So schwierig war es, die ersten chinesischen Computerschriften zu bauen

Vor mehr als 40 Jahren zeichneten und bearbeiteten Designer Tausende von Zeichen per Hand, um für China das Schreiben und Drucken am PC zu ermöglichen.

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Ein frühes Mock-up eines chinesischen Bitmap-Fonts, das von der Graphic Arts Research Foundation (GARF) erstellt wurde.

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Von
  • Tom Mullaney

Bruce Rosenblum schaltete seinen Apple II ein, der Einschaltton war zu hören und dann klapperte das Diskettenlaufwerk los. Nach einer Reihe von Tastenanschlägen begann der 12-Zoll-Monitor von Sanyo an zu leuchten. Ein grünes Raster erschien, 16 Einheit breit und 16 Einheiten hoch. Das war "Gridmaster", ein Programm, das Bruce in der Programmiersprache BASIC entwickelt hatte, um eine der ersten chinesischen Digitalschriften der Welt zu erstellen. Er entwickelte die Schriftart für einen experimentellen Rechner namens Sinotype III, der zu den ersten PCs gehörte, die chinesische Sprache verstanden – sowohl bei der Ein- als auch bei der Ausgabe.

Zu dieser Zeit, in den späten 1970er und frühen 1980er Jahren, gab es in China keine Personalcomputer, die im Land produziert wurden. Um seinen "chinesischen" PC zu bauen, programmierte Rosenblums Team einen Apple II so um, dass er mit der Sprache des Reichs der Mitte funktionierte. Seine Aufgabenliste war lang. Er musste das Betriebssystem von Grund auf umprogrammieren, da das Apple DOS 3.3 die Eingabe und Ausgabe von Texten mit chinesischen Schriftzeichen einfach nicht zuließ. Ebenso schrieb eine chinesische Textverarbeitung von Hand, eine Aufgabe, an der er monatelang unermüdlich arbeitete.

Ein Foto des Sinotype III-Monitors zeigt das Programm Gridmaster und den Digitalisierungsprozess des chinesischen Schriftzeichens 电 (dian – Strom).

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Obwohl Gridmaster ein einfaches Programm war, stellte die Aufgabe, die es erfüllen sollte – die Erstellung digitaler Bitmaps von Tausenden von chinesischen Schriftzeichen – eine große Designherausforderung dar. Tatsächlich dauerte die Erstellung der Schriftart für den Sinotype III – eine Maschine, die dann von der Graphics Arts Research Foundation (GARF) in Cambridge, Massachusetts, entwickelt wurde – viel länger als der Bau des Computers selbst. Doch ohne eine Schriftart gäbe es keine Möglichkeit, chinesische Zeichen auf dem Bildschirm darzustellen oder sie auf dem Nadeldrucker der Maschine auszugeben.

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Für jedes chinesische Zeichen mussten die Designer 256 separate Entscheidungen treffen, eine für jeden möglichen Bildpunkt in jedem der Bitmap-Schriftzeichen. Multipliziert mit Tausenden von Zeichen bedeutete dies buchstäblich Hunderttausende von Entscheidungen in einem Entwicklungsprozess, der mehr als zwei Jahre in Anspruch nahm.

Ein Foto eines Sinotype III-Monitors, der die chinesische Bitmap-Schrift anzeigt.

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Die Entwicklung von Gridmaster – das Rosenblum gegenüber Technology Review als "bestenfalls klobig zu bedienen" beschrieb – ermöglichte es seinem Vater Louis Rosenblum zusammen mit GARF, die Verantwortung für die Erstellung der digitalen Schriftart auszulagern. Mit einem beliebigen Apple II-Rechner, auf dem Gridmaster von einer Diskette lief, konnten die Aushilfskräfte neue Bitmaps für den chinesischen Font erstellen und speichern. Sobald diese Bitmaps erstellt und abgelegt waren, konnten die Rosenblums sie mit einem zweiten Programm (ebenfalls von Bruce entwickelt) auf dem Sinotype III installieren.

Entwürfe von Bitmaps chinesischer Zeichen für die Schriftart Sinotype III.

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Der Sinotype III wurde dann nie auf den Markt gebracht. Nichtsdestotrotz war die akribische Arbeit, die in seine Entwicklung eingeflossen ist – einschließlich der Entwicklung seiner chinesischen Bitmap-Schriftart – von zentraler Bedeutung für die Behebung eines komplexen globalen technischen Problems: Wie kann man einen damals noch schmalbrüstigen Computer so ausstatten, dass er Chinesisch, eine der am weitesten verbreiteten und komplexesten Sprachen der Welt, verarbeiten kann?

