[doc] Add section on `smooth' hinting.
[ttfautohint.git] / doc / ttfautohint-1.pandoc
blob7efd6e23b691ddef46230a1b10d688b0fd89248e
1 % ttfautohint
2 % Werner Lemberg
5 <!--
6   Copyright (C) 2011-2014 by Werner Lemberg.
8   This file is part of the ttfautohint library, and may only be used,
9   modified, and distributed under the terms given in `COPYING'.  By
10   continuing to use, modify, or distribute this file you indicate that you
11   have read `COPYING' and understand and accept it fully.
13   The file `COPYING' mentioned in the previous paragraph is distributed
14   with the ttfautohint library.
15 -->
19 Introduction
20 ============
22 **ttfautohint** is a library written in\ C that takes a TrueType font as
23 the input, removes its bytecode instructions (if any), and returns a new
24 font where all glyphs are bytecode hinted using the information given by
25 FreeType's auto-hinting module.  The idea is to provide the excellent
26 quality of the auto-hinter on platforms that don't use FreeType.
28 The library has a single API function, `TTF_autohint`, which is described
29 [below](#the-ttfautohint-api).
31 Bundled with the library there are two front-end programs, [`ttfautohint`
32 and `ttfautohintGUI`](#ttfautohint-and-ttfautohintgui), being a command line
33 program and an application with a Graphics User Interface (GUI),
34 respectively.
37 What exactly are hints?
38 -----------------------
40 To cite [Wikipedia](http://en.wikipedia.org/wiki/Font_hinting):
42 > **Font hinting** (also known as **instructing**) is the use of
43 > mathematical instructions to adjust the display of an outline font so that
44 > it lines up with a rasterized grid.  At low screen resolutions, hinting is
45 > critical for producing a clear, legible text.  It can be accompanied by
46 > antialiasing and (on liquid crystal displays) subpixel rendering for
47 > further clarity.
49 and Apple's [TrueType Reference
50 Manual](https://developer.apple.com/fonts/TTRefMan/RM03/Chap3.html#features):
52 > For optimal results, a font instructor should follow these guidelines:
54 >  - At small sizes, chance effects should not be allowed to magnify small
55 >    differences in the original outline design of a glyph.
57 >  - At large sizes, the subtlety of the original design should emerge.
60 In general, there are three possible ways to hint a glyph.
62  1. The font contains hints (in the original sense of this word) to guide
63     the rasterizer, telling it which shapes of the glyphs need special
64     consideration.  The hinting logic is partly in the font and partly in
65     the rasterizer.  More sophisticated rasterizers are able to produce
66     better rendering results.
68     This is how Type\ 1 and CFF hints work.
70  2. The font contains exact instructions (also called *bytecode*) on how to
71     move the points of its outlines, depending on the resolution of the
72     output device, and which intentionally distort the (outline) shape to
73     produce a well-rasterized result.  The hinting logic is in the font;
74     ideally, all rasterizers simply process these instructions to get the
75     same result on all platforms.
77     This is how TrueType hints work.
79  3. The font gets auto-hinted (at run-time).  The hinting logic is
80     completely in the rasterizer.  No hints in the font are used or needed;
81     instead, the rasterizer scans and analyzes the glyphs to apply
82     corrections by itself.
84     This is how FreeType's auto-hinter works; see
85     [below](#background-and-technical-details) for more.
88 What problems can arise with TrueType hinting?
89 ----------------------------------------------
91 While it is relatively easy to specify PostScript hints (either manually or
92 by an auto-hinter that works at font creation time), creating TrueType
93 hints is far more difficult.  There are at least two reasons:
95   - TrueType instructions form a programming language, operating at a very
96     low level.  They are comparable to assembler code, thus lacking all
97     high-level concepts to make programming more comfortable.
99     Here an example how such code looks like:
101     ```
102         SVTCA[0]
103         PUSHB[ ]  /* 3 values pushed */
104         18 1 0
105         CALL[ ]
106         PUSHB[ ]  /* 2 values pushed */
107         15 4
108         MIRP[01001]
109         PUSHB[ ]  /* 3 values pushed */
110         7 3 0
111         CALL[ ]
112     ```
114     Another major obstacle is the fact that font designers usually aren't
115     programmers.
117   - It is very time consuming to manually hint glyphs.  Given that the
118     number of specialists for TrueType hinting is very limited, hinting a
119     large set of glyphs for a font or font family can become very expensive.
122 Why ttfautohint?
123 ----------------
125 The ttfautohint library brings the excellent quality of FreeType rendering
126 to platforms that don't use FreeType, yet require hinting for text to look
127 good -- like Microsoft Windows.  Roughly speaking, it converts the glyph
128 analysis done by FreeType's auto-hinting module to TrueType bytecode.
129 Internally, the auto-hinter's algorithm resembles PostScript hinting
130 methods; it thus combines all three hinting methods discussed
131 [previously](#what-exactly-are-hints).
133 The simple interface of the front-ends (both on the command line and with
134 the GUI) allows quick hinting of a whole font with a few mouse clicks or a
135 single command on the prompt.  As a result, you get better rendering results
136 with web browsers, for example.
138 Across Windows rendering environments today, fonts processed with
139 ttfautohint look best with ClearType enabled.  This is the default for
140 Windows\ 7.  Good visual results are also seen in recent MacOS\ X versions
141 and GNU/Linux systems (including Android, ChromeOS, and other mobile
142 operating systems) that use FreeType for rendering glyphs.
144 The goal of the project is to generate a 'first pass' of hinting that font
145 developers can refine further for ultimate quality.
148 'Smooth' hinting
149 ----------------
151 Fundamentally, there are two approaches to hinting. The older approach,
152 let's call it 'sharp', popular when text was rendered in pure
153 black-and-white, was to make all stems round to full pixels so that in a
154 text line, all stems would be either one pixel or (at a larger point size)
155 two pixels.  When grayscale antialiasing came about, this approach actually
156 started harming the rendering rather than helping it, because the horizontal
157 and vertical stems would render very dark but round or diagonal stems would
158 render very light.
160 So a new approach was developed, let's call it 'fuzzy', where all stems and
161 other elements are equalized so that in grayscale (or ClearType) rendering,
162 they all are of roughly equal color.  This means that stems are not rounded
163 to full pixels but in fact to fractions of a pixel.  However, with
164 black-and-white renderers, this approach yields poor results because in
165 black-and-white you cannot render a fraction of a pixel, so some stems
166 become one pixel and some become two.
168 The TrueType autohinters in [FontForge] and [FontLab Studio], to name two
169 well-known font editors, take the 'sharp' approach, while the TrueType
170 autohinter in ttfautohint takes the 'fuzzy' approach.
172 In theory, a hybrid approach is possible, using TrueType conditional hints:
173 If the rasterizer is black-and-white, 'sharp' rendering could happen, while
174 if the rasterizer is ClearType, the 'fuzzy' rendering could be used.  It is
175 not intended to add black-and-white auto-hinting to ttfautohint.  However,
176 it is planned to develop an interface so that ttfautohint can cooperate with
177 font editors, providing this hybrid hinting.
181 `ttfautohint` and `ttfautohintGUI`
182 ==================================
184 On all supported platforms (GNU/Linux, Windows, and Mac OS\ X), the GUI
185 looks quite similar; the used toolkit is [Qt], which in turn uses the
186 platform's native widgets.
