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Smartwatches, Wearables und Co. Verbessertes Rendering erhöht die Lesbarkeit

| Autor / Redakteur: Geoff Greve * / Rainer Graefen

Damit Text auch auf kleinen Bildschirmen lesbar ist, ohne die Hardwareanforderungen zu sprengen, ist eine spezielle Rendering-Lösung notwendig. Monotype hat dazu die gesamte Architektur überdacht und ein effizientes Speichermanagement ermöglicht.

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Die Lesbarkeit von Inhalten auf unterschiedlichsten Gerätetypen wird zum Problem.
Die Lesbarkeit von Inhalten auf unterschiedlichsten Gerätetypen wird zum Problem.
(Monotype)

Ob medizinische Minicomputer, Smartwatches, Navigationssysteme oder in der weißen Ware: Alle genannten Geräte besitzen einen kleinen Bildschirm, der gut lesbare, textbasierte Informationen ausgeben soll. Die Low-End-Devices aus den jeweiligen Produktfamilien haben zudem eine begrenzte Leistungskapazität und stehen wachsenden Anforderungen an einen spezifischen Funktionsumfang gegenüber.

Damit die intelligenten Devices letztlich ihren Nutzen erfüllen, ist die Qualität der Schriftwiedergabe auf den Displays eine entscheidende Komponente. Neben dem Anspruch der Nutzer nach einer klaren und gut lesbaren Schrift, hat auch die steigende Vernetzung unterschiedlicher Low-End-Techniken einen Einfluss auf die Anforderungen der Texte auf Displays. Inhalte kommen heute aus verschiedensten Quellen und in unterschiedlichen Sprachen und Schriftgrößen auf einem Smart Device an.

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Das Gerät muss in der Lage sein, jeden Text richtig auszugeben, damit beim Anwender nicht nur kryptische Zeichen ankommen. Auch müssen Informationen auf Displays schnell und deutlich lesbar sein. Das ist vor allem auf Navigationssystemen, die viele unterschiedliche Informationen gleichzeitig liefern und den Anwender vom Fahren ablenken können, oder auf medizinischen Geräten, die lebenswichtige Informationen übermitteln, entscheidend.

Bitmap-Schriften sind ungeeignet

Entwickler waren bisher bei Low-End-Geräten auf Bitmap-Schriften angewiesen, um Text darzustellen. Bei diesem Schriftformat werden Buchstaben wie Rastergrafiken angelegt und gespeichert. Denn Renderer kamen bei Geräten mit kleinen Displays und geringer Rechenleistung schnell an ihre Grenzen. Sie benötigten zu viel Speicher und CPU-Rechenzeit. Und beides ist bei Low-End-Geräten begrenzt.

Navigationsgeräte oder Wearables sind typischerweise mit Prozessoren wie dem ARM Cortex-M3 ausgestattet, der mit einem Takt zwischen 50 und 120 MHz läuft. Dagegen kann eine Schrift mit chinesischen Kurzzeichen, mit mehr als 28.000 gehinteten Glyphen auf High-End-Devices bis zu 20 MByte Speicherplatz belegen.

Bei Low-End-Geräten mit limitiertem ROM darf dieselbe Schrift bei ähnlicher Qualität aber nur 20 Prozent dieser Speichermenge benötigen. Warum also nicht bei Bitmap-Schriften bleiben? Beim Hinting wird die Darstellungsqualität von Texten auf Bildschirmen mit geringer Auflösung verbessert.

Weil man mit Bitmap-Schriften rasch an andere Grenzen stößt. Zum Beispiel können komplexe Schriftsysteme, wie sie etwa im indischen oder thailändischen Sprachraum genutzt werden, mit Bitmaps nicht zufriedenstellend gelöst werden. Zudem verlangt zeitgemäßes und gut lesbares GUI-Design nach unterschiedlichen Schriftgrößen, was bei der Skalierung von Pixelschriften zu einer deutlichen Verschlechterung der Lesbarkeit führt. Vektorschriften, ein Rasterizer und die Umsetzung von Satzregeln für komplexe Schriftsysteme auf Basis von Standards wie OpenType sind hierfür unersetzlich.

