Minor
[ttfautohint.git] / doc / ttfautohint-1.pandoc
blobf06903ee1627c1aadb60b5a168aaea6e2a5d03a4
1 % ttfautohint
2 % Werner Lemberg
5 <!--
6   Copyright (C) 2011-2013 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 which 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 autohinting module.  The idea is to provide the excellent quality
26 of the autohinter on platforms which 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 and an application with a Graphics User Interface (GUI), respectively.
36 What exactly are hints?
37 -----------------------
39 To cite [Wikipedia](http://en.wikipedia.org/wiki/Font_hinting):
41 > **Font hinting** (also known as **instructing**) is the use of
42 > mathematical instructions to adjust the display of an outline font so that
43 > it lines up with a rasterized grid.  At low screen resolutions, hinting is
44 > critical for producing a clear, legible text.  It can be accompanied by
45 > antialiasing and (on liquid crystal displays) subpixel rendering for
46 > further clarity.
48 and Apple's [TrueType Reference
49 Manual](https://developer.apple.com/fonts/TTRefMan/RM03/Chap3.html#features):
51 > For optimal results, a font instructor should follow these guidelines:
53 >  - At small sizes, chance effects should not be allowed to magnify small
54 >    differences in the original outline design of a glyph.
56 >  - At large sizes, the subtlety of the original design should emerge.
59 In general, there are three possible ways to hint a glyph.
61  1. The font contains hints (in the original sense of this word) to guide
62     the rasterizer, telling it which shapes of the glyphs need special
63     consideration.  The hinting logic is partly in the font and partly in
64     the rasterizer.  More sophisticated rasterizers are able to produce
65     better rendering results.
67     This is how Type\ 1 and CFF font hints work.
69  2. The font contains exact instructions (also called *bytecode*) on how to
70     move the points of its outlines, depending on the resolution of the
71     output device, and which intentionally distort the (outline) shape to
72     produce a well-rasterized result.  The hinting logic is in the font;
73     ideally, all rasterizers simply process these instructions to get the
74     same result on all platforms.
76     This is how TrueType hints work.
78  3. The font gets auto-hinted (at run-time).  The hinting logic is
79     completely in the rasterizer.  No hints in the font are used or needed;
80     instead, the rasterizer scans and analyzes the glyphs to apply
81     corrections by itself.
83     This is how FreeType's auto-hinter works; see
84     [below](#background-and-technical-details) for more.
87 What problems can arise with TrueType hinting?
88 ----------------------------------------------
90 While it is relatively easy to specify PostScript hints (either manually or
91 by an auto-hinter which works at font creation time), creating TrueType
92 hints is far more difficult.  There are at least two reasons:
94   - TrueType instructions form a programming language, operating at a very
95     low level.  They are comparable to assembler code, thus lacking all
96     high-level concepts to make programming more comfortable.
98     Here an example how such code looks like:
100     ```
101         SVTCA[0]
102         PUSHB[ ]  /* 3 values pushed */
103         18 1 0
104         CALL[ ]
105         PUSHB[ ]  /* 2 values pushed */
106         15 4
107         MIRP[01001]
108         PUSHB[ ]  /* 3 values pushed */
109         7 3 0
110         CALL[ ]
111     ```
113     Another major obstacle is the fact that font designers usually aren't
114     programmers.
116   - It is very time consuming to manually hint glyphs.  Given that the
117     number of specialists for TrueType hinting is very limited, hinting a
118     large set of glyphs for a font or font family can become very expensive.
121 Why ttfautohint?
122 ----------------
124 The ttfautohint library brings the excellent quality of FreeType rendering
125 to platforms which don't use FreeType, yet require hinting for text to look
126 good -- like Microsoft Windows.  Roughly speaking, it converts the glyph
127 analysis done by FreeType's auto-hinting module to TrueType bytecode.
128 Internally, the auto-hinter's algorithm resembles PostScript hinting
129 methods; it thus combines all three hinting methods discussed
130 [previously](#what-exactly-are-hints).
132 The simple interface of the front-ends (both on the command line and with
133 the GUI) allows quick hinting of a whole font with a few mouse clicks or a
134 single command on the prompt.  As a result, you get better rendering results
135 with web browsers, for example.