188 ![`ttfautohintGUI` on GNU/Linux running KDE](img/ttfautohintGUI.png)
190 Both the GUI and console version share the same features, to be discussed in
191 the next subsection.
193 **Warning: ttfautohint cannot always process a font a second time.**
194 If the font contains composite glyphs, and [option `-c`](#hint-composites)
195 is used, reprocessing with ttfautohint will fail.  For this reason it is
196 strongly recommended to *not* delete the original, unhinted font so that you
197 can always rerun ttfautohint.
200 Calling `ttfautohint`
201 ---------------------
204     ttfautohint [OPTION]... [IN-FILE [OUT-FILE]]
207 The TTY binary, `ttfautohint`, works like a Unix filter, this is, it reads
208 data from standard input if no input file name is given, and it sends its
209 output to standard output if no output file name is specified.
211 A typical call looks like the following.
214     ttfautohint -v -f latn foo.ttf foo-autohinted.ttf
217 For demonstration purposes, here the same using a pipe and redirection.
218 Note that Windows's default command line interpreter, `cmd.exe`, doesn't
219 support piping with binary files, unfortunately.
222     cat foo.ttf | ttfautohint -v -f latn > foo-autohinted.ttf
226 Calling `ttfautohintGUI`
227 ------------------------
230     ttfautohintGUI [OPTION]...
233 `ttfautohintGUI` doesn't send any output to a console; however, it accepts
234 the same command line options as `ttfautohint`, setting default values for
235 the GUI.
238 Options
239 -------
241 Long options can be given with one or two dashes, and with and without an
242 equal sign between option and argument.  This means that the following forms
243 are acceptable: `-foo=`*bar*, `--foo=`*bar*, `-foo`\ *bar*, and
244 `--foo`\ *bar*.
246 Below, the section title refers to the command's label in the GUI (if
247 applicable), then comes the name of the corresponding long command line
248 option and its short equivalent, followed by a description.
250 Background and technical details on the meaning of the various options are
251 given [afterwards](#background-and-technical-details).
253 ### Hint Set Range Minimum, Hint Set Range Maximum
255 See '[Hint Sets](#hint-sets)' for a definition and explanation.
257 `--hinting-range-min=`*n*, `-l`\ *n*
258 :   The minimum PPEM value (in pixels) at which hint sets are created.  The
259     default value for *n* is\ 8.
261 `--hinting-range-max=`*n*, `-r`\ *n*
262 :   The maximum PPEM value (in pixels) at which hint sets are created.  The
263     default value for *n* is 50.
265 Increasing the range given by `-l` and `-r` normally makes the font's
266 bytecode larger.
268 ### Default Script
270 `--default-script=`*s*, `-D`\ *s*
271 :   Set default script to tag *s*, which is a string consisting of four
272     lowercase characters like `latn` or `dflt`.  It is needed to specify the
273     OpenType default script: After applying all features that are handled
274     specially (like small caps or superscript), ttfautohint uses this value
275     for the remaining features.  The default value is `latn`.  See
276     [below](#opentype-features) for more details.
278 ### Fallback Script
280 `--fallback-script=`*s*, `-f`\ *s*
281 :   Set fallback script to tag *s*, which is a string consisting of four
282     characters like `latn` or `dflt`.  It gets used for for all glyphs that
283     can't be assigned to a script automatically.  See [below](#scripts) for
284     more details.
286 ### Hinting Limit
288 `--hinting-limit=`*n*, `-G`\ *n*
289 :   The *hinting limit* is the PPEM value (in pixels) where hinting gets
290     switched off (using the `INSTCTRL` bytecode instruction, not the `gasp`
291     table data); it does not influence the file size.  The default value for
292     *n* is 200, which means that the font is not hinted for PPEM values
293     larger than 200.
295     Note that hinting in the range 'hinting-range-max' up to 'hinting-limit'
296     uses the hinting configuration for 'hinting-range-max'.
298     To omit a hinting limit, use `--hinting-limit=0` (or check the 'No
299     Hinting Limit' box in the GUI).  Since this causes internal math
300     overflow in the rasterizer for large pixel values (>\ 1500px approx.) it
301     is strongly recommended to not use this except for testing purposes.
303 ### x Height Increase Limit
305 `--increase-x-height=`*n*, `-x`\ *n*
306 :   Normally, ttfautohint rounds the x\ height to the pixel grid, with a
307     slight preference for rounding up (to use the terminology of TrueType's
308     'Super Round' bytecode instruction, the threshold is 5/8px).  If this
309     flag is set, values in the range 6\ PPEM to *n*\ PPEM are much more
310     often rounded up (setting the threshold to 13/16px).  The default value
311     for *n* is 14.  Use this flag to increase the legibility of small sizes
312     if necessary; you might get weird rendering results otherwise for glyphs
313     like 'a' or 'e', depending on the font design.
315     To switch off this feature, use `--increase-x-height=0` (or check the
316     'No x\ Height Increase' box in the GUI).  To switch off rounding the
317     x\ height to the pixel grid in general, either partially or completely,
318     see '[x Height Snapping Exceptions](#x-height-snapping-exceptions)'.
320     The following images again use the font 'Mertz Bold'.
322     ![At 17px, without option `-x` and '`-w ""`', the hole in glyph 'e'
323       looks very grey in the FontForge snapshot, and the GDI ClearType
324       rendering (which is the default on older Windows versions) fills it
325       completely with black because it uses B/W rendering along the y\ axis.
326       FreeType's 'light' autohint mode (which corresponds to ttfautohint's
327       'smooth' stem width algorithm) intentionally aligns horizontal lines
328       to non-integer (but still discrete) values to avoid large glyph shape
329       distortions.](img/e-17px-x14.png)
331     ![The same, this time with option `-x 17` (and
332       '`-w ""`').](img/e-17px-x17.png)
334 ### x Height Snapping Exceptions
336 `--x-height-snapping-exceptions=`*string*, `-X`\ *string*
337 :   A list of comma separated PPEM values or value ranges at which no
338     x\ height snapping shall be applied.  A value range has the form
339     *value*~1~`-`*value*~2~, meaning *value*~1~\ <= PPEM <=\ *value*~2~.
340     *value*~1~ or *value*~2~ (or both) can be missing; a missing value is
341     replaced by the beginning or end of the whole interval of valid PPEM
342     values, respectively (6\ to 32767).  Whitespace is not significant;
343     superfluous commas are ignored, and ranges must be specified in
344     increasing order.  For example, the string `"7-9, 11, 13-"` means the
345     values 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15, etc.  Consequently, if the supplied
346     argument is `"-"`, no x\ height snapping takes place at all.  The
347     default is the empty string (`""`), meaning no snapping exceptions.
349     Normally, x\ height snapping means a slight increase in the overall
350     vertical glyph size so that the height of lowercase glyphs gets aligned
351     to the pixel grid (this is a global feature, affecting *all* glyphs of a
352     font).  However, having larger vertical glyph sizes is not always
353     desired, especially if it is not possible to adjust the `usWinAscent`
354     and `usWinDescent` values from the font's `OS/2` table so that they are
355     not too tight.  See '[Windows Compatibility](#windows-compatibility)'
356     for more details.