Mit dem Aufkommen des Computers und der Textverarbeitung im Westen stellten Ingenieure und Designer fest, dass eine digitale Schriftart mit niedriger Auflösung für Englisch auf einem 5-mal-7-Bitmap-Raster aufgebaut werden konnte, das nur fünf Byte Speicher pro Symbol benötigte. Die Speicherung aller 128 niedrig aufgelösten Zeichen im sogenannten American Standard Code for Information Interchange (ASCII), der alle Buchstaben des englischen Alphabets, die Ziffern 0 bis 9 und gängige Interpunktionen enthält, erforderte nur 640 Byte Speicher – einen winzigen Bruchteil der 64 Kilobytes des Apple II.

Nahaufnahme des Entwurfs einer Bitmap-Zeichnung des Wortes bei (背 – Rücken, Rückseite) mit Veränderungen, die mit Tipp-Ex vorgenommen wurden.

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Aber es gibt Zehntausende von chinesischen Zeichen, und ein 5 x 7-Raster war zu klein, um sie lesbar zu machen. Chinesisch benötigt ein Raster von mindestens 16 mal 16 Bildpunkten oder größer – also mindestens 32 Byte Speicher (256 Bit) pro Zeichen. Stellt man sich einen Font vor, der 70.000 chinesische Zeichen in niedriger Auflösung enthält, würde der gesamte Speicherbedarf zwei Megabyte übersteigen, ein gigantischer Wert für die damalige Zeit. Selbst ein Font, der nur 8.000 der gebräuchlichsten chinesischen Zeichen enthält, würde etwa 256 Kilobyte benötigen, nur um die Bitmaps zu speichern. Das war das Vierfache der gesamten Speicherkapazität der meisten handelsüblichen Einsteigerrechner in den frühen 1980er Jahren.

Die Bitmap-Zeichen für juan (娟 – anmutig) und mian (娩 – liefern) aus der Schriftart Sinotype III, vom Autor neu erstellt.

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

So schwer zu nehmen diese Speicherhürde auch war, die größten Probleme bei der Herstellung von chinesischen Schriften mit niedriger Auflösung in den 70ern und 80ern waren ästhetischer und gestalterischer Natur. Lange bevor sich jemand an ein Programm wie Gridmaster setzte, fand der größte Teil der Arbeit außerhalb des Computers statt, mit Stift, Papier und Korrekturflüssigkeit. Designer verbrachten Jahre damit, Bitmaps zu entwerfen, die die Anforderungen an den geringen Speicherplatz erfüllten und ein Mindestmaß an kalligrafischer Eleganz bewahrten. Zu denjenigen, die diesen Zeichensatz erstellten, indem sie Entwürfe von Bitmaps für bestimmte chinesische Zeichen von Hand zeichneten oder sie mit Gridmaster digitalisierten, gehörten Lily Huan-Ming Ling und Ellen Di Giovanni.

Symmetrie und Asymmetrie in den Zeichen shan (山 – Berg), zhong (中 – Mitte), ri (日 – Sonne) und tian (田 – Feld).

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Das Kernproblem, mit dem sich die Designer konfrontiert sahen, war die Kombination zweier grundverschiedener Arten, Chinesisch zu schreiben: das handgeschriebene Zeichen, das mit Stift oder Pinsel erzeugt wird, und die Bitmap-Glyphe, die mit einer Anordnung von Pixeln auf X- und Y-Achse erzeugt wird. Die Designer mussten entscheiden, wie (und ob) sie versuchen wollten, zentrale orthografische Merkmale des handgeschriebenen Chinesisch nachzubilden.

Ein Vergleich von zwei Entwurfsversionen des Zeichens luo (罗 – sammeln, Netz).

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Im Fall der Schriftart des Sinotype III wurde der Prozess des Entwerfens und Digitalisierens von chinesischen Bitmaps mit niedriger Auflösung ausführlich dokumentiert. Eine der faszinierendsten Archivquellen aus dieser Zeit ist ein Ordner voller Raster mit handgezeichneten Skizzen, die später in Bitmaps für viele Tausend chinesische Zeichen digitalisiert werden sollten. Jedes dieser Zeichen wurde sorgfältig angelegt und in den meisten Fällen von Louis Rosenblum und GARF bearbeitet, wobei Korrekturflüssigkeit verwendet wurde, um alle "Bits" zu löschen, mit denen der Typograph nicht einverstanden war. Über den ersten Satz grüner Zeichen wurde dann ein zweiter Satz roter Zeichen gelegt, die den "endgültigen" Entwurf darstellten. Erst dann begann die Arbeit der Dateneingabe.

