页面描述语言PostScript字库机制的一个层次式实现模型

页面描述语言PostScript字库机制的一个层次式实现模型 中 文 信 息 学 报 卷 期 , , ,, ,, , ，, ,， ， , ,,,,, , , , ，, , , ,, 第, 第, , , , ,, , , , ，, , , , ,, ,? , ? , ,, ,, , , ,,, 页面描述语言 , , ; 字库机 的一个层次 式 实现模 型 , () , (( ，, 胡 长 原 张 福 炎 ,, ,)， 南 ( 京大学 计算 机 系) 摘 ,,;, 扩 , 【 要 】将 国际 流 行 的 页面描 述 语 言 , ,, , , 充 以支持 高质 量 的 汉字 页 面 的输 ( ,, , , , , 是 近 年 来 国 内外 对 , , ;, 语 言及 其解 释 器研 究 的一 个热 点 ， 本 文提 出 了一 个 ,, , 字库 机 制的层 次 式实现 模型 。该层 次模型从语 言的描 避能 力副字库 解释 器的实 , , , , ;,, ,, , 语 , , 现 ，充分体现 了作者 的 两个 目标:一是 兼客和增 强 , , ;,, 言对 页面上 正 文输 出的灵 活 高效的描述 能力，并推 广到 大字符 集，多文种的应 用场合;二是在 解释 器 的字库技 术上 ,, , , 突破 , , , , ,,的局 的字库 技术 ，特 别是 国 内的多种 曲 线轮限，使解释 器能支持多种 实用 廓 汉字库技 术(本 文同时提 出了将 字库技 术从 页面描述语 言 中独 立 出来的研 究与开发 方法( ,, ,,,; , , , , ) , 关 键 词 :页 面 描 述 语 言 ， , ,却 , ,,,, , , ,,, 乏生 , 堡 , ，啪, ,,) (, , 引言 硬 屡次 韦 一 、 ,, , , , , 语言是 用来描 述打印或照排版面 的一类 语言 。美 国 ,, , ,, 页面描述 , , 公 司 , , ,, , 语言是 目前 国际上使 用最 为广泛 的页面描述语 言，太多数 电子出版系 , , 年 推出 的 , , ;,, ,, , 的解释器 ， 它已成 为事实 上 的工业标 准( ,, , , 统和激 光 打 印机 内均 可安 装 , , ;,, ,,年 ,, , ,, ， , ,, 底， 该公 司又推 出了 , , ;,, , , ,在描述 页面的能 力和效率 方 面又前进 了一步 ，进 一 ,年代末 开始 对 , ,, , , 言的 中文 描述和 步 促进 了该 语 言的使 用和研究 (我 国 自 , , , ,;, 语 ,, , , ,, 输 出能力作研 究，相应 地开 发 了多个版本 的解释器 ，有些 自行开 发的 中文版 , , ; , 解 ,,;, 语 , , , , , , 释 器 已在 国 内得 到 了应 用 。为 了解决 , ,,, , 言对 汉字 的支持 问题 ，, , , ,,, ;, , , , , , 的方法对 , , , , , , ,作 了扩充 ，这一 扩充 后 公 司也 曾以复 合字库 ( ,, ,,,,) , ,, ; ,, , , , ,, ,, , , ,, 来 成 为 , ,,,的 内 容 之 一 (但 是 ??国 内 自行 研 制 的 中文 , , ; , 解 释 器 几 乎 都 是 采 用 行 , 自 定义 的 中文 描述 方式 和 中文字库 ，而 不使 用复 合字库 (主要 原 因有二 ，,是 复合字库 ,, 月 , ,本 文 , , 年, , 日收到 , , ,格式描述并不完全适 合字数多 ，结构复杂 的汉 方式对 大 字库 的组织 和 字形 数据 的 , , 字 ， 起 码 有 以下 问 题 难 以解 决 : ? , , ,, , 语 , , 复 合字 库 将驻 留 内存 。 也就是 , , ;,, 言所说 的 , ，将 汉 字 库 留在 , 中 的可能性 不 大，特别是 同时 打开多个字库 的时候( ? 复 合字库 以词典方式对 字符按 名访 问(索引效率 不高，虽然 比较灵活 ( ? , ,,格式描述 ， 由于各个基 字库之间不 复 合字 库的基 字库 中，字形 数据仍要用 , , , , ,的子程序 , , ,能共享公 用 数据， 即 , , ,,) , ,，不能充分 地对轮廓数据 和辅助信 息(,,进 行压缩 (第 二个原 因是 国内许多单 位在汉字 的轮廓字 库 ( 向量轮廓和 曲线 轮廓 )技术方 面 做 了大量研 究工 作 ，并有 了各 自的轮廓汉字库 ，如 北大方正 维坊 华光 科 印、先锋 ，联 想 ，南 大等 等 ， 由于 曲线轮廓汉 字库 技术 在 国内尚属研究 阶段 ，各单位 的曲线 轮廓汉字库 及字库 技术 还不可 能统一和公开 ( 目前 的情况是，一些 已实用化 的解释器 