137 Across Windows rendering environments today, fonts processed with
138 ttfautohint look best with ClearType enabled.  This is the default for
139 Windows\ 7.  Good visual results are also seen in recent MacOS\ X versions
140 and GNU/Linux systems that use FreeType for rendering.
142 The goal of the project is to generate a 'first pass' of hinting that font
143 developers can refine further for ultimate quality.
147 `ttfautohint` and `ttfautohintGUI`
148 ==================================
150 On all supported platforms (GNU/Linux, Windows, and Mac OS\ X), the GUI
151 looks quite similar; the used toolkit is [Qt], which in turn uses the
152 platform's native widgets.
154 ![`ttfautohintGUI` on GNU/Linux running KDE](img/ttfautohintGUI.png)
156 Both the GUI and console version share the same features, to be discussed in
157 the next subsection.
159 **Warning: ttfautohint cannot always process a font a second time.**
160 If the font contains composite glyphs, and option `-c` is used,
161 reprocessing with ttfautohint will fail.  For this reason it is strongly
162 recommended to *not* delete the original, unhinted font so that you can
163 always rerun ttfautohint.
166 Calling `ttfautohint`
167 ---------------------
170     ttfautohint [OPTION]... [IN-FILE [OUT-FILE]]
173 The TTY binary, `ttfautohint`, works like a Unix filter, this is, it reads
174 data from standard input if no input file name is given, and it sends its
175 output to standard output if no output file name is specified.
177 A typical call looks like the following.
180     ttfautohint -v -f foo.ttf foo-autohinted.ttf
183 For demonstration purposes, here the same using a pipe and redirection.
184 Note that Windows's default command line interpreter, `cmd.exe`, doesn't
185 support piping with binary files, unfortunately.
188     cat foo.ttf | ttfautohint -v -f > foo-autohinted.ttf
192 Calling `ttfautohintGUI`
193 ------------------------
196     ttfautohintGUI [OPTION]...
199 `ttfautohintGUI` doesn't send any output to a console; however, it accepts
200 the same command line options as `ttfautohint`, setting default values for
201 the GUI.
204 Options
205 -------
207 Long options can be given with one or two dashes, and with and without an
208 equal sign between option and argument.  This means that the following forms
209 are acceptable: `-foo=`*bar*, `--foo=`*bar*, `-foo`\ *bar*, and
210 `--foo`\ *bar*.
212 Below, the section title refers to the command's label in the GUI, then
213 comes the name of the corresponding long command line option and its short
214 equivalent, followed by a description.
216 Background and technical details on the meaning of the various options are
217 given [afterwards](#background-and-technical-details).
219 ### Hint Set Range Minimum, Hint Set Range Maximum
221 See ['Hint Sets'](#hint-sets) for a definition and explanation.
223 `--hinting-range-min=`*n*, `-l`\ *n*
224 :   The minimum PPEM value (in pixels) at which hint sets are created.  The
225     default value for *n* is\ 8.
227 `--hinting-range-max=`*n*, `-r`\ *n*
228 :   The maximum PPEM value (in pixels) at which hint sets are created.  The
229     default value for *n* is 50.
231 ### Fallback Script
233 `--latin-fallback`, `-f`
234 :   Set fallback script to 'latin', this is, use the 'latin' auto-hinting
235     module instead of 'none' for all glyphs which can't be assigned to a
236     script.  See [below](#scripts) for more details.
238 ### Hinting Limit
240 `--hinting-limit=`*n*, `-G`\ *n*
241 :   The *hinting limit* is the PPEM value (in pixels) where hinting gets
242     switched off (using the `INSTCTRL` bytecode instruction); it has zero
243     impact on the file size.  The default value for *n* is 200 which means
244     that the font is not hinted for PPEM values larger than 200.
246     Note that hinting in the range 'hinting-range-max' up to 'hinting-limit'
247     uses the hinting configuration for 'hinting-range-max'.
249     To omit a hinting limit, use `--hinting-limit=0` (or check the 'No
250     Hinting Limit' box in the GUI).  Since this will cause internal math
251     overflow in the rasterizer for large pixel values (>\ 1500px approx.) it
252     is strongly recommended to not use this except for testing purposes.