Angesichts der schieren Anzahl von Bitmaps, die das Team entwerfen musste – mindestens 3.000 (und idealerweise viel mehr), wenn das Gerät die Bedürfnisse der chinesischen Verbraucher erfüllen sollte – könnte man annehmen, dass die Designer nach Möglichkeiten suchten, ihre Arbeit zu vereinfachen. Eine Möglichkeit wäre zum Beispiel gewesen, chinesische Radikale – die Basiskomponenten eines Zeichens – zu duplizieren, wenn sie in etwa an der gleichen Stelle, in der gleichen Größe und in der gleichen Ausrichtung von einem Zeichen zum anderen erschienen. Bei der Erstellung der vielen Dutzend gebräuchlichen chinesischen Zeichen einer Unterart hätte das GARF-Team beispielsweise nur ein Standard-Bitmap erstellen können (und theoretisch auch müssen) und dieses dann in jedem Zeichen, in dem dieses Radikal vorkommt, replizieren können.

Solche mechanistischen Entscheidungen wurden jedoch nicht getroffen, wie die Archivmaterialien zeigen. Im Gegenteil, Louis Rosenblum bestand darauf, dass die Designer jede dieser Zeichenkomponenten – oft auf fast unmerkliche Weise – anpassten, um sicherzustellen, dass sie mit dem Gesamtzeichen, in dem sie erschienen, harmonierten. Es gibt geringfügige Veränderungen der Pixelbreite und der Bogenanordnung, teils nur um einen Bildpunkt verrückt. In der gesamten Schrift war dieses Maß an Präzision eher die Regel als die Ausnahme. Trotz des scheinbar kleinen Raums, in dem die Designer arbeiten mussten, hatten sie eine schwindelerregende Anzahl von Entscheidungen zu treffen. Und jede dieser Entscheidungen wirkte sich auf jede andere Entscheidung aus, die sie für ein bestimmtes Zeichen trafen, da das Hinzufügen auch nur eines Pixels oft die gesamte horizontale und vertikale Balance veränderte.

Ein Vergleich des Wasserradikals (氵), wie es in der Schriftart Sinotype III (rechts) erschien, mit einer frühen chinesischen Schriftart, die von H.C. Tien erstellt wurde (links).

(Bild: Louis Rosenblum Collection, Stanford University Library Special Collections)

Die unnachgiebige Größe des Rasters beeinflusste die Arbeit der Designer auf andere, unerwartete Weise. Am deutlichsten wird dies bei dem teuflischen Problem, Symmetrie zu erreichen. Symmetrische Layouts – die es in chinesischen Schriftzeichen im Überfluss gibt – waren besonders schwierig in niedrig aufgelösten Rastern darzustellen, weil nach den Regeln der Mathematik die Erzeugung von Symmetrie räumliche Zonen ungerader Größe erfordert. Bitmap-Raster mit geraden Abmessungen (wie das 16-mal-16-Raster) machten Symmetrie unmöglich. GARF schaffte es, Symmetrie zu erreichen, indem in vielen Fällen nur ein Teil des Gesamtrasters verwendet wurde: nur eine 15 mal 15 große Region innerhalb des 16 mal 16 großen Gesamtrasters. Dadurch wurde die nutzbare Fläche noch weiter reduziert.

Die niedrige Auflösung blieb natürlich nicht lange "niedrig". Die Fortschritte in der Computertechnik führten zu immer höher auflösenden Bitmaps, immer schnelleren Verarbeitungsgeschwindigkeiten und immer geringeren Kosten für den Speicher. In unserem heutigen Zeitalter von 4K und Retina-Displays mag es schwer fallen, die Kunstfertigkeit – sowohl ästhetisch als auch technisch – zu schätzen, die in die Erstellung der frühen chinesischen Bitmap-Schriften einfloss, so begrenzt sie auch waren. Aber es waren Problemlösungen wie diese, die letztendlich einem Sechstel der Weltbevölkerung den Zugang zu Computern, neuen Medien und dann zum Internet ermöglichten.

Tom Mullaney ist Professor für chinesische Geschichte an der Stanford University, Guggenheim-Stipendiat und Inhaber des Kluge-Lehrstuhls für Technologie und Gesellschaft der Library of Congress. Er ist Autor des in Kürze erscheinende Buches "The Chinese Computer" – die erste umfassende Geschichte der chinesischsprachigen Computertechnik.

(bsc)