都 只能 使用 自己 定义 的汉 字库 ，而许多在 曲线 轮廓 字库 方面有 自己技术 的单位，或 因缺乏开发 解释器 的能 力，或 为 了避 免重复开发 ，而 希望 能在别人 开 发成功 的解释上配上 自己的汉 字库及相应技 , 一 , , 大字符集 的制定 ，, , ;,, 言最 终会支持这 术 (另一 方 面，随着 国际标准 ， , ,, , , , ,, , 语一 标 准 ，字库 技术特别是汉字库 的组 织和管理 技术 还将不 断地发展 (针对 这一情 况，我们 , 〔〕 ,, , 解释器 字库机 制实 现的一 个 自行 开发 的解释 器 ,, ,,的经验之上 ，提 出了 , , ;,, , ,在 层次模 型 ( 二 、字 库机 制 的层 次模 型 页面描述语 言 的字库 机制包括语言对字库 的使 用和解释器字 库技术 的实 现(其 中字库 技 术 及 其 实 现是 解 释 器 处 理 汉 字 的关 键 (层 次 模 型 从 解 释 器 的实 现 出发 ， 将 字 库 机 制 化 分 为四层 ，从顶 向下依 次为语 言层 交换层 算法层 层 (语 言层和交换层是 面 向语 言 解释器的开发 的，交换层是 解释和 数据 器与字库技术 的接 口，算 法层与数据层 是字库 技术 的内容 如 ) ( 图 ,( 图 ， 层 次 模 型 示 意 图 ( ,, 语 言 层 一 , 一 ,, , , ,, 语言层是 最 顶层 (它 包括 , , ; , 语言 对字库 的所有操作 ，这些 操作是 以操作符形 式给 出的 ，按 其功 能可 以分 为两类 (一类是页 面描述操作 符 ，可 以用于字 形输 出的页面描 述操作符 主要有 : , , , ,,,,, 打 开一个新字库 ;, ,, 将打 开的 字库变化 ,,, , , , ,, ,, , , 建 立 当前 字 库 , ,， , ??， ,, ,, , ,,, , ， ,, ,, , , , , ,,, ,， , ,, , , ,, , 向页面上 输 出字形 ，这类 操 作符 的输 ,,;, 解释 器 中，上述 串参 数均可 接纳汉 字 , 入参 数都是 串，在汉字 , ,,, , 内码 申 ( , , , ,, , , ,, ,, 得 到输 出字申的长度 将这 些操作符 的功 能扩 充为可 以接 收汉 字 内码 串，就可 以实现语 言对 页面 上汉字 的描述 ( 其描述 方法与语 言对西文输 出 的描述方 式一致( 例如 : ,, , , ,, , ,, , , , ,— , ,, , , , , , , ,, ,, , , , , ; , , ,, ,, , , , , , , , , , , ;, ? 南京大学), , , ,, ,,; , 程 , ,, , )这 段 , ,, , , 序 ， 将 在 页 面 坐 标 系 的 (, ( ,, 点 处 开 始 以 ,,针 大 小 输 出 一 行 汉 南 (字 。 京大学 ,, , , ,, 另一类 可 以对 字库进行操 作 的操 作符是 词典操作符 (, , ; , 语 言试图将 字库看 作 一 名一 对 段程序 ，这 段程序 的执行 结果是 建立一个词典 ， 以。 值 。 的方 法存 放每个 字 的描述 ,, , 语 , ,信 息与 索引方 法(词赡 中还存放 了有关 字库 的说 明信 息与文档信 息，这为 , , ;,, 言 提供 了丰富的有关字 库操 作 的编程 手段( ( ,, 交 换 层 ,, , 语 , , 交换 层为语言 解释器提 供与字库 技术 的接 口(汉字 , , ;,, 言不必对 其字库格式 ,, , 语 , ,做 具 体 的 规 定 ( 这是 与 西 文 , , ;,, 言 不 同 的 ， 也 是 层 敬 模 型 的 特 点 ( 西 文 , ,; , 语 , ,, , , , , , ,和 , , 用 户 程序 字库 ), ,, , , 言 只 能 使用 ,, , ,,, 公 司 的 , , , , ,( ，格 ,, , , ,, ; , , ,, , , ,和 ,, , ,同 时 式，, ,,, , ,, , 的复 合 字库 , , 的基 子 库 也只 能是 , , , , ; ,本 身( 子库), , 根 也有 严 格的格 式 (正 如前面所 说 (这些字 库格 式 在描述 汉 字 曲线轮 ,廓 字库 时，者 存在缺点 (曲线轮廓汉字库 技术 还有许多问题要研究 ，还 不可能有一个 固定 的统一 的技术 ( 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 交换层 的 目的，就是 为了使解释器 的开发者从 字库技 术 的困难 中摆脱 出来 ，也使得解释 器有可能使 用字库技术 的研究成果 ，甚 至混合使 用各种字 库技 算 法 层 算 法 层研究字库 的还原算法， 它是 交换 层 接口术( ( ,, 功 能的算法 实现 (字 库 的还 原算 法有三 项基本 内容: 轮廓变化算 法一将字库 的数据读 出、解 密 、解 码，然后 进行快 速变 化 ，或是做其它 ‘ 几何 变 换 ; 一 , 一 ( 网格 适配算 法， 为了保证 字形在小尺 寸下 的还原质 量而对轮廓 与光 栅罔格 的关 系做 的调 整 ; 轮廓扫描变 何轮廓变换 为光栅点阵 ( ?