254 ### x Height Increase Limit
256 `--increase-x-height=`*n*, `-x`\ *n*
257 :   Normally, ttfautohint rounds the x\ height to the pixel grid, with a
258     slight preference for rounding up.  If this flag is set, values in the
259     range 6\ PPEM to *n*\ PPEM are much more often rounded up.  The default
260     value for *n* is 14.  Use this flag to increase the legibility of small
261     sizes if necessary; you might get weird rendering results otherwise for
262     glyphs like 'a' or 'e', depending on the font design.
264     To switch off this feature, use `--increase-x-height=0` (or check the
265     'No x\ Height Increase' box in the GUI).  To switch off rounding the
266     x\ height to the pixel grid in general, either partially or completely,
267     see ['x Height Snapping Exceptions'](#x-height-snapping-exceptions).
269     The following images again use the font 'Mertz Bold'.
271     ![At 17px, without option `-x` and '`-w ""`', the hole in glyph 'e'
272       looks very grey in the FontForge snapshot, and the GDI ClearType
273       rendering (which is the default on older Windows versions) fills it
274       completely with black because it uses B/W rendering along the y\ axis.
275       FreeType's 'light' autohint mode (which corresponds to ttfautohint's
276       'smooth' stem width algorithm) intentionally aligns horizontal lines
277       to non-integer (but still discrete) values to avoid large glyph shape
278       distortions.](img/e-17px-x14.png)
280     ![The same, this time with option `-x 17` (and
281       '`-w ""`').](img/e-17px-x17.png)
283 ### x Height Snapping Exceptions
285 `--x-height-snapping-exceptions=`*string*, `-X`\ *string*
286 :   A list of comma separated PPEM values or value ranges at which no
287     x-height snapping shall be applied.  A value range has the form
288     *value1*`-`*value2*, meaning *value1*\ <= PPEM <=\ *value2*.  *value1*
289     or *value2* (or both) can be missing; a missing value is replaced by the
290     beginning or end of the whole interval of valid PPEM values,
291     respectively (6\ to 32767).  Whitespace is not significant; superfluous
292     commas are ignored, and ranges must be specified in increasing order. 
293     For example, the string `"7-9, 11, 13-"` means the values 7, 8, 9, 11,
294     13, 14, 15, etc.  Consequently, if the supplied argument is `"-"`, no
295     x-height snapping takes place at all.  The default is the empty string
296     (`""`), meaning no snapping exceptions.
298     Normally, x-height snapping means a slight increase in the overall
299     vertical glyph size so that the height of lowercase glyphs gets aligned
300     to the pixel grid (this is a global feature, affecting *all* glyphs of a
301     font).  However, having larger vertical glyph sizes is not always
302     desired, especially if it is not possible to adjust the `usWinAscent`
303     and `usWinDescent` values from the font's `OS/2` table so that they are
304     not too tight.  See ['Windows Compatibility'](#windows-compatibility)
305     for more details.
307 ### Windows Compatibility
309 `--windows-compatibility`, `-W`
310 :   This option makes ttfautohint add two artificial blue zones, positioned
311     at the `usWinAscent` and `usWinDescent` values (from the font's `OS/2`
312     table).  The idea is to help ttfautohint so that the hinted glyphs stay
313     within this horizontal stripe since Windows clips everything falling
314     outside.
316     There is a general problem with tight values for `usWinAscent` and
317     `usWinDescent`; a good description is given in the [Vertical Metrics
318     How-To](http://typophile.com/node/13081).  Additionally, there is a
319     special problem with tight values if used in combination with
320     ttfautohint because the auto-hinter tends to slightly increase the
321     vertical glyph dimensions at smaller sizes to improve legibility.  This
322     enlargement can make the heights and depths of glyphs exceed the range
323     given by `usWinAscent` and `usWinDescent`.
325     If ttfautohint is part of the font creation tool chain, and the font
326     designer can adjust those two values, a better solution instead of using
327     option `-W` is to reserve some vertical space for 'padding': For the
328     auto-hinter, the difference between a top or bottom outline point before
329     and after hinting is less than 1px, thus a vertical padding of 2px is
330     sufficient.  Assuming a minimum hinting size of 6ppem, adding two pixels
331     gives an increase factor of 8÷6 = 1.33.  This is near to the default
332     baseline-to-baseline distance used by TeX and other sophisticated text
333     processing applications, namely 1.2×designsize, which gives satisfying
334     results in most cases.  It is also near to the factor 1.25 recommended
335     in the abovementioned How-To.  For example, if the vertical extension of
336     the largest glyph is 2000 units (assuming that it approximately
337     represents the designsize), the sum of `usWinAscent` and `usWinDescent`
338     could be 1.25×2000 = 2500.
