-les dans le tableau.
| Basées sur les pixels | Basées sur les vecteurs |
|---|---|
| Les images sont constituées de pixels individuels, chacun avec une valeur de couleur spécifique. | Les images sont constituées de formes et de lignes mathématiques. |
| Les images dépendent de la résolution, - elles sont constituées d’un nombre fixe de pixels et peuvent perdre en qualité si elles sont mises à l’échelle. | Les images sont indépendantes de la résolution, - elles peuvent être mises à l’échelle sans perte de qualité. |
| Les images basées sur les pixels sont plus adaptées aux images complexes et détaillées, telles que les photographies ou les illustrations très détaillées. | Les images vectorielles sont plus adaptées aux images simples et géométriques, telles que les logos ou les icônes. |
| Les images sont créées à l’aide de la rastérisation, en utilisant la conversion de données vectorielles en un format basé sur les pixels. | Les images sont déjà dans un format mathématique. |
| Les images basées sur des pixels nécessitent plus de mémoire et de puissance de traitement pour être créées et affichées. | Les images vectorielles nécessitent moins de mémoire et de puissance de traitement. |
Algorithmes de rastérisation des polices
Le processus de rastérisation implique différents algorithmes qui travaillent ensemble pour créer une représentation lisible et de haute qualité de la police. Les plus utilisés d’entre eux sont :
- Traitement des glyphes. Ici, chaque caractère de la police est décomposé en une série de courbes et de lignes qui peuvent être représentées sous forme de vecteurs.
- Ajustement de courbe. Cet algorithme utilise des techniques mathématiques pour approximer les courbes des données de glyphe avec une série de lignes droites. Cela vous permet de créer un contour fluide des personnages.
- Indice. Il ajuste le positionnement de chaque glyphe pour garantir qu’il s’aligne avec la grille de pixels sur l’écran. En conséquence, nous obtenons un texte plus net et plus lisible.
- Anti-aliasing ou lissage des polices. Vous pouvez comprendre d’après son nom que l’algorithme lisse les bords des caractères de la police. Cela améliore également la lisibilité du texte.
- Rendu sous-pixel. Cet algorithme utilise les informations de couleur pour augmenter la résolution effective de l’écran afin de créer un rendu de police encore plus net et plus précis dans les écrans modernes.
Ces algorithmes créent ensemble une représentation de haute qualité de la police. Ils prennent en compte des facteurs tels que la résolution de l’appareil, la taille de la police, ainsi que la numérisation et la clarté du texte obtenu.
Comment la rastérisation des polices interagit-elle avec les technologies d’affichage ?
La façon dont les polices sont rastérisées a un impact différent sur la façon dont elles apparaissent sur différentes technologies d’affichage. Les plus connus d’entre eux sont les écrans CRT, LCD et OLED. Découvrons comment la rastérisation affecte chacune de ces technologies :
Écrans CRT (tube à rayons cathodiques) : Il s’agit de technologies d’affichage plus anciennes qui utilisent un faisceau d’électrons pour afficher des images. Lorsque les polices sont rastérisées pour les écrans CRT, elles peuvent apparaître légèrement floues. Cela est dû à la façon dont le faisceau d’électrons balaie l’écran. Mais comme ces écrans ont des résolutions inférieures à celles des technologies d’affichage modernes, les techniques d’indication de police et de rastérisation pour des résolutions inférieures peuvent s’avérer plus efficaces.
Écrans OLED (Organic Light Emitting Diode) : Il s’agit d’une technologie d’affichage plus récente qui utilise des composés organiques pour émettre de la lumière. Lorsque les polices sont rastérisées pour de tels écrans, elles peuvent sembler très nettes et claires en raison de leur densité de pixels élevée. L’inconvénient des écrans OLED est qu’ils peuvent être plus sensibles aux rémanences ou à la rétention d’image. Cela peut amener les images statiques, y compris le texte, à laisser une image fantomatique sur l’écran.
Écrans LCD (Liquid Crystal Display) : Il s’agit de la technologie d’affichage moderne la plus courante. Lorsque les polices sont rastérisées pour de tels écrans, elles peuvent paraître plus nettes et plus définies que sur les écrans CRT. Cependant, les écrans LCD ont une grille de pixels fixe. Cela signifie que les polices peuvent apparaître irrégulières ou ressembler à des pixels si elles ne sont pas pixellisées à la bonne résolution.
Technologie ClearType
ClearType est une technologie de lissage des polices de Microsoft conçue pour augmenter la lisibilité du texte sur les écrans LCD. La technologie utilise une technique de rendu sous-pixel qui ajoute des détails supplémentaires aux bords des caractères, les rendant ainsi plus nets et plus distincts.
ClearType analyse les caractéristiques individuelles des écrans LCD pour découvrir les paramètres optimaux pour le lissage des polices. Ces paramètres sont ensuite utilisés pour ajuster le rendu sous-pixel des polices. Cela contribue à améliorer la qualité globale et la lisibilité du texte à l’écran.
Technologie FreeType
FreeType est un moteur de rendu de polices utilisé pour restituer TrueType, OpenType et d’autres formats de police. Il s’agit d’une bibliothèque de logiciels open source qui fournit une interface indépendante de la plate-forme pour le rendu des polices sur divers appareils et systèmes d’exploitation.
