ClearType. Bill Hill

La settimana scorsa è stato caricato su Youtube un video di un certo Andrew Lam che spiega attraverso quali difficoltà sono passati i designer per rendere i testi leggibili con più facilità sugli schermi. 

Quando sono stati inventati i monitor per computer la situazione era penosa: c'era un numero limitatissimo di pixel a disposizione, e non c'era modo di convertire in formato digitale le forme delle lettere che andavano bene per i testi stampati. I programmatori dovevano ridisegnarle da zero, annerendo i quadretti di una griglia limitatissima, anche 8x8. Il risultato era molto goffo dal punto di vista visivo, e le lettere non erano neanche scalabili, perché non c'era modo di trasformarle magari in lettere in dimensione 9x9 senza alterare le proporzioni e distorcerle in maniera insensata. 

Col miglioramento delle possibilità di hardware e software sono state messe a punto lettere scalabili: il disegnatore realizza la forma perfetta su un piano cartesiano largo migliaia di unità, fissando il raggio di curvatura delle linee, e poi ci pensa il programma a ricondurre questa forma a un certo numero di pixel a seconda della dimensione specificata dall'utente.

Resta il problema che si possono creare distorsioni: se un'asta verticale va a sovrapporsi esattamente a una colonna di quadratini allora è larga un pixel, se finisce a cavallo tra due colonne può essere larga due pixel, o zero se è così sottile da non includere i centri dei quadrati. Quindi può capitare anche che una lettera formata di tratti uniti, sullo schermo appaia composta di tratti separati. 

La prima soluzione che è stata trovata a questo problema è l'hinting: il disegnatore stesso specifica nel font quali tratti e quali proporzioni bisogna preservare. 

Ma anche in questo modo il risultato non è l'ideale: le linee curve o quelle oblique risultano a scalini, visto che il disegnatore ha ragionato solo in base a cosa è dentro e cosa è fuori dal contorno, senza sfumature intermedie. 

Così è stata messa a punto la seconda soluzione: l'antialiasing, che prevede l'uso di sfumature di grigio per ammorbidire le curve o per rendere più morbido il contorno di un tratto inclinato.

Praticamente il software sovrappone la forma ideale della lettera a una griglia di quadrati, ma non ragiona più in maniera binaria, dove ogni quadrato può essere acceso o spento, ma in maniera più analogica: se l'asta si sovrappone completamente al quadrato, questo è completamente acceso, mentre se lo copre solo per metà, allora questo è acceso per metà. 

Se fissiamo i colori standard, nero per le aste e bianco per lo sfondo, vediamo che mentre i pixel che si trovano all'interno delle aste sono completamente neri e quelli dello sfondo sono completamente bianchi, tra uno scalino e l'altro lungo i contorni troviamo alcuni pixel più o meno grigi. 

Questa soluzione migliora la visualizzazione dei testi, ma in alcuni casi può portare a qualche effetto indesiderato. Parti consistenti delle aste possono apparire fin troppo scolorite quando vengono visualizzate sul monitor. C'è ancora spazio per migliorare. 

La frontiera successiva si chiama ClearType, e nel filmato viene presentata con le immagini della conferenza stampa nel corso della quale lo stesso Bill Gates chiamò sul palco la persona che aveva risolto il problema, il quale arrivò indossando il kilt, il gonnellino tradizionale scozzese. 

Il suo nome era Bill Hill. 

Il suo sistema prevedeva di triplicare la risoluzione orizzontale degli schermi LCD, intervenendo sulle componenti colorate di ogni singolo pixel. 

Se ingrandiamo a dismisura lo schermo di uno dei nostri monitor, anche usando la telecamera del cellulare, possiamo notare che è una sequenza di rettangolini di colore rosso-verde-blu. Quando tutti e tre sono accesi al massimo, danno il colore bianco; quando sono spenti danno il nero; luminosità intermedie danno gradazioni di grigio. Chiaramente quando sono accesi solo quelli di un colore, da lontano l'occhio percepirà solo quel colore, mentre tutti i colori intermedi possono essere ottenuti dosando la luminosità di queste tre componenti. 

