Hershey字体：不是巧克力，矢量刻字的起源

在过去的几年里，我一直撞到了一个叫做Hershey字体的东西。挖掘后，我发现了一个名为Allen Vincent Hershey博士的人的1967年政府报告。回到20世纪60年代，他作为弗吉尼亚大尔格伦海军武器实验室的物理学，研究了船体和水之间的相互作用。他的研究是由海军军械研究计算器（NORC）提供帮助，该计算器由IBM建造，并在1954年首次安装时是世界上最快的计算机之一。

Norc的I / O设施，如穿孔卡，磁带和线条打印机，是典型的时代。但NORC还有超高速光学打印机。该设备最初由电信公司Stromberg-Carlson-Carlson为社会保障管理局开发，以便在微杂物上直接打印大量数据。

也许你已经听说过Vindframe运营商的打印输出的程序员的故事？嗯，你会等待你的光学图。由于它们使用了薄膜，因此它们需要化学处理以成为照片，载玻片或微杂物。但尽管如此，尽管如此，印刷速度比当天的线条打印机快得多：每分钟7000线VS 150.虽然这种打印速度肯定是令人印象深刻的，但在一秒钟的一秒钟内绘制整个图形和数字的能力是没有愚蠢的科学家们对科学家们感到非常感谢。

是什么让这个设备如此之快？这是我们在2017年覆盖的CharActron管道。该特殊CRT具有内部金属屏幕，蚀刻字体。电子束在一个“闪光灯”中突出管的荧光体面上的整个字母，这反过来透露摄影膜。没有参与光栅扫描或矢量图，因此该过程快速。但很快，系统将以原始设计师未想象的方式使用。

回到那些日子里，在罗夫，乳胶和Wysiwyg文字处理器之前，准备充满复杂的数学方程和数据地块的技术报告非常耗时。文本本身将使用普通打字机准备。但是需要像varityper这样的专用打字机来排版数学方程。绘图和图通常是手绘或用笔绘图器。 Hershey来实现NORC的光学打印机可以采用新角色并用作排版。 Hershey博士不仅看到了这种可能性，而且对书法有着敏锐的兴趣，并没有介意花费他的晚上发展这种新能力。

实现这一目标的关键是定义一个新的输出模式，绕过内部模板字体。相反，通过使用作为“点”的周期（全停止）模板来暴露胶片，并在程序控制下移动点。当应用于文本时，这当然比使用模板慢，但它允许任意选择字体，或者作为Hershey Dr称为他们的repertories。此外，它开辟了直接将数据绘制到薄膜上的能力，绕过较慢的笔绘图器甚至当天的手绘技术较慢。

Hershey博士了解到，新泽西州穆雷山贝尔实验室的工程师使用类似的技术开发了一种用于光敏打印机的字体，从光栅化的角度接近它。 Hershey博士意识到他可以扩大它来拥抱更多的异国情调和艺术字形。他专注于使用载体来设计他的字体，并开始研究和建立他的矢量字体集合的漫长旅程。

在后智，他不仅建造了一套解决了达勒格伦社区的需求的工具，而且将光学绘图器的极限推向极端。在他的报告中，他不仅用英语展示字体，而且展示了希腊，俄语和日语等其他语言。除了数学符号之外，他还显示了绘图仪如何绘制电子电路图，银河系的恒星地图，一般，化学键等。他的1967年报告“计算机书法”中发现了他的彻底性的示例。虽然Hershey只实施了一个日本人物的子集作为演示，但他通过超过5000多个寻找可能超过他方法局限性的字形。他只能找到一个这样的案例，他合理决定忽略：

在紧凑的空间中有一些细节和复杂的情况下的一些溢出，这种尺寸[21个光栅单元的高度]被认为是尼尔森字典中的所有角色都足够，但除了第5444号之外，因为这个角色代表龙运动，这是令人怀疑的效用。

总而言之，Hershey博士产生了大约1400个西方和800个日本的雕文，所有人都在图表纸上用手绘制。有五种不同的光学字体大小和三种不同的笔划类型，更不用说映射，科学，数学等各种符号。

Hershey试图使用当天领先技术来生成印刷报告的令人愉悦的字体。到目前为止，最大数量的字形是复杂的 - 即它们是用多条线或中风构造的，以增加和变量的行程宽度。这些笔画通常在您在线搜索其字体时作为细线所示，但在正确绘制时，考虑到SC4020波束的大小，将导致实心字母。今天我们有一个夸张的字体，所以为什么仍然被用过Hershey字体？你可能很想说，因为他们是公共领域。但可能是最大的原因是单行字体系列，这在许多不同的应用中仍然非常有用。以下是多年来遇到的一些例子。

今天，如果您想在OpenSCAD中绘制文本，则会内置支持。但是，当我在2015年初第一次学习OpenScad时，这是不可用的。我正在研究所需文本的项目，所以我决定自己做。当我走下了简单刻字的兔子洞时，我可以使用openscad的图形原语来实现，我发现这是一个历史悠久的技术。