358 ### Fallback Stem Width
360 `--fallback-stem-width=`*n*, `-H`\ *n*
361 :   Set the horizontal stem width (hinting) value for all scripts that lack
362     proper standard characters in the font.  The value is given in font
363     units and must be a positive integer.  If not set, ttfautohint uses a
364     hard-coded default (50\ units at 2048 units per EM, and linearly scaled
365     for other UPEM values, for example 24\ units at 1000 UPEM).
367     For symbol fonts, you need option `--fallback-script` too (to set up a
368     script at all).
370     In the GUI, uncheck the 'Default Fallback Stem Width' box to activate
371     this feature.
373 ### Windows Compatibility
375 `--windows-compatibility`, `-W`
376 :   This option makes ttfautohint add two artificial blue zones, positioned
377     at the `usWinAscent` and `usWinDescent` values (from the font's `OS/2`
378     table).  The idea is to help ttfautohint so that the hinted glyphs stay
379     within this horizontal stripe since Windows clips everything falling
380     outside.
382     There is a general problem with tight values for `usWinAscent` and
383     `usWinDescent`; a good description is given in the [Vertical Metrics
384     How-To](http://typophile.com/node/13081).  Additionally, there is a
385     special problem with tight values if used in combination with
386     ttfautohint because the auto-hinter tends to slightly increase the
387     vertical glyph dimensions at smaller sizes to improve legibility.  This
388     enlargement can make the heights and depths of glyphs exceed the range
389     given by `usWinAscent` and `usWinDescent`.
391     If ttfautohint is part of the font creation tool chain, and the font
392     designer can adjust those two values, a better solution instead of using
393     option `-W` is to reserve some vertical space for 'padding': For the
394     auto-hinter, the difference between a top or bottom outline point before
395     and after hinting is less than 1px, thus a vertical padding of 2px is
396     sufficient.  Assuming a minimum hinting size of 6ppem, adding two pixels
397     gives an increase factor of 8÷6 = 1.33.  This is near to the default
398     baseline-to-baseline distance used by TeX and other sophisticated text
399     processing applications, namely 1.2×designsize, which gives satisfying
400     results in most cases.  It is also near to the factor 1.25 recommended
401     in the abovementioned how-to.  For example, if the vertical extension of
402     the largest glyph is 2000 units (assuming that it approximately
403     represents the designsize), the sum of `usWinAscent` and `usWinDescent`
404     could be 1.25×2000 = 2500.
406     In case ttfautohint is used as an auto-hinting tool for fonts that can
407     be no longer modified to change the metrics, option `-W` in combination
408     with '`-X "-"`' to suppress any vertical enlargement should prevent
409     almost all clipping.
411 ### Adjust Subglyphs
413 `--adjust-subglyphs`, `-p`
414 :   *Adjusting subglyphs* makes a font's original bytecode be applied to all
415     glyphs before it is replaced with bytecode created by ttfautohint.  This
416     makes only sense if your font already has some hints in it that modify
417     the shape even at EM size (normally 2048px); in particular, some CJK
418     fonts need this because the bytecode is used to scale and shift
419     subglyphs (hence the option's long name).  For most fonts, however, this
420     is not the case.
422 ### Hint Composites
424 `--composites`, `-c`
425 :   By default, the components of a composite glyph get hinted separately.
426     If this flag is set, the composite glyph itself gets hinted (and the
427     hints of the components are ignored).  Using this flag increases the
428     bytecode size a lot, however, it might yield better hinting results.
430     If this option is used (and a font actually contains composite glyphs),
431     ttfautohint currently cannot reprocess its own output for technical
432     reasons, see [below](#the-.ttfautohint-glyph).
434 ### Symbol Font
436 `--symbol`, `-s`
437 :   Process a font that ttfautohint would refuse otherwise because it can't
438     find a single standard character for any of the supported scripts.
440     For all scripts that lack proper standard characters, ttfautohint uses a
441     default (hinting) value for the standard stem width instead of deriving
442     it from a script's set of standard characters (for the latin script, one
443     of them is character 'o').
445     Use this option (usually in combination with option `--fallback-script`)
446     to hint symbol or dingbat fonts or math glyphs, for example, at the
447     expense of possibly poor hinting results at small sizes.
449 ### Dehint
451 `--dehint`, `-d`
452 :   Strip off all hints without generating new hints.  Consequently, all
453     other hinting options are ignored.  This option is intended for testing
454     purposes.
456 ### Add ttfautohint Info
458 `--no-info`, `-n`
459 :   Don't add ttfautohint version and command line information to the
460     version string or strings (with name ID\ 5) in the font's `name` table.
461     In the GUI it is similar: If you uncheck the 'Add ttfautohint info' box,
462     information is not added to the `name` table.  Except for testing and
463     development purposes it is strongly recommended to not use this option.
465 ### Add TTFA Info Table
467 `--ttfa-info`, `-t`
468 :   Add an SFNT table called `TTFA` to the output font that holds a dump of
469     all parameters; the data resembles the format of the `--debug` option's
470     parameter listing.  In particular, it lists all ttfautohint control
471     instructions (which are *not* shown in the `name` table info).  This
472     option is mainly for archival purposes so that all information used to
473     create a font is stored in the font itself.  Note that such a `TTFA`
474     table gets ignored by all TrueType rendering engines.
476     Forthcoming versions of the ttfautohint front-ends will be able to use
477     this data so that a font can be processed another time with exactly the
478     same parameters, thus providing a means for round-tripping fonts.
480 ### Strong Stem Width and Positioning
482 `--strong-stem-width=`*string*, `-w`\ *string*
483 :   ttfautohint offers two different routines to handle (horizontal) stem
484     widths and stem positions: 'smooth' and 'strong'.  The former uses
485     discrete values that slightly increase the stem contrast with almost no
486     distortion of the outlines, while the latter snaps both stem widths and
487     stem positions to integer pixel values as much as possible, yielding a
488     crisper appearance at the cost of much more distortion.
490     These two routines are mapped onto three possible rendering targets:
492     - grayscale rendering, with or without optimization for subpixel
493       positioning (e.g. Android)
495     - 'GDI ClearType' rendering: the rasterizer version, as returned by the
496       GETINFO bytecode instruction, is in the range 36\ <= version <\ 38 and
497       ClearType is enabled (e.g. Windows XP)
499     - 'DirectWrite ClearType' rendering: the rasterizer version, as returned
500       by the GETINFO bytecode instruction, is >=\ 38, ClearType is enabled,
501       and subpixel positioning is enabled also (e.g. Internet Explorer\ 9
502       running on Windows\ 7)
504     GDI ClearType uses a mode similar to B/W rendering along the vertical
505     axis, while DW ClearType applies grayscale rendering.  Additionally,
506     only DW ClearType provides subpixel positioning along the x\ axis.  For
507     what it's worth, the rasterizers version\ 36 and version\ 38 in
508     Microsoft Windows are two completely different rendering engines.
510     The command line option expects *string* to contain up to three letters
511     with possible values '`g`' for grayscale, '`G`' for GDI ClearType, and
512     '`D`' for DW ClearType.  If a letter is found in *string*, the strong
513     stem width routine is used for the corresponding rendering target (and
514     smooth stem width handling otherwise).  The default value is '`G`', which
515     means that strong stem width handling is activated for GDI ClearType
516     only.  To use smooth stem width handling for all three rendering
517     targets, use the empty string as an argument, usually connoted with
518     '`""`'.