L’une des principales caractéristiques de FreeType est sa prise en charge du rendu sous-pixel, qui utilise les informations de couleur des sous-pixels individuels sur un écran LCD pour améliorer la netteté et la clarté du texte. Il prend également en charge des fonctionnalités de police telles que les ligatures, le crénage et les indications, qui améliorent la qualité du rendu du texte. FreeType est utilisé dans de nombreuses applications et systèmes d’exploitation populaires, notamment Android, Linux et Firefox. Il est également utilisé dans de nombreux moteurs de jeux et autres logiciels nécessitant un rendu de polices de haute qualité.
En résumé, les techniques de rastérisation des polices et les indications de police sont importantes pour restituer clairement les polices sur tous les types d’écrans. Les techniques optimales varient en fonction de la technologie d’affichage utilisée. C’est pourquoi les concepteurs de polices doivent expérimenter différentes techniques pour trouver les meilleurs résultats pour un affichage spécifique.
Impact de la rastérisation des polices sur les performances
La rastérisation des polices a un impact sur les performances, en particulier lors du rendu du texte dans des applications en temps réel telles que les jeux vidéo ou les navigateurs Web. Le tableau ci-dessous explique quelques façons d’optimiser le processus pour plus de rapidité et d’efficacité :
| Méthode d’optimisation | Description et impact |
|---|---|
| Mise en cache | Technique qui stocke les polices précédemment rastérisées en mémoire. De ce fait, elles peuvent être rapidement récupérées et réutilisées. La mise en cache réduit considérablement le temps nécessaire à la rastérisation des polices et améliore les performances globales. |
| Rendu sous-pixel | Il utilise les sous-pixels individuels d’un écran LCD pour améliorer la netteté et la clarté du texte. Cette technique peut nécessiter beaucoup de calculs, mais elle peut être optimisée. Pour cela, appliquez le rendu sous-pixel à des tailles de police spécifiques ou utilisez des tables de rendu sous-pixel précalculées. |
| Simplification des contours | Pour simplifier les contours des polices, vous devez réduire le nombre de points de contrôle ou convertir les courbes en lignes droites. Cela accélère la rastérisation et diminue la quantité de mémoire requise pour stocker les données de police. |
| Pré-rastérisation | Elle rastérise les polices à des tailles spécifiques et les stocke en mémoire. Cela réduit le coût de calcul de la rastérisation des polices au moment de l’exécution, mais peut également augmenter l’utilisation de la mémoire. |
| Multi-threading | Cette méthode utilise plusieurs cœurs de processeur pour rastériser les polices simultanément. Cela améliore les performances en parallélisant le processus. |
| Accélération matérielle | Des matériels graphiques tels que les GPU sont parfois utilisés pour accélérer la rastérisation des polices. Pour cela, le calcul est déchargé sur du matériel spécialisé. L’accélération matérielle peut améliorer considérablement les performances, mais nécessite le support du système d’exploitation et des pilotes graphiques. |
Comme nous pouvons le constater, la rastérisation a un impact sur les performances. Il existe plusieurs techniques qui peuvent être utilisées pour l’optimiser en termes de vitesse et d’efficacité et les techniques optimales varient en fonction de l’application spécifique et du matériel utilisé.
Développements futurs potentiels en matière de rastérisation des polices
Même si la rastérisation des polices a considérablement progressé au fil des années, il existe encore un potentiel de développement dans ce domaine. Soulignons quelques développements futurs potentiels dans ce domaine :
- Rendu des sous-pixels : Cette technique ajuste la position des sous-pixels pour améliorer la résolution perçue de la police. À mesure que les écrans obtiennent une résolution plus élevée et que les techniques de rendu sous-pixel deviennent plus avancées, elles pourraient devenir encore plus efficaces.
- Apprentissage automatique : Les réseaux de neurones pourraient être entraînés afin de mieux reconnaître et restituer les polices. Cela peut conduire à un rendu des polices multiplateformes plus précis et plus cohérent. Amélioration de l’anticrénelage : même si les techniques d’anticrénelage actuelles sont efficaces, il reste encore beaucoup à améliorer. Il pourrait être optimisé pour réduire le flou et maintenir la clarté de la police.
- Polices variables est une toute nouvelle technologie qui permet d’ajuster dynamiquement les polices en fonction des préférences de l’utilisateur ou des capacités de l’appareil. Le développement de cette technique pourrait permettre un meilleur contrôle des propriétés de la police, telles que le poids, la largeur et l’espacement.
- Amélioration des indications : À mesure que les écrans deviennent de plus haute résolution et plus complexes, des techniques d’indications pourraient être développées pour maintenir la lisibilité des polices sur une gamme plus large d’appareils et de plates-formes.
Tous ces futurs développements potentiels visent à obtenir un rendu des polices encore plus précis et cohérent ainsi qu’une meilleure lisibilité et clarté multiplateforme des textes.
Conclusion
Les polices raster sont des polices créées avec des images ou des bitmaps basés sur des pixels.
La rastérisation des polices est une étape critique dans le rendu du texte sur les appareils numériques. Cela peut également avoir un impact significatif sur la lisibilité et la clarté du texte. Il convient de mentionner que différentes techniques de rastérisation peuvent donner différents niveaux de qualité à l’image de police résultante.