Die nächste Generation skalierbarer Schriften

Bestehende Rendering-Lösungen für skalierbare Schriften benötigen viel Arbeitsspeicher und Rechenzeit vom Prozessor, um Schriftdaten zu verarbeiten. Damit die Textqualität erhalten bleibt und um große Mengen an Informationen zu verarbeiten, ist eine stärkere CPU oder zusätzlicher Lesespeicher notwendig. Beides kann zu einer teuren Überarbeitung der Platine führen. Im Gegensatz zu Low-End-Geräten werden bei High-End-Geräten bereits skalierbare Schriften eingesetzt. Da beides immer häufiger miteinander vernetzt wird, mussten bisher unterschiedliche Schriften kombiniert werden.

Das brachte nicht nur signifikant höhere Entwicklungskosten am Front-End mit sich. Es war auch weitaus schwieriger, Produktfamilien weiterzuentwickeln, da Schriften sowohl als statische Bitmap als auch in der skalierbaren Version hinterlegt sein mussten. Der Einsatz von gemeinsamen, wiederverwendbaren und erweiterbaren Schrifttechnologien über die gesamte Produktfamilie hinweg ist jedoch eine notwendige Voraussetzung, um den künftigen Markt- und Wettbewerbsanforderungen gerecht zu werden.

Denn in Zukunft wird es für OEMs mehr und mehr darum gehen, eine umfassende Palette von Low- bis High-End-Geräten zu bauen. Ingenieure müssen bei der Entwicklung dazu die spezifischen Charakteristika vieler verschiedener Displays berücksichtigen. Eine Produktfamilie kann beispielsweise Displays von 1,5 bis 13'' mit Auflösungen von 70 bis 300 dpi umfassen.

Verschiedene Bildschirmtypen, unterschiedlicher Blendschutz, Amiant-Light-Variationen und andere Faktoren machen es schwer bis unmöglich, hier noch mit Bitmap-Schriften zu arbeiten. Die nächste Generation skalierbarer Schriften muss in der Lage sein, individuelle Pixel auf jedem Bildschirm zu adressieren, um Schrift zu skalieren und vor dem Hintergrund der Lesbarkeit zu „formen“ – und das bei engen Einschränkungen hinsichtlich des Prozessors.

Weniger Arbeitsspeicher dank verbessertem Rendering

Monotype hat eine Rendering-Lösung entwickelt, die mit weitaus weniger Arbeitsspeicher als bestehende Lösungen auskommt. Sie benötigt 20 kByte Laufzeitspeicher statt der üblichen 400 bis 500 kByte. Dabei wurde die gesamte Architektur von Grund auf überdacht und neu erstellt. So funktioniert das Speichermanagement wesentlich effizienter, indem Hintingbefehle entwickelt wurden, die wesentlich weniger Speicher benötigen und es dennoch erlauben die Zeichen in höchster Qualität monochrom oder mit Graustufen zu rendern.

Dazu wurde die gesamte Architektur zur Verarbeitung von komplexen Schriftsystemen neu entwickelt und konnte wesentlich speichereffizienter gestaltet werden. Mit dieser Lösung ist es möglich, beliebig viele Größen zu rendern und nicht auf eine limitiert zu sein. Dabei ist die Dateigröße der Fonts, bei gleicher Qualität, bereits bei zwei genutzten Punktgrößen kleiner als bei der Nutzung von Bitmap-Schriften, die diese beiden Punktgrößen enthalten. Monotype ist damit die massive Herabsenkung der Grenze für die Nutzbarkeit von gerenderten Schriften gelungen.

Für Hersteller bedeutet das: effiziente Arbeitsprozesse in der Entwicklung und keine steigenden Kosten für Leistungsstärkere Hardware. Zudem lassen sich die Ansprüche der Nutzer nach guter Lesbarkeit auf jedem Display und bei uneingeschränkter Vernetzung erfüllen. Das ebnet den Weg für die Eroberung des Massenmarktes für mobile Endgeräte und Wearables mit kleinen Displays und geringer CPU sowie für intelligente Weiße Ware und andere Geräte mit geringer Rechenleistung.

* Geoff Greve ist Vice President bei Monotype in den USA.

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