520     In the GUI, simply set the corresponding check box to select the strong
521     width routine for a given rendering target.  If you unset the check box,
522     the smooth width routine gets used.
524     The following FontForge snapshot images use the font '[Mertz
525     Bold](http://code.newtypography.co.uk/mertz-sans/)' (still under
526     development) from [Vernon Adams].
528     ![The left part shows the glyph 'g' unhinted at 26px, the right part
529      with hints, using the 'smooth' stem algorithm.](img/ff-g-26px.png)
531     ![The same, but this time using the 'strong'
532      algorithm.  Note how the stems are aligned to the pixel
533      grid.](img/ff-g-26px-wD.png)
535 ### Control Instructions File
536 `--control-file=`*file*, `-m`\ *file* (TTY only)
537 :   Specify the name of a control instructions file to manually tweak the
538     hinting process.  This feature can be used to correct glitches in
539     ttfautohint's hinting algorithm.
541     An entry in a control instructions file has one of the following syntax
542     forms (with brackets showing optional elements):
544     > *\[*\ font‑idx\ *\]*\ \ glyph‑id\ \ *`l`\[`eft`\]|`r`\[`ight`\]*\ points\ \ *\[*\ *`(`*\ left‑offset\ *`,`*\ right‑offset\ *`)`*\ *\]*\
545     > *\[*\ font‑idx\ *\]*\ \ glyph‑id\ \ *`n`\[`odir`\]*\ points\
546     > *\[*\ font‑idx\ *\]*\ \ glyph‑id\ \ *`p`\[`oint`\]*\ points\ \ *\[*\ *`x`\[`shift`\]*\ x‑shift\ *\]*\ \ *\[*\ *`y`\[`shift`\]*\ y‑shift\ *\]*\ \ *`@`*\ ppems
548     *font‑idx* gives the index of the font in a TrueType Collection.  If
549     missing, it is set to zero.  For normal TrueType fonts, only value zero
550     is valid.  If starting with `0x` the number is interpreted as
551     hexadecimal.  If starting with `0` it gets interpreted as an octal
552     value, and as a decimal value otherwise.
554     *glyph‑id* is a glyph's name as listed in the `post` SFNT table or a
555     glyph index.  A glyph name consists of characters from the set
556     '`A-Za-z0-9._`' only and does not start with a digit or period, with the
557     exceptions of the names '`.notdef`' and '`.null`'.  A glyph index can be
558     specified in decimal, octal, or hexadecimal format, the latter two
559     indicated by the prefixes `0` and `0x`, respectively.
561     The mutually exclusive parameters `left` and `right` (which can be
562     abbreviated as '`l`' and '`r`', respectively) indicate that the
563     following points have left or right 'out' direction, respectively,
564     overriding ttfautohint's algorithm for setting point directions.  The
565     'out direction' of a point is the direction of the outline *leaving* the
566     point (or passing the control point).  If the specified direction is
567     identical to what ttfautohint computes, nothing special happens.
568     Otherwise, a one-point segment with the specified direction gets
569     created.  By default, its length is zero.  Setting *left‑offset* and
570     *right‑offset*, you can change the segment's horizontal start and end
571     position relative to the point position.  *left‑offset* and
572     *right‑offset* are integers measured in font units.
574     Parameter `nodir` (or '`n`') sets the 'out' direction of the following
575     points to 'no direction'.  If the specified direction is identical to
576     what ttfautohint computes, nothing special happens.  Otherwise,
577     ttfautohint no longer considers those points as part of horizontal
578     segments, thus treating them as 'weak' points.
580     Modifying or adding segments don't directly modify the outlines; it only
581     influences the hinting process.
583     Parameter `point` (or '`p`') makes ttfautohint apply delta exceptions
584     for the given points, shifting the points by the given values.  Note
585     that those delta exceptions are applied *after* the final `IUP`
586     instructions in the bytecode; as a consequence, they are (partially)
587     ignored by rasterizers if in ClearType mode.
589     Both *points* and *ppems* are number ranges, see '[x Height Snapping
590     Exceptions](#x-height-snapping-exceptions)' for the syntax.
592     *x‑shift* and *y‑shift* represent real numbers that get rounded to
593     multiples of 1/8 pixels.  The entries for `xshift` ('`x`') and `yshift`
594     ('`y`') are optional; if missing, the corresponding value is set to
595     zero.
597     Values for *x‑shift* and *y‑shift* must be in the range [−1.0;1.0].
598     Values for *ppems* must be in the range [6;53].  Values for *points* are
599     limited by the number of points in the glyph.
601     Similar to the Bourne shell (`sh` or `bash`), a comment starts with
602     character '`#`'; the rest of the line is ignored.  An empty line is
603     ignored also.  Both the newline character and '`;`' can be used as a
604     separator between exception entries.  A trailing '`\`' at the end of a
605     line continues the current line on the next one.
607     In case there are multiple shift entries for the same (*font‑idx*,
608     *glyph‑id*, *point‑idx*, *ppem‑value*) quadruplet, the first entry in
609     the control instructions file wins.
611     Note that only character '`.`' is recognized as a decimal point, and a
612     thousands separator is not accepted.
614     As an example for delta instructions, let's assume that you want to
615     shift points 2, 3, and\ 4 in glyph `Aacute' at ppem sizes 12 and\ 13 by
616     a vertical amount of 0.25 pixels.  This corresponds to the line
618     ```
619         Aacute  point 2-4  yshift 0.25  @ 12, 13
620     ```
622     in a control instructions file.
624     The following images display glyphs from the font
625     [Halant-Regular](http://www.google.com/fonts/specimen/Halant).
627     ![The outlines of glyphs 'O' and 'Q', as displayed in
628       FontForge.  They are sufficiently similar to expect that ttfautohint
629       hints them equally.  However, this is not the
630       case.](img/Halant-Regular-O-Q.png)
632     ![The same glyphs, shown at 12px before hinting.  [Please ignore the
633       outline distortion in the upper right of glyph 'O'; this is a bug in
634       FontForge while running the TrueType
635       debugger.]](img/Halant-Regular-O-Q-unhinted-12px.png)
637     ![Using only ttfautohint's '`-w gGD`' parameter to force strong stem
638       width and positioning, the hinting of glyph 'Q' is really bad, making
639       the glyph vertically two pixels larger!  Reason is that this glyph
640       doesn't contain a horizontal segment at the baseline blue zone
641       (*y*\ =\ 1; this corresponds to the segment 13-14 in the 'O' glyph).