340     In case ttfautohint is used as an auto-hinting tool for fonts which can
341     be no longer modified to change the metrics, option `-W` in combination
342     with '`-X "-"`' to suppress any vertical enlargement should prevent
343     almost all clipping.
345 ### Pre-Hinting
347 `--pre-hinting`, `-p`
348 :   *Pre-hinting* means that a font's original bytecode is applied to all
349     glyphs before it is replaced with bytecode created by ttfautohint.
350     This makes only sense if your font already has some hints in it which
351     modify the shape even at EM size (normally 2048px); for example, some
352     CJK fonts need this because the bytecode is used to scale and shift
353     subglyphs.  For most fonts, however, this is not the case.
355 ### Hint Composites
357 `--composites`, `-c`
358 :   By default, the components of a composite glyph get hinted separately.
359     If this flag is set, the composite glyph itself gets hinted (and the
360     hints of the components are ignored).  Using this flag increases the
361     bytecode size a lot, however, it might yield better hinting results.
363     If this option is used (and a font actually contains composite glyphs),
364     ttfautohint cannot reprocess its own output for technical reasons, see
365     [below](#the-.ttfautohint-glyph).
367 ### Symbol Font
369 `--symbol`, `-s`
370 :   Use default values for standard (horizontal) stem width and height
371     instead of deriving them from latin character 'o'.  Use this option
372     (usually in combination with option `--latin-fallback`) to hint symbol
373     or dingbat fonts or math glyphs, for example, which lack character 'o',
374     at the expense of possibly poor hinting results at small sizes.
376 ### Dehint
378 `--dehint`, `-d`
379 :   Strip off all hints without generating new hints.  Consequently, all
380     other hinting options are ignored.  This option is intended for testing
381     purposes.
383 ### Add ttfautohint Info
385 `--no-info`, `-n`
386 :   Don't add ttfautohint version and command line information to the
387     version string or strings (with name ID\ 5) in the font's `name` table.
388     In the GUI it is similar: If you uncheck the 'Add ttfautohint info' box,
389     information is not added to the `name` table.  Except for testing and
390     development purposes it is strongly recommended to not use this option.
392 ### Strong Stem Width and Positioning
394 `--strong-stem-width=`*string*, `-w`\ *string*
395 :   ttfautohint offers two different routines to handle (horizontal) stem
396     widths and stem positions: 'smooth' and 'strong'.  The former uses
397     discrete values which slightly increase the stem contrast with almost no
398     distortion of the outlines, while the latter snaps both stem widths and
399     stem positions to integer pixel values as much as possible, yielding a
400     crisper appearance at the cost of much more distortion.
402     These two routines are mapped onto three possible rendering targets:
404     - grayscale rendering, with or without optimization for subpixel
405       positioning (e.g. Mac OS\ X)
407     - 'GDI ClearType' rendering: the rasterizer version, as returned by the
408       GETINFO bytecode instruction, is in the range 36\ <= version <\ 38 and
409       ClearType is enabled (e.g. Windows XP)
411     - 'DirectWrite ClearType' rendering: the rasterizer version, as returned
412       by the GETINFO bytecode instruction, is >=\ 38, ClearType is enabled,
413       and subpixel positioning is enabled also (e.g. Internet Explorer\ 9
414       running on Windows\ 7)
416     GDI ClearType uses a mode similar to B/W rendering along the vertical
417     axis, while DW ClearType applies grayscale rendering.  Additionally,
418     only DW ClearType provides subpixel positioning along the x\ axis.  For
419     what it's worth, the rasterizers version\ 36 and version\ 38 in
420     Microsoft Windows are two completely different rendering engines.
422     The command line option expects *string* to contain up to three letters
423     with possible values '`g`' for grayscale, '`G`' for GDI ClearType, and
424     '`D`' for DW ClearType.  If a letter is found in *string*, the strong
425     stem width routine is used for the corresponding rendering target.  The
426     default value is '`G`' which means that strong stem width handling is
427     activated for GDI ClearType only.  To use smooth stem width handling for
428     all three rendering targets, use the empty string as an argument,
429     usually connoted with '`""`'.