Col sistema precedente la luminosità di ognuno dei tre subpixel di ogni singolo pixel veniva dosata nello stesso modo, ecco perché si avevano delle tonalità di grigio. Col nuovo sistema, ogni colore viene variato indipendentemente. E dato che a distanza l'occhio umano percepisce più la luminosità che la tonalità, ecco che non ci si rende conto del riflesso colorato che sta a destra e a sinistra di ogni asta ma si percepisce una risoluzione tre volte migliore, in orizzontale. Le linee oblique e quelle curve non sembrano fatte a scalini: il nostro cervello ricostruisce la forma ideale delle lettere. 

Mi pare di capire che questa tecnologia è integrata a livello di sistema operativo, e tuttavia sullo stesso computer mi è capitato di trovare sia font che facevano uso del metodo ClearType sia altri che non lo attivavano. Ma se io dovessi disegnare un font, come potrei fare ad assicurarmi di ottenere la visualizzazione migliore?

Non lo so, e forse non è tanto chiaro neanche agli addetti ai lavori: quando lo Studio Di Lena ha preparato una versione modificata dell'Old Standard, guardando le scritte ingrandite si vedevano le sfumature grigie anziché quelle colorate come nell'originale. Dove si era persa questa funzionalità? Non l'ho capito. 

ClearType è un marchio a cui è dedicato un articolo anche su Wikipedia in italiano. La novità è stata annunciata a gennaio 1998, ma introdotta nel software Microsoft solo due anni dopo. 

Nel filmato viene specificato anche che c'è stato bisogno di qualche accorgimento per evitare che i colori ai lati delle aste fossero così intensi da notarsi ad occhio nudo. 

La gran parte degli utenti non nota la presenza di questa funzione, salvo sentirne la mancanza ogni tanto: inserendo un testo in un'immagine con un programma di fotoritocco, ClearType non viene chiamato in causa quindi dopo che la scritta viene trasformata in bitmap appare di qualità molto minore rispetto a come appare sul monitor in un editor di testo. 

Ma chiaramente questa tecnologia è utile solo in quei sistemi in cui sono presenti i pixel RGB (schermi LED o LCD), mentre non ha nulla a che vedere con i monitor a tubo catodico o con la qualità di stampa su carta. 

Né la versione italiana né quella inglese di Wikipedia fanno il nome dello scozzese che ha lavorato al progetto, ma mostrano alcune immagini che fanno capire il meccanismo in maniera abbastanza intuitiva. 

Un articolo pubblicato da Piero Bacarella nel 2000 dice che l'intuizione alla base di ClearType risale a ben 22 anni prima rispetto all'implementazione messa a punto da Hill: ci lavorò addirittura Steve Wozniac, uno dei fondatori della Apple. 

Nel caso della scheda grafica dell'Apple II i sottopixel però erano solo due: il viola e il verde, scriveva Bacarella. 

Sempre su Youtube si possono trovare alcuni video in cui Hill spiegava la tecnologia a cui aveva lavorato, e chiariva il motivo per cui ClearType non era stato attivato di default ai tempi di Windows XP. 

C'erano varie criticità: chiaramente non visualizzare le grafiche alla risoluzione prevista mandava in malora il meccanismo; esistevano monitor BGR oltre agli RGB, e questo faceva saltare le proporzioni di luminosità impostate; inoltre la percezione di alcune persone poteva variare rispetto ad altre, quindi per qualcuno il nuovo sistema poteva essere fastidioso. 

Nel corso del tempo il sistema venne migliorato varie volte: già all'inizio degli anni Zero si era almeno alla quarta versione. 

Hill è morto per attacco cardiaco nell'autunno 2012. 

Sul sito di Microsoft si può vedere un altro brandello della stessa intervista del 2004 a Channel 9, in cui diceva che il più importante sistema operativo al mondo era l'homo sapiens stesso, e citava anche l'invenzione della tipografia da parte di Gutenberg. 

Oensava anche alla tragedia che era stato il saccheggio di un museo in Iraq nel corso della guerra che c'era appena stata, perché là dentro c'erano le prime testimonianze dell'invenzione della scrittura in Mesopotamia.

Chi non l'abbia sentito parlare può avere un'idea molto riduttiva del suo compito: sì, come no, colorare i pixel, visualizzare le letterine... In realtà Hill era una persona di grande cultura, che approfondiva notevolmente gli argomenti di cui si occupava: in uno spezzone di tre minuti e mezzo lo sentiamo spaziare dalla storia antica fino agli studi recenti in materia di ottica e psicologia. E lo vediamo stupirsi per quelle capacità di apprendimento e comunicazione degli esseri umani che tutti danno per scontate ma che in realtà rappresentano un "miracolo".