642       Normally, segment 1-2 would form a 'stem' with the baseline segment
643       (as segment 7-8 does in glyph 'O').  Instead, it forms a stem with
644       segment 19-20, which gets moved down (*y*\ =\ −1) because the whole
645       glyph appears to be
646       stretched.](img/Halant-Regular-O-good-Q-badly-hinted-12px.png)
648     ![To fix the problem, we change the direction of point\ 38 to 'left' by
649       writing a line '`Q left 38`' (without the quotes) to a control
650       description file `Halant-Regular.txt`.  Adding option '`-m
651       Halant-Regular.txt`' to ttfautohint, we get the shown image as a
652       result, which is much better: Segment 1-2 now properly forms a stem
653       with our artificial one-point segment\ 38, and the 'O'-like shape is
654       properly positioned.  However, there is still room for improvement:
655       Segment 19-20 is also positioned at the baseline, making the
656       connection between the 'O' shape and the tail too
657       thin.](img/Halant-Regular-O-good-Q-better-hinted-12px.png)
659     ![By giving the one-point segment\ 38 a horizontal width, we can prevent
660       that segment 19-20 gets positioned at the baseline: Replace the line
661       in the previous image description with '`Q left 38 (−70,20)`', making
662       the segment extend 70 font units to the left and 20 to the right of
663       point\ 38.  The exact offset values don't matter; it's only important
664       to start left of point\ 19.  Another solution to the problem is to
665       artificially change the direction of segment 19-20 by adding a second
666       line '`Q right 19-20`' to the control instructions file; for our 'Q'
667       glyph, this produces almost exactly the same hinting results.  Note
668       that such direction changes only influence the hinting process; an
669       outline's direction won't be changed at
670       all.](img/Halant-Regular-O-good-Q-well-hinted-12px.png)
672 ### Miscellaneous
674 Watch input files (GUI only)
675 :   If this checkbox is set, automatically regenerate the output file as
676     soon as an input file (either the font or the control instructions file)
677     gets modified.
679     Pressing the 'Run' button starts watching.  If an error occurs, watching
680     stops and must be restarted with the 'Run' button.
682 `--ignore-restrictions`, `-i`
683 :   By default, fonts that have bit\ 1 set in the 'fsType' field of the
684     `OS/2` table are rejected.  If you have a permission of the font's legal
685     owner to modify the font, specify this command line option.
687     If this option is not set, `ttfautohintGUI` shows a dialogue to handle
688     such fonts if necessary.
690 `--help`, `-h`
691 :   On the console, print a brief documentation on standard output and exit.
692     This doesn't work with `ttfautohintGUI` on MS Windows.
694 `--version`, `-v`
695 :   On the console, print version information on standard output and exit.
696     This doesn't work with `ttfautohintGUI` on MS Windows.
698 `--debug`
699 :   Print *a lot* of debugging information on standard error while
700     processing a font (you should redirect stderr to a file).  This
701     doesn't work with `ttfautohintGUI` on MS Windows.
705 Background and Technical Details
706 ================================
708 [Real-Time Grid Fitting of Typographic
709 Outlines](http://www.tug.org/TUGboat/tb24-3/lemberg.pdf) is a scholarly
710 paper that describes FreeType's auto-hinter in some detail.  Regarding the
711 described data structures it is slightly out of date, but the algorithm
712 itself hasn't changed in general.
714 The next few subsections are mainly based on this article, introducing some
715 important concepts.  Note that ttfautohint only does hinting along the
716 vertical direction (modifying y\ coordinates only).
719 Segments and Edges
720 ------------------
722 A glyph consists of one or more *contours* (this is, closed curves).  For
723 example, glyph 'O' consists of two contours, while glyph 'I' has only one.
725 ![The letter 'O' has two contours, an inner and an outer one, while letter
726   'I' has only an outer contour.](img/o-and-i)
728 A *segment* is a series of consecutive points of a contour (including its
729 Bézier control points) that are approximately aligned along a coordinate
730 axis.
732 ![A serif.  Contour and control points are represented by squares and
733   circles, respectively.  The bottom 'line' DE is approximately aligned
734   along the horizontal axis, thus it forms a segment of 7\ points.  Together
735   with the two other horizontal segments, BC and FG, they form two edges
736   (BC+FG, DE).](img/segment-edge)
738 An *edge* corresponds to a single coordinate value on the main dimension
739 that collects one or more segments (allowing for a small threshold).  While
740 finding segments is done on the unscaled outline, finding edges is bound to
741 the device resolution.  See [below](#hint-sets) for an example.
743 The analysis to find segments and edges is specific to a writing
744 system, see [below](#writing-systems).
747 Feature Analysis
748 ----------------
750 The auto-hinter analyzes a font in two steps.  Right now, everything
751 described here happens for the horizontal axis only, providing vertical
752 hinting.
754   * Global Analysis
756     This affects the hinting of all glyphs, trying to give them a uniform
757     appearance.
759       + Compute standard horizontal stem width of the font.  The value
760         is normally taken from glyphs that resemble letter 'o'.
762       + Compute blue zones, see [below](#blue-zones).
764     If the stem widths of single glyphs differ by a large value, or if
765     ttfautohint fails to find proper blue zones, hinting becomes quite poor,
766     possibly leading even to severe shape distortions.
769 Table: script-specific standard characters of the 'latin' writing system
771     Script    Standard characters
772   ----------  ---------------------
773   `cyrl`      'о', U+043E, CYRILLIC SMALL LETTER O
774               'О', U+041E, CYRILLIC CAPITAL LETTER O
775   `deva`      'ठ', U+0920, DEVANAGARI LETTER TTHA
776               'व', U+0935, DEVANAGARI LETTER VA
777               'ट', U+091F, DEVANAGARI LETTER TTA
778   `grek`      'ο', U+03BF, GREEK SMALL LETTER OMICRON
779               'Ο', U+039F, GREEK CAPITAL LETTER OMICRON
780   `hebr`      'ם', U+05DD, HEBREW LETTER FINAL MEM
781   `latn`      'o', U+006F, LATIN SMALL LETTER O
782               'O', U+004F, LATIN CAPITAL LETTER O
783               '0', U+0030, DIGIT ZERO
784   `telu`      'ఙ', U+0C19, TELUGU LETTER NGA
785               'ఒ', U+0C12, TELUGU LETTER O
788   * Glyph Analysis
790     This is a per-glyph operation.
792       + Find segments and edges.
794       + Link edges together to find stems and serifs.  The abovementioned
795         paper gives more details on what exactly constitutes a stem or a
796         serif and how the algorithm works.
799 Blue Zones
800 ----------
802 ![Two blue zones relevant to the glyph 'a'.  Vertical point coordinates of
803   *all* glyphs within these zones are aligned, provided the blue zone is
804   active (this is, its vertical size is smaller than
805   3/4\ pixels).](img/blue-zones)
807 Outlines of certain characters are used to determine *blue zones*.  This
808 concept is the same as with Type\ 1 fonts: All glyph points that lie in
809 certain small horizontal zones get aligned vertically.
811 Here a series of tables that show the blue zone characters of the latin
812 writing system's available scripts; the values are hard-coded in the source
813 code.  Since the auto-hinter takes mean values it is not necessary that all
814 characters of a zone are present.
817 Table: `cyrl` blue zones
819   ID    Blue zone                              Characters
820   ----  -----------                            ------------
821   1     top of capital letters                 БВЕПЗОСЭ
822   2     bottom of capital letters              БВЕШЗОСЭ
823   3     top of small letters                   хпншезос
824   4     bottom of small letters                хпншезос
825   5     bottom of descenders of small letters  руф
828 Table: `deva` blue zones
830   ID    Blue zone                              Characters
831   ----  -----------                            ------------
832   1     baseline (flat glyphs only)            क न म उ छ ट ठ ड
833   2     top of ascenders                       ई ऐ ओ औ ि ी ो ौ
834   3     top of baseline                        क म अ आ थ ध भ श
835   4     bottom of descenders                   ु ृ
837 Contrary to scripts like latin, the baseline in Devanagari is on the top.
838 Note that some fonts have extreme variation in the height of the round
839 elements in Zone\ 3; for this reason we also define Zone\ 1, which must be
840 always present.
