SDF- und MSDF-Text: Glyphenkanten über alle Anzeigegrössen erhalten

Eine Kontur speichern, daraus die Abdeckung rekonstruieren

Ein Signed Distance Field speichert nicht direkt die Pixelabdeckung, sondern den Abstand zur Kontur einer Form. Ein Shader rechnet diesen Abstand in die Deckkraft um, die für die dargestellte Kante passt. Dadurch bleibt ein Glyphenatlas über verschiedene Grössen hinweg brauchbar, und Konturlinien sowie weitere distanzbasierte Effekte werden möglich. Die ursprüngliche Arbeit von Valve beschreibt diese Darstellung und ihre Grenzen an scharfen Ecken. [1]

Den Decoder auf den Atlas abstimmen

Ein herkömmliches SDF verwendet einen einzigen Distanzkanal. MSDF verteilt unterschiedliche Kanten auf mehrere Kanäle und rekonstruiert die Distanz über deren Median, wodurch Ecken besser erhalten bleiben. Die Kanäle enthalten numerische Daten und dürfen keiner sRGB-Farbkonvertierung unterzogen werden. Ausserdem benötigt der Decoder den kodierten Distanzbereich in Ausgabepixeln; eine feste Kantenweichheit in Textureinheiten verändert das Erscheinungsbild, sobald der Text skaliert wird. [2]

Metriken und Koordinatenkonventionen des Generators unverändert übernehmen. Glyphenbegrenzung, Vorschub (Advance) und Lage der Grundlinie sind verschiedene Grössen. Ein eng anliegendes Rechteck um den sichtbaren Bereich ersetzt die Layout-Metriken nicht.

Rechenbeispiel: einen Kantenwert dekodieren

Angenommen, ein beispielhafter MSDF-Wert lautet (0.49, 0.54, 0.56). Sein Median ist 0,54. Liegt die Kontur bei 0,5 und beträgt der Distanzbereich 8 Ausgabepixel, ergibt sich als vorzeichenbehafteter Bildschirmabstand (0.54 - 0.5) * 8 = 0.32 Pixel.

Mit der einfachen Rekonstruktion opacity = clamp(distance + 0.5, 0, 1) erhält man eine Deckkraft von 0,82. Diese Rechnung setzt positive Distanzen innerhalb der Glyphe und die genannte Kodierung voraus. Sie dient zur Überprüfung des Decoders und ist keine allgemeingültige Filterwahl. Ändert sich die Textgrösse, muss der Bereich in Ausgabepixeln angepasst werden; wird der alte Wert beibehalten, verändert sich die Kantenweichheit, obwohl der Atlaswert gleich bleibt.

Den gesamten Textpfad prüfen

Mit wenigen Glyphen beginnen, die Kurven, spitze Ecken und schmale Striche enthalten. Diese in der kleinsten und der grössten vorgesehenen Grösse begutachten und anschliessend unter Perspektive, falls das Spiel Beschriftungen im World Space verwendet. Gefüllte Glyphen vergleichen, bevor Konturen oder Schatten aktiviert werden. Atlas-Ränder für den kodierten Distanzbereich, die Filterung und die gewünschten Effekte reservieren, damit benachbarte Glyphen nicht ineinander überlaufen.

Danach vollständige Zeichenketten testen. Text-Shaping ordnet Zeichenfolgen passende Glyphenformen und -positionen zu und bleibt eine eigenständige Anforderung. HarfBuzz bietet Shaping für mehrere Schriftsysteme. [3] Kombinierende Zeichen, Ligaturen und die tatsächlich ausgelieferten Schriftsysteme einbeziehen und Fallback-Schriften sowie das Verhalten bei fehlenden Glyphen überprüfen.

Die verbleibenden Grenzen kennen

Distanzfelder bleiben abgetastete Darstellungen. Kleine Punzen, dünne Striche und starke Verkleinerung können Details verlieren; mehr Kantenweichheit stellt ein fehlendes Merkmal nicht wieder her. Breite Konturen können den gespeicherten Distanzbereich überschreiten. Die Lesbarkeit in der endgültigen Anzeigegrösse beurteilen und dort, wo ein anderer Rasterisierungsweg bessere kleine Schrift liefert, diesen verwenden. Speicherbedarf des Atlas und Aktualisierungsverhalten beobachten, wenn der unterstützte Glyphenumfang wächst.

Quellen

• [1] Improved Alpha-Tested Magnification for Vector Textures and Special Effects — Chris Green, Valve.
• [2] msdfgen: Multi-channel signed distance field generator — Viktor Chlumsky, Originalimplementierung.
• [3] What does HarfBuzz do? — HarfBuzz-Mitwirkende, offizielles Handbuch.