431     In the GUI, simply set the corresponding check box to select the stem
432     width routine for a given rendering target.
434     The following FontForge snapshot images use the font ['Mertz
435     Bold'](http://code.newtypography.co.uk/mertz-sans/) (still under
436     development) from [Vernon Adams].
438     ![The left part shows the glyph 'g' unhinted at 26px, the right part
439      with hints, using the 'smooth' stem algorithm.](img/ff-g-26px.png)
441     ![The same, but this time using the 'strong'
442      algorithm.  Note how the stems are aligned to the pixel
443      grid.](img/ff-g-26px-wD.png)
445 ### Font License Restrictions
447 `--ignore-restrictions`, `-i`
448 :   By default, fonts which have bit\ 1 set in the 'fsType' field of the
449     `OS/2` table are rejected.  If you have a permission of the font's legal
450     owner to modify the font, specify this command line option.
452     If this option is not set, `ttfautohintGUI` shows a dialogue to handle
453     such fonts if necessary.
455 ### Miscellaneous
457 `--help`, `-h`
458 :   On the console, print a brief documentation on standard output and exit.
459     This doesn't work with `ttfautohintGUI` on MS Windows.
461 `--version`, `-v`
462 :   On the console, print version information on standard output and exit.
463     This doesn't work with `ttfautohintGUI` on MS Windows.
465 `--debug`
466 :   Print *a lot* of debugging information on standard error while
467     processing a font (you should redirect stderr to a file).  This
468     doesn't work with `ttfautohintGUI` on MS Windows.
472 Background and Technical Details
473 ================================
475 [Real-Time Grid Fitting of Typographic
476 Outlines](http://www.tug.org/TUGboat/tb24-3/lemberg.pdf) is a scholarly
477 paper which describes FreeType's auto-hinter in some detail.  Regarding the
478 described data structures it is slightly out of date, but the algorithm
479 itself hasn't changed.
481 The next few subsections are mainly based on this article, introducing some
482 important concepts.  Note that ttfautohint only does hinting along the
483 vertical direction (this is, modifying y\ coordinates).
486 Segments and Edges
487 ------------------
489 A glyph consists of one or more *contours* (this is, closed curves).  For
490 example, glyph 'O' consists of two contours, while glyph 'I' has only one.
492 ![The letter 'O' has two contours, an inner and an outer one, while letter
493   'I' has only an outer contour.](img/o-and-i)
495 A *segment* is a series of consecutive points of a contour (including its
496 Bézier control points) that are approximately aligned along a coordinate
497 axis.
499 ![A serif.  Contour and control points are represented by squares and
500   circles, respectively.  The bottom 'line' DE is approximately aligned
501   along the horizontal axis, thus it forms a segment of 7\ points.  Together
502   with the two other horizontal segments, BC and FG, they form two edges
503   (BC+FG, DE).](img/segment-edge)
505 An *edge* corresponds to a single coordinate value on the main dimension
506 that collects one or more segments (allowing for a small threshold).  While
507 finding segments is done on the unscaled outline, finding edges is bound to
508 the device resolution.  See [below](#hint-sets) for an example.
510 The analysis to find segments and edges is specific to a script.
513 Feature Analysis
514 ----------------
516 The auto-hinter analyzes a font in two steps.  Right now, everything
517 described below happens for the horizontal axis only, providing vertical
518 hinting.
520   * Global Analysis
522     This affects the hinting of all glyphs, trying to give them a uniform
523     appearance.
525       + Compute standard stem widths and heights of the font.  The values
526         are normally taken from the glyph of letter 'o'.
528       + Compute blue zones, see [below](#blue-zones).
530     If stem widths and heights of single glyphs differ by a large value, or
531     if ttfautohint fails to find proper blue zones, hinting becomes quite
532     poor, leading even to severe shape distortions.
534   * Glyph Analysis
536     This is a per-glyph operation.
538       + Find segments and edges.
540       + Link edges together to find stems and serifs.  The abovementioned
541         paper gives more details on what exactly constitutes a stem or a
542         serif and how the algorithm works.