843 Table: `grek` blue zones
845   ID    Blue zone                              Characters
846   ----  -----------                            ------------
847   1     top of capital letters                 ΓΒΕΖΘΟΩ
848   2     bottom of capital letters              ΒΔΖΞΘΟ
849   3     top of 'small beta' like letters       βθδζλξ
850   4     top of small letters                   αειοπστω
851   5     bottom of small letters                αειοπστω
852   6     bottom of descenders of small letters  βγημρφχψ
855 Table: `hebr` blue zones
857   ID    Blue zone                              Characters
858   ----  -----------                            ------------
859   1     top of letters                         בדהחךכםס
860   2     bottom of letters                      בטכםסצ
861   3     bottom of descenders of letters        קךןףץ
864 Table: `latn` blue zones
866   ID    Blue zone                              Characters
867   ----  -----------                            ------------
868   1     top of capital letters                 THEZOCQS
869   2     bottom of capital letters              HEZLOCUS
870   3     top of 'small f' like letters          fijkdbh
871   4     top of small letters                   xzroesc
872   5     bottom of small letters                xzroesc
873   6     bottom of descenders of small letters  pqgjy
875 The 'round' characters (e.g. 'OCQS') from Zones 1, 2, and\ 5 are also used to
876 control the overshoot handling; to improve rendering at small sizes, zone\ 4
877 gets adjusted to be on the pixel grid; cf. the [`--increase-x-height`
878 option](#x-height-increase-limit).
881 Table: `telu` blue zones
883   ID    Blue zone                              Characters
884   ----  -----------                            ------------
885   1     top                                    ఇ ఌ ఙ ఞ ణ ఱ ౯
886   2     bottom                                 అ క చ ర ఽ ౨ ౬
889 ![This image shows the relevant glyph terms for vertical blue zone
890   positions.](img/glyph-terms)
893 Grid Fitting
894 ------------
896 Aligning outlines along the grid lines is called *grid fitting*.  It doesn't
897 necessarily mean that the outlines are positioned *exactly* on the grid,
898 however, especially if you want a smooth appearance at different sizes.
899 This is the central routine of the auto-hinter; its actions are highly
900 dependent on the used writing system.  Currently, only one writing system is
901 available (latin), providing support for scripts like Latin or Greek.
903   * Align edges linked to blue zones.
905   * Fit edges to the pixel grid.
907   * Align serif edges.
909   * Handle remaining 'strong' points.  Such points are not part of an edge
910     but are still important for defining the shape.  This roughly
911     corresponds to the `IP` TrueType instruction.
913   * Everything else (the 'weak' points) is handled with an `IUP`
914     instruction.
916 The following images illustrate the hinting process, using glyph 'a' from
917 the freely available font '[Ubuntu Book](http://font.ubuntu.com)'.  The
918 manual hints were added by [Dalton Maag Ltd], the used application to create
919 the hinting debug snapshots was [FontForge].
921 ![Before hinting.](img/a-before-hinting.png)
923 ![After hinting, using manual hints.](img/a-after-hinting.png)
925 ![After hinting, using ttfautohint.  Note that the hinting process
926   doesn't change horizontal positions.](img/a-after-autohinting.png)
929 Hint Sets
930 ---------
932 In ttfautohint terminology, a *hint set* is the *optimal* configuration for
933 a given PPEM (pixel per EM) value.
935 In the range given by the `--hinting-range-min` and `--hinting-range-max`
936 options, ttfautohint creates hint sets for every PPEM value.  For each
937 glyph, ttfautohint automatically determines whether a new set should be
938 emitted for a PPEM value if it finds that it differs from a previous one.
939 For some glyphs it is possible that one set covers, say, the range
940 8px-1000px, while other glyphs need 10 or more such sets.
942 In the PPEM range below `--hinting-range-min`, ttfautohint always uses just
943 one set, in the PPEM range between `--hinting-range-max` and
944 `--hinting-limit`, it also uses just one set.
946 One of the hinting configuration parameters is the decision which segments
947 form an edge.  For example, let us assume that two segments get aligned on a
948 single horizontal edge at 11px, while two edges are used at 12px.  This
949 change makes ttfautohint emit a new hint set to accomodate this situation.
950 The next images illustrate this, using a Cyrillic letter (glyph 'afii10108')
951 from the 'Ubuntu book' font, processed with ttfautohint.
953 ![Before hinting, size 11px.](img/afii10108-11px-before-hinting.png)
955 ![After hinting, size 11px.  Segments 43-27-28 and 14-15 are aligned on a
956   single edge, as are segments 26-0-1 and
957   20-21.](img/afii10108-11px-after-hinting.png)
959 ![Before hinting, size 12px.](img/afii10108-12px-before-hinting.png)
961 ![After hinting, size 12px.  The segments are not aligned.  While
962   segments 43-27-28 and 20-21 now have almost the same horizontal position,
963   they don't form an edge because the outlines passing through the segments
964   point into different directions.](img/afii10108-12px-after-hinting.png)
966 Obviously, the more hint sets get emitted, the larger the bytecode
967 ttfautohint adds to the output font.  To find a good value\ *n* for
968 `--hinting-range-max`, some experimentation is necessary since *n* depends
969 on the glyph shapes in the input font.  If the value is too low, the hint
970 set created for the PPEM value\ *n* (this hint set gets used for all larger
971 PPEM values) might distort the outlines too much in the PPEM range given
972 by\ *n* and the value set by `--hinting-limit` (at which hinting gets
973 switched off).  If the value is too high, the font size increases due to
974 more hint sets without any noticeable hinting effects.
976 Similar arguments hold for `--hinting-range-min` except that there is no
977 lower limit at which hinting is switched off.
979 An example.  Let's assume that we have a hinting range 10\ <= ppem <=\ 100,
980 and the hinting limit is set to 250.  For a given glyph, ttfautohint finds
981 out that four hint sets must be computed to exactly cover this hinting
982 range: 10-15, 16-40, 41-80, and 81-100.  For ppem values below 10ppem, the
983 hint set covering 10-15ppem is used, for ppem values larger than 100 the
984 hint set covering 81-100ppem is used.  For ppem values larger than 250, no
985 hinting gets applied.
988 Composite Glyphs
989 ----------------
991 The ttfautohint library (and programs) supports two solutions for handling
992 composite glyphs, to be controlled with [option
993 `--composites`](#hint-composites).  This section contains some general
994 information, then covers the case where the option if off, while the next
995 section describes how ttfautohint behaves if this option is activated.
997 Regardless of the `--composites` option, ttfautohint performs a scan over
998 all composite glyphs to assure that components of a composite glyph inherit
999 its style, as described [later](#opentype-features).  However, components
1000 that are shifted vertically will be skipped.  For example, if the glyph
1001 'Agrave' uses a shifted 'grave' accent glyph, the accent is ignored.  On the
1002 other hand, if there is a glyph 'agrave' that uses the same 'grave' glyph
1003 vertically unshifted, 'grave' does inherit the style.
1005 If `--composites` is off, components are hinted separately, then put
1006 together.  Separate hinting implies that the current style's blue zones are
1007 applied to all subglyphs in its original, unshifted positions.