当我第一次偶然发现Hershey字体时，这是在这项研究期间。我已经了解到，这些古典刻字样式是Hershey博士的灵感来源，包括草坪和一些漫画章节使用的Leroy刻字集。

当时，我通过了Hershey字体，因为它们只使用了线条，似乎真正的曲线看起来更好。我根据这些简单的起草刻字样式制作了自己的矢量字体，这些样式仅使用了线条和圆弧 - 我知道如何用openscad制作的东西。现在回顾这一点，我认为该文本于当年3月融入了Openscad。如果我刚刚等三个月，我会救自己的时间和麻烦。

作为一名年轻工程师，我公司的一些项目需要耐用的前面板标记。我们使用CNC机器将刻字和符号刻上刻字和符号进行了。一种经过精心证实的方式是雕刻一个面板，然后用环氧涂料填充凹槽。今天我们甚至可以跳过机器的麻烦雕刻在一起。低成本直接激光蚀刻提供了一种更清洁的和通常更实惠的技术。这两种方法都通过沿着X-Y对定义的路径移动头部，铣削工具或激光束来工作。这是矢量字体的完美契合。它们可以通过改变铣削工具或激光束尺寸的直径来或多或少地粗体，并且可以根据需要使用基本三角仪轻松缩放或旋转。尝试用一点映射的字体做到这一点，最好是尴尬。

我们全部将文本放在PCB的丝网屏和铜层上，但也许没有停止并思考细节。当您为制造的文件生成文件时，磁盘的迹线和特征本身就是以熟悉的格格格式（RS-274x）表示。字母以相同的方式表达。

用于制造PCB薄膜艺术品的第一张光透视仪由格目国在20世纪60年代制造。该设备从一系列大型计算机控制的X-Y表中延伸出来。这些原本用于从织物和制作处方眼镜镜片的切割图案等任务。 Gerber PhotoBlotter的基本操作与笔绘图器或CNC雕刻机不同，除了光束通过可选择的孔闪烁以暴露摄影膜。包含不同孔径尺寸的轮子允许您更改线宽并使用“闪光”焊盘。它只是自然的，矢量命令用于控制光学器。 Gerber而不是重新重塑车轮，而是根据20世纪50年代以来一直存在的CNC数字接口标准RS-274D的子集。通过一些扩展和修订，这仍然是我们今天使用的格式，以将我们的PCB艺术作品传达给制造商店。

像许多领域一样，技术迈进了。 PCB制造商店实际上没有使用Gerber风格的Photoplotters。这些天，更频繁地，制造商将转换您的格柏文件，以便艺术品转移到电影使用高分辨率高速光栅打印机。在某些情况下，艺术品将直接投射到PCB本身上，完全绕过胶片和中间转移步骤。

也就是说，我认为我们不会向制造商发送光栅化的PCB艺术品。我们发送到商店，痕迹和垫的PCB的特征是自然的矢量图。对于正确的结果，制造商需要识别这些功能，以根据自己的独特制造过程调整它们。这是制造备注的含义，如“线，垫，通过尺寸被指定为成品尺寸”，“受控阻抗迹象XXXX应为75欧姆”。甚至可能需要根据所使用的过程调整丝网屏幕宽度。在栅格的图像上调整这些参数，虽然不是不可能的，但会更复杂。

我需要将一些韩文文本放在PCB上的客户一段时间后面。在KICAD论坛上讨论这一点后，我了解到在KICAD中，PCB刻字在内部存储为向量 - 使用原始的HERSHEY字体格式。我不会进入血腥细节，但原来的Hershey格式是特殊的，可以说是最少的。 Hershey仅使用可打印的字母，我们今天可以称之为可打印的ASCII，以描述非常紧凑的坐标。有一个基于字母的笛卡尔栅格系统，带字母r为零。字母S为1，p是-2等。字母H将显示为508 9g] KFK [RYFY [rkpyp在此表示法中。

我最近在基于ESP32的TTGO模块上使用MicropeThon进行了游戏，以便在微小TFT屏幕上进行文本进行实验。我发现hacakday.io用户[Russ]在他的海龟情节Bot中使用了Hershey字体。这给了我一个很好的跳跃开始了我的一些实验，并且是在现代项目引擎盖下找到Hershey字体的另一个例子。

近年来，使用矢量图形的基于CRT的项目变得流行。 有时钟项目和通用矢量显示。 这是另一个应用程序，其中描述具有矢量的字体与显示器的底层操作很好地匹配。 而且你不会感到惊讶地了解这些项目中的Hershey字体。 例如，通过[Trammel Hudson]在矢量显示基础上的本教程显示如何在屏幕上绘制Hershey字体字母。 Hershey博士会想到他的简单性单冲程字体仍在60年后仍在使用？ 考虑到他如此精心设计的所有多冲程信和日本符号，如果没有失望，他可能会有点惊讶。 如果您在项目中遇到或使用了Hershey的字体，请告知我们。 如果您想了解更多，这是FrankGrießhammer关于Hershey博士的一个有趣的演示以及他的字体的发展。