545 Blue Zones
546 ----------
548 ![Two blue zones relevant to the glyph 'a'.  Vertical point coordinates of
549   *all* glyphs within these zones are aligned.](img/blue-zones)
551 Outlines of certain characters are used to determine *blue zones*.  This
552 concept is the same as with Type\ 1 fonts: All glyph points which lie in
553 certain small horizontal zones get aligned vertically.
555 Here a table which shows the characters used by the latin module; the values
556 are hard-coded in the source code.
558   ID    Blue zone                              Characters
559   ----  -----------                            ------------
560   1     top of capital letters                 THEZOCQS
561   2     bottom of capital letters              HEZLOCUS
562   3     top of 'small f' like letters          fijkdbh
563   4     top of small letters                   xzroesc
564   5     bottom of small letters                xzroesc
565   6     bottom of descenders of small letters  pqgjy
567 The 'round' characters (e.g. 'OCQS') from Zones 1, 2, and 5 are also used to
568 control the overshoot handling; to improve rendering at small sizes, zone\ 4
569 gets adjusted to be on the pixel grid; cf. the [`--increase-x-height`
570 option](#x-height-increase-limit).
572 ![This image shows the relevant glyph terms for vertical blue zone
573   positions.](img/glyph-terms)
576 Grid Fitting
577 ------------
579 Aligning outlines along the grid lines is called *grid fitting*.  It doesn't
580 necessarily mean that the outlines are positioned *exactly* on the grid,
581 however, especially if you want a smooth appearance at different sizes.
582 This is the central routine of the auto-hinter; its actions are highly
583 dependent on the used script.  Currently, only support for scripts which
584 work similarly to Latin (i.e.  Greek and Cyrillic) is available.
586   * Align edges linked to blue zones.
588   * Fit edges to the pixel grid.
590   * Align serif edges.
592   * Handle remaining 'strong' points.  Such points are not part of an edge
593     but are still important for defining the shape.  This roughly
594     corresponds to the `IP` TrueType instruction.
596   * Everything else (the 'weak' points) is handled with an `IUP`
597     instruction.
599 The following images illustrate the hinting process, using glyph 'a' from
600 the freely available font ['Ubuntu Book'](http://font.ubuntu.com).  The
601 manual hints were added by [Dalton Maag Ltd], the used application to create
602 the hinting debug snapshots was [FontForge].
604 ![Before hinting.](img/a-before-hinting.png)
606 ![After hinting, using manual hints.](img/a-after-hinting.png)
608 ![After hinting, using ttfautohint.  Note that the hinting process
609   doesn't change horizontal positions.](img/a-after-autohinting.png)
612 Hint Sets
613 ---------
615 In ttfautohint terminology, a *hint set* is the *optimal* configuration for
616 a given PPEM (pixel per EM) value.
618 In the range given by the `--hinting-range-min` and `--hinting-range-max`
619 options, ttfautohint creates hint sets for every PPEM value.  For each
620 glyph, ttfautohint automatically determines if a new set should be emitted
621 for a PPEM value if it finds that it differs from a previous one.  For some
622 glyphs it is possible that one set covers, say, the range 8px-1000px, while
623 other glyphs need 10 or more such sets.
625 In the PPEM range below `--hinting-range-min`, ttfautohint always uses just
626 one set, in the PPEM range between `--hinting-range-max` and
627 `--hinting-limit`, it also uses just one set.
629 One of the hinting configuration parameters is the decision which segments
630 form an edge.  For example, let us assume that two segments get aligned on a
631 single horizontal edge at 11px, while two edges are used at 12px.
632 This change makes ttfautohint emit a new hint set to accomodate this
633 situation.
635 The next images illustrate this, using a Cyrillic letter (glyph 'afii10108')
636 from the 'Ubuntu book' font, processed with ttfautohint.