1010 The '\.ttfautohint' Glyph
1011 -------------------------
1013 If [option `--composites`](#hint-composites) is used, ttfautohint doesn't
1014 hint subglyphs of composite glyphs separately.  Instead, it hints the whole
1015 glyph, this is, composites get recursively expanded internally so that they
1016 form simple glyphs, then hints are applied -- this is the normal working
1017 mode of FreeType's auto-hinter.
1019 One problem, however, must be solved: Hinting for subglyphs (which usually
1020 are used as normal glyphs also) must be deactivated so that nothing but the
1021 final bytecode of the composite gets executed.
1023 The trick used by ttfautohint is to prepend a composite element called
1024 '\.ttfautohint', a dummy glyph with a single point, and which has a single
1025 job: Its bytecode increases a variable (to be more precise, it is a CVT
1026 register called `cvtl_is_subglyph` in the source code), indicating that we
1027 are within a composite glyph.  The final bytecode of the composite glyph
1028 eventually decrements this variable again.
1030 As an example, let's consider composite glyph 'Agrave' ('À'), which has the
1031 subglyph 'A' as the base and 'grave' as its accent.  After processing with
1032 ttfautohint it consists of three components: '\.ttfautohint', 'A', and
1033 'grave' (in this order).
1035   Bytecode of    Action
1036   -------------  --------
1037   .ttfautohint   increase `cvtl_is_subglyph` (now: 1)
1038   A              do nothing because `cvtl_is_subglyph` > 0
1039   grave          do nothing because `cvtl_is_subglyph` > 0
1040   Agrave         decrease `cvtl_is_subglyph` (now: 0)\
1041                  apply hints because `cvtl_is_subglyph` == 0
1043 Some technical details (which you might skip): All glyph point indices get
1044 adjusted since each '\.ttfautohint' subglyph shifts all following indices by
1045 one.  This must be done for both the bytecode and one subformat of
1046 OpenType's `GPOS` anchor tables.
1048 While this approach works fine on all tested platforms, there is one single
1049 drawback: Direct rendering of the '\.ttfautohint' subglyph (this is,
1050 rendering as a stand-alone glyph) disables proper hinting of all glyphs in
1051 the font!  Under normal circumstances this never happens because
1052 '\.ttfautohint' doesn't have an entry in the font's `cmap` table.  (However,
1053 some test and demo programs like FreeType's `ftview` application or other
1054 glyph viewers that are able to bypass the `cmap` table might be affected.)
1057 Writing Systems
1058 ---------------
1060 In FreeType terminology, a writing system is a set of functions that
1061 provides auto-hinting for certain scripts.  Right now, only two writing
1062 systems from FreeType's auto-hinter are available in ttfautohint: 'dummy'
1063 and 'latin'.  The former handles the 'no-script' case; details to 'latin'
1064 follow in the next section.
1067 Scripts
1068 -------
1070 ttfautohint needs to know which script should be used to hint a specific
1071 glyph.  To do so, it checks a glyph's Unicode character code whether it
1072 belongs to a given script.
1074 Here is the hardcoded list of character ranges that are used for scripts in
1075 the 'latin' writing system.  As you can see, this also covers some non-latin
1076 scripts (in the Unicode sense) that have similar typographical properties.
1078 In ttfautohint, scripts are identified by four-character tags.  The value
1079 `none` indicates 'no script'.
1082 Table: `cyrl` character ranges
1084      Character range     Description
1085   ---------------------  -------------
1086   `0x0400` - `0x04FF`    Cyrillic
1087   `0x0500` - `0x052F`    Cyrillic Supplement
1088   `0x2DE0` - `0x2DFF`    Cyrillic Extended-A
1089   `0xA640` - `0xA69F`    Cyrillic Extended-B
1092 Table: `deva` character ranges
1094      Character range     Description
1095   ---------------------  -------------
1096   `0x0900` - `0x097F`    Devanagari
1097   `0x20B9`               (new) Rupee sign
1100 Table: `grek` character ranges
1102      Character range     Description
1103   ---------------------  -------------
1104   `0x0370` - `0x03FF`    Greek and Coptic
1105   `0x1F00` - `0x1FFF`    Greek Extended
1108 Table: `hebr` character ranges
1110      Character range     Description
1111   ---------------------  -------------
1112   `0x0590` - `0x05FF`    Hebrew
1113   `0xFB1D` - `0xFB4F`    Alphabetic Presentation Forms (Hebrew)
1116 Table: `latn` character ranges
1118      Character range     Description
1119   ---------------------  -------------
1120   `0x0020` - `0x007F`    Basic Latin (no control characters)
1121   `0x00A0` - `0x00FF`    Latin-1 Supplement (no control characters)
1122   `0x0100` - `0x017F`    Latin Extended-A
1123   `0x0180` - `0x024F`    Latin Extended-B
1124   `0x0250` - `0x02AF`    IPA Extensions
1125   `0x02B0` - `0x02FF`    Spacing Modifier Letters
1126   `0x0300` - `0x036F`    Combining Diacritical Marks
1127   `0x1D00` - `0x1D7F`    Phonetic Extensions
1128   `0x1D80` - `0x1DBF`    Phonetic Extensions Supplement
1129   `0x1DC0` - `0x1DFF`    Combining Diacritical Marks Supplement
1130   `0x1E00` - `0x1EFF`    Latin Extended Additional
1131   `0x2000` - `0x206F`    General Punctuation
1132   `0x2070` - `0x209F`    Superscripts and Subscripts
1133   `0x20A0` - `0x20CF`    Currency Symbols
1134   `0x2150` - `0x218F`    Number Forms
1135   `0x2460` - `0x24FF`    Enclosed Alphanumerics
1136   `0x2C60` - `0x2C7F`    Latin Extended-C
1137   `0x2E00` - `0x2E7F`    Supplemental Punctuation
1138   `0xA720` - `0xA7FF`    Latin Extended-D
1139   `0xFB00` - `0xFB06`    Alphabetical Presentation Forms (Latin Ligatures)
1140   `0x1D400` - `0x1D7FF`  Mathematical Alphanumeric Symbols
1141   `0x1F100` - `0x1F1FF`  Enclosed Alphanumeric Supplement
1144 Table: `telu` character ranges
1146      Character range     Description
1147   ---------------------  -------------
1148   `0x0C00` - `0x0C7F`    Telugu
1151 If a glyph's character code is not covered by a script range, it is not
1152 hinted (or rather, it gets hinted by the 'dummy' auto-hinting module that
1153 essentially does nothing).  This can be changed by specifying a *fallback
1154 script*; see [option `--fallback-script`](#fallback-script).
1157 OpenType Features
1158 -----------------
1160 (Please read the [OpenType specification] for details on *features*, `GSUB`,
1161 and `GPOS` tables, and how they relate to scripts.)
1163 For modern OpenType fonts, character ranges are not sufficient to handle
1164 scripts.
1166   * Due to glyph substitution in the font (as specified in a font's `GSUB`
1167     table), which handles ligatures and similar typographic features, there
1168     is no longer a one-to-one mapping from an input Unicode character to a
1169     glyph index.  Some ligatures, like 'fi', actually do have Unicode values
1170     for historical reasons, but most of them don't.  While it is possible to
1171     map ligature glyphs into Unicode's Private Use Area (PUA), code values
1172     from this area are arbitrary by definition and thus unusable for
1173     ttfautohint.