算 法层 是字库技术 的关键部分 ，换算 法(将几 它可 以独立 地进行研究 与开发 ，但一 般来说 (算 法总是 与 字库 数 据 结 构 结 台 在 一 起 的 ( ( ,, 数 据 层 字库 的数据结构 与数据是数据 层的内容(字库 的数 据结构反映 了字库技术 的特色 (是 , ,,, , , ;,,, ,,, ; ,, ,; ， ,,,, 等 , ,字 库 技 术 的 标 志 (如 ,, , , ，, ,, ,,,, ; , ， , ,;,，,;,, , 等 都 是 已公开 的典 型 的西 文字库数 据结构 ( 字库 格式 )(字 库 的数据结 构 也称 为字库格 式 ，它给 ,, 的格式 以及数据 的编 码与 加密 出字 形 轮廓的 描述 方法 ， 曲线 次数 与形 式 ，辅助信 息(,,方法(字库 的数 据是每个字 的轮廓描述数据 ，一 般 曲线轮廓 以分段点 与控 制点 的坐标 来表 示(字库数 据可 以在不 同格 式之间相互转换 ，因而字库数 据的生成也具有相 对 的独立性 ( 三 、层 次模 型 的实现 方 法 字 库机制的层次模 型，使 得我们可 以把字库技术 从页面描述语 言中分 离 出来 分别研究 和开发 (字库技术是 页面描述语言 的重要组 成部分 (同时又是 解释器 实现 中算 法复杂 、开 销大 对页面 输 出质 量有 直 接影 响的部分 ， 目前 国内外对汉 字 曲线 轮廓字库 技术 研究 活跃( , , , 已相 对稳 定 。以它 为参 考 的国 际标 准 页 面描述 语 言 , ,相 比之 下， 页 面描 述语 言 , , ;,, ,, ,, 也 已 通 过 评 定 (层 次模 型 在 页 面 描述 语 言 解 释 器 的 开 发 方 法 上 改 变 了传 统 的从 语 言 解释 器 到字库 解释 器 同时开 发 的过程 (使得 页面 描述语 言 与字库 技术 可 以分 开 独立 地实 现( ? ( ,, 页 面 描 述 语 言 的 实现 ,, , , ,, , , ; , 的通 用程序 设计 功能和 页面描述 功能 由语 言层来实 现。语 言层 的实 现技术 ,, , 对象 的概念是语言层实 现方法的一大特色 (从 一 个页面到 , ,已经 比较成 熟，其 中 , , ;,, , ,) ,页 面上 的一 个符 号 。从 程序全 文到一 个过 程一条 语句直 至一 个词 元( , ,，均 可 看作一 ,, , 对 , , ,, , , ,,个 , , ;,, 象 (以对 象为单位 (运用 , , ; , 栈 机制 (可以实现程 序 的控制(如分 ,, , 解释器维护 四个栈 : , ,支、循 环以及过程调 用等 (, , ;,, 、 ,,, 操 ,, ,; : 作数栈 。保存操 作数与结果 ,; ,; :执行栈，保存 可执 行对象 , ,,, , ; ,,, 字 , ,, ,; : 典栈 (保存系统字典 与用户字典 ,, ,, : ; ,,,, , , 图形状态栈 ，保存 图形状态 关 一前三 个栈 是 用户程 序 可 以访 问的 (其 中字典 对象 有 重要 作 用 (它存 放 键字 一 值 对 , , ,, ) 【 , 存( , , , ,， 是 程序 中使 用 变量 和实 现按 名 调 用 的途 径 (对 字典 的 操作 ( 、取 维 ,护)是 影响语 言解释器 效率 的一个 重要 因寰(我们在 ,, ,的实现 中 曾用 散列 表加 上二 叉树 ’ , , 】】 的方 式，大大提高 了字典 的访 问效 率【 【 ( 语 字库的操作 ，打开 关 闭 选取 字符、变 化、得 到言层将 页面描述语言 中对 字符轮 一 ‘ 一 廓得 到字符 点阵等 等 。最终转 换成 交换层 中所 定义 的一组 接 口函数 (接 口函数 以 ,语 言 一 ( , , , 来 , , )函数 格 式给 出，在 接 口函数 中将使 用一个特别 的参数一 ,, , , , , ,, 标识所使用 , ,,,)的字 库 (字 库柄 也是 一个对 象 (类型 为字 打开字库 ;, , ,后?生成 一个字 库对象 的实例 。其 中存典 (在执行 放 了三类信息，一类是 与所选 取 的字库 有关 的文档信 息?这些信息 通常有 : , ,, ,, , ,, 字 库 名 ,, ,, , , ,, 字库全名 (作 者( 日期等 .