638 ![Before hinting, size 11px.](img/afii10108-11px-before-hinting.png)
640 ![After hinting, size 11px.  Segments 43-27-28 and 14-15 are aligned on a
641   single edge, as are segments 26-0-1 and
642   20-21.](img/afii10108-11px-after-hinting.png)
644 ![Before hinting, size 12px.](img/afii10108-12px-before-hinting.png)
646 ![After hinting, size 12px.  The segments are not aligned.  While
647   segments 43-27-28 and 20-21 now have almost the same horizontal position,
648   they don't form an edge because the outlines passing through the segments
649   point into different directions.](img/afii10108-12px-after-hinting.png)
651 Obviously, the more hint sets get emitted, the larger the bytecode
652 ttfautohint adds to the output font.  To find a good value\ *n* for
653 `--hinting-range-max`, some experimentation is necessary since *n* depends
654 on the glyph shapes in the input font.  If the value is too low, the hint
655 set created for the PPEM value\ *n* (this hint set gets used for all larger
656 PPEM values) might distort the outlines too much in the PPEM range given
657 by\ *n* and the value set by `--hinting-limit` (at which hinting gets
658 switched off).  If the value is too high, the font size increases due to
659 more hint sets without any noticeable hinting effects.
661 Similar arguments hold for `--hinting-range-min` except that there is no
662 lower limit at which hinting is switched off.
664 An example.  Let's assume that we have a hinting range 10\ <= ppem <=\ 100,
665 and the hinting limit is set to 250.  For a given glyph, ttfautohint finds
666 out that four hint sets must be computed to exactly cover thes hinting
667 range: 10-15, 16-40, 41-80, and 81-100.  For ppem values below 10ppem, the
668 hint set covering 10-15ppem is used, for ppem values larger than 100 the
669 hint set covering 81-100ppem is used.  For ppem values larger than 250, no
670 hinting gets applied.
673 The '\.ttfautohint' Glyph
674 -------------------------
676 If [option `--composites`](#hint-composites) is used, ttfautohint doesn't
677 hint subglyphs of composite glyphs separately.  Instead, it hints the whole
678 glyph, this is, composites get recursively expanded internally so that they
679 form simple glyphs, then hints are applied -- this is the normal working
680 mode of FreeType's auto-hinter.
682 One problem, however, must be solved: Hinting for subglyphs (which usually
683 are used as normal glyphs also) must be deactivated so that nothing but the
684 final bytecode of the composite gets executed.
686 The trick used by ttfautohint is to prepend a composite element called
687 '\.ttfautohint', a dummy glyph with a single point, and which has a single
688 job: Its bytecode increases a variable (to be more precise, it is a CVT
689 register called `cvtl_is_subglyph` in the source code), indicating that we
690 are within a composite glyph.  The final bytecode of the composite glyph
691 eventually decrements this variable again.
693 As an example, let's consider composite glyph 'Agrave' ('À') which has the
694 subglyph 'A' as the base and 'grave' as its accent.  After processing with
695 ttfautohint it consists of three components: '\.ttfautohint', 'A', and
696 'grave' (in this order).
698   Bytecode of    Action
699   -------------  --------
700   .ttfautohint   increase `cvtl_is_subglyph` (now: 1)
701   A              do nothing because `cvtl_is_subglyph` > 0
702   grave          do nothing because `cvtl_is_subglyph` > 0
703   Agrave         decrease `cvtl_is_subglyph` (now: 0)\
704                  apply hints because `cvtl_is_subglyph` == 0
706 Some technical details (which you might skip): All glyph point indices get
707 adjusted since each '\.ttfautohint' subglyph shifts all following indices by
708 one.  This must be done for both the bytecode and one subformat of
709 OpenType's `GPOS` anchor tables.
711 While this approach works fine on all tested platforms, there is one single
712 drawback: Direct rendering of the '\.ttfautohint' subglyph (this is,
713 rendering as a stand-alone glyph) disables proper hinting of all glyphs in
714 the font!  Under normal circumstances this never happens because
715 '\.ttfautohint' doesn't have an entry in the font's `cmap` table.  (However,
716 some test and demo programs like FreeType's `ftview` application or other
717 glyph viewers which are able to bypass the `cmap` table might be affected.)