1175   * Some features like `sups` (for handling superscript) completely change
1176     the appearance and even vertical position of the affected glyphs.
1177     Obviously, the blue zones for 'normal' glyphs no longer fit, thus the
1178     auto-hinter puts them into a separate group (called *style* in FreeType
1179     speak), having its own set of blue zones.
1182 Table: OpenType features handled specially by ttfautohint
1184     Feature tag    Description
1185   ---------------  -------------
1186   `c2cp`           petite capitals from capitals
1187   `c2sc`           small capitals from capitals
1188   `ordn`           ordinals
1189   `pcap`           petite capitals
1190   `sinf`           scientific inferiors
1191   `smcp`           small capitals
1192   `subs`           subscript
1193   `sups`           superscript
1194   `titl`           titling
1197 There are two conditions to get a valid style for a feature in a given
1198 script.
1200  1. One of the script's standard characters must be available in the
1201     feature.
1203  2. The feature must provide characters to form at least one blue zone; see
1204     [above](#blue-zones).
1206 An additional complication is that features from the above table might use
1207 data not only from the `GSUB` but also from the `GPOS` table, containing
1208 information for glyph positioning.  For example, the `sups` feature for
1209 superscripts might use the same glyphs as the `subs` feature for subscripts,
1210 simply moved up.  ttfautohint skips such vertically shifted glyphs (except
1211 for accessing standard characters) because glyph positioning happens after
1212 hinting.  Continuing our example, the `sups` feature wouldn't form a style,
1213 contrary to `subs`, which holds the unshifted glyphs.
1215 The remaining OpenType features of a script are not handled specially; the
1216 affected glyphs are simply hinted together with the 'normal' glyphs of the
1217 script.
1219 Note that a font might still contain some features not covered yet: OpenType
1220 has the concept of a *default script*; its data gets used for all scripts
1221 that aren't explicitly handled in a font.  By default, ttfautohint unifies
1222 all affected glyphs from default script features with the `latn` script.
1223 This can be changed with [option `--default-script`](#default-script), if
1224 necessary.
1227 ttfautohint uses the [HarfBuzz] library for handling OpenType features.
1230 SFNT Tables
1231 -----------
1233 ttfautohint touches almost all SFNT tables within a TrueType or OpenType
1234 font.  Note that only OpenType fonts with TrueType outlines are supported.
1235 OpenType fonts with a `CFF` table (this is, with PostScript outlines) won't
1236 work.
1238   * `glyf`: All hints in the table are replaced with new ones.  If option
1239     [`--composites`](#hint-composites) is used, one glyph gets added (namely
1240     the '\.ttfautohint' glyph) and all composites get an additional
1241     component.
1243   * `cvt`, `prep`, and `fpgm`: These tables get replaced with data
1244     necessary for the new hinting bytecode.
1246   * `gasp`: Set up to always use grayscale rendering, for all sizes, with
1247     grid-fitting for standard hinting, and symmetric grid-fitting and
1248     symmetric smoothing for horizontal subpixel hinting (ClearType).
1250   * `DSIG`: If it exists, it gets replaced with a dummy version.
1251     ttfautohint can't digitally sign a font; you have to do that afterwards.
1253   * `name`: The 'version' entries are modified to add information about the
1254     parameters that have been used for calling ttfautohint.  This can be
1255     controlled with the [`--no-info`](#add-ttfautohint-info) option.
1257   * `GPOS`, `hmtx`, `loca`, `head`, `maxp`, `post`: Updated to fit the
1258     additional '\.ttfautohint' glyph, the additional subglyphs in
1259     composites, and the new hinting bytecode.
1261   * `LTSH`, `hdmx`: Since ttfautohint doesn't do any horizontal hinting,
1262     those tables are superfluous and thus removed.
1264   * `VDMX`: Removed, since it depends on the original bytecode, which
1265     ttfautohint removes.  A font editor might recompute the necessary data
1266     later on.
1269 Problems
1270 --------
1272 ### Interaction With FreeType
1274 Recent versions of FreeType have an experimental extension for handling
1275 subpixel hinting; it is off by default and can be activated by defining the
1276 macro `TT_CONFIG_OPTION_SUBPIXEL_HINTING` at compile time.  This code has
1277 been contributed mainly by [Infinality], being a subset of his original
1278 patch.  Many GNU/Linux distributions activate this code, or provide packages
1279 to activate it.
1281 This extension changes the behaviour of many bytecode instructions to get
1282 better rendering results.  However, not all changes are global; some of them
1283 are specific to certain fonts.  For example, it contains font-specific
1284 improvements for the '[DejaVu] Sans' font family.  The list of affected
1285 fonts is hard-coded; it can be found in FreeType's source code file
1286 `ttsubpix.c`.
1288 If you are going to process such specially-handled fonts with ttfautohint,
1289 serious rendering problems might show up.  Since ttfautohint (intentionally)
1290 doesn't change the font name in the `name` table, the Infinality extension
1291 has no chance to recognize that the hints are different.  All such problems
1292 vanish if the font gets renamed in its `name` table (the name of the font
1293 file itself doesn't matter).
1295 ### Incorrect Unicode Character Map
1297 Fonts with an incorrect Unicode `cmap` table will not be properly hinted by
1298 ttfautohint.  Especially older fonts do cheat; for example, there exist
1299 Hebrew fonts that map its glyphs to character codes 'A', 'B', etc., to make
1300 them work with non-localized versions of Windows\ 98, say.
1302 Since ttfautohint needs to find both standard and blue zone characters, it
1303 relies on correct Unicode values.  If you want to handle such fonts, please
1304 fix their `cmap` tables accordingly.
1306 ### Irregular Glyph Heights
1308 The central concept of ttfautohint's hinting algorithm, as discussed
1309 [above](#segments-and-edges), is to identify horizontal segments at extremum
1310 positions, especially for blue zones.  If such a segment is missing, it
1311 cannot be associated with a blue zone, possibly leading to irregular heights
1312 for the particular glyph.
1314 Normally, a segment has a horizontal length of at least 20\ font units
1315 (assuming 2048 units per EM)^[To be more precise, the sum of the height and
1316 length of a segment must be at least 20 font units, and the height multiplied
1317 by\ 14 must not exceed the length.  Thus (19,1) is also a valid minimum
1318 (length,height) pair, while (18,2) isn't.  The value\ 20 is heuristic and
1319 hard-coded, as is the value\ 14 (corresponding to a slope of approx.
1320 4.1°).].  Using a [Control Instructions File](#control-instructions-file),
1321 however, it is possible to define additional segments at arbitrary points
1322 that help overcome this restriction, making it possible to fix (most of)
1323 such problems.
1325 ### Diagonals
1327 ttfautohint doesn't handle diagonal lines specially.  For thin outlines,
1328 this might lead to strokes that look too thick at smaller sizes.  A font
1329 designer might compensate this to a certain amount by slightly reducing the
1330 stroke width of diagonal lines.  However, in many cases the sub-optimal
1331 appearance of a stroke with borders that don't exactly fit the pixel grid is
1332 not the outline itself but an incorrect gamma value of the monitor: People
1333 tend to not properly adjust it, and the default values of most operating
1334 systems are too low, causing too much darkening of such strokes.  It is thus
1335 of vital importance to compare ttfautohint's results with similar fonts to
1336 exclude any systematic effect not related to the outlines themselves.