720 Scripts
721 -------
723 ttfautohint checks which auto-hinting module should be used to hint a
724 specific glyph.  To do so, it checks a glyph's Unicode character code
725 whether it belongs to a given script.  Currently, only FreeType's 'latin'
726 autohinting module is implemented, but more are expected to come.  Here is
727 the hardcoded list of character ranges which are hinted by this 'latin'
728 module.  As you can see, this also covers some non-latin scripts (in the
729 Unicode sense) which have similar typographical properties.
731      Character range     Description
732   ---------------------  -------------
733   `0x0020` - `0x007F`    Basic Latin (no control characters)
734   `0x00A0` - `0x00FF`    Latin-1 Supplement (no control characters)
735   `0x0100` - `0x017F`    Latin Extended-A
736   `0x0180` - `0x024F`    Latin Extended-B
737   `0x0250` - `0x02AF`    IPA Extensions
738   `0x02B0` - `0x02FF`    Spacing Modifier Letters
739   `0x0300` - `0x036F`    Combining Diacritical Marks
740   `0x0370` - `0x03FF`    Greek and Coptic
741   `0x0400` - `0x04FF`    Cyrillic
742   `0x0500` - `0x052F`    Cyrillic Supplement
743   `0x1D00` - `0x1D7F`    Phonetic Extensions
744   `0x1D80` - `0x1DBF`    Phonetic Extensions Supplement
745   `0x1DC0` - `0x1DFF`    Combining Diacritical Marks Supplement
746   `0x1E00` - `0x1EFF`    Latin Extended Additional
747   `0x1F00` - `0x1FFF`    Greek Extended
748   `0x2000` - `0x206F`    General Punctuation
749   `0x2070` - `0x209F`    Superscripts and Subscripts
750   `0x20A0` - `0x20CF`    Currency Symbols
751   `0x2150` - `0x218F`    Number Forms
752   `0x2460` - `0x24FF`    Enclosed Alphanumerics
753   `0x2C60` - `0x2C7F`    Latin Extended-C
754   `0x2DE0` - `0x2DFF`    Cyrillic Extended-A
755   `0x2E00` - `0x2E7F`    Supplemental Punctuation
756   `0xA640` - `0xA69F`    Cyrillic Extended-B
757   `0xA720` - `0xA7FF`    Latin Extended-D
758   `0xFB00` - `0xFB06`    Alphabetical Presentation Forms (Latin Ligatures)
759   `0x1D400` - `0x1D7FF`  Mathematical Alphanumeric Symbols
760   `0x1F100` - `0x1F1FF`  Enclosed Alphanumeric Supplement
762 If a glyph's character code is not covered by a script range, it is not
763 hinted (or rather, it gets hinted by the 'dummy' auto-hinting module which
764 essentially does nothing).  This can be changed by specifying a *fallback
765 script* with [option `--latin-fallback`](#fallback-script).
767 It is planned to extend ttfautohint so that the `GSUB` OpenType table gets
768 analyzed, mapping character codes to all glyph indices which can be reached
769 by switching on or off various OpenType features.
772 SFNT Tables
773 -----------
775 ttfautohint touches almost all SFNT tables within a TrueType or OpenType
776 font.  Note that only OpenType fonts with TrueType outlines are supported.
777 OpenType fonts with a `CFF` table (this is, with PostScript outlines) won't
778 work.
780   * `glyf`: All hints in the table are replaced with new ones.  If option
781     [`--composites`](#hint-composites) is used, one glyph gets added (namely
782     the '\.ttfautohint' glyph) and all composites get an additional
783     component.
785   * `cvt`, `prep`, and `fpgm`: These tables get replaced with data
786     necessary for the new hinting bytecode.
788   * `gasp`: Set up to always use grayscale rendering with grid-fitting
789     for standard hinting, and symmetric grid-fitting and symmetric
790     smoothing for horizontal subpixel hinting (ClearType).
792   * `DSIG`: If it exists, it gets replaced with a dummy version.
793     ttfautohint can't digitally sign a font; you have to do that afterwards.
795   * `name`: The 'version' entries are modified to add information about the
796     parameters which have been used for calling ttfautohint.  This can be
797     controlled with the [`--no-info`](#add-ttfautohint-info) option.
799   * `GPOS`, `hmtx`, `loca`, `head`, `maxp`, `post`: Updated to fit the
800     additional '\.ttfautohint' glyph, the additional subglyphs in
801     composites, and the new hinting bytecode.
803   * `LTSH`, `hdmx`: Since ttfautohint doesn't do any horizontal hinting,
804     those tables are superfluous and thus removed.
806   * `VDMX`: Removed, since it depends on the original bytecode which
807     ttfautohint removes.  A font editor might recompute the necessary data
808     later on.
811 Problems
812 --------
814 Diagonals.
816 TODO