最後更新: 2025年2月20日

標題 - PostScript: 一個清晰的解說

什麼是 PostScript？

PostScript (PS) 是一種由 Adobe Systems 在1982年開發的 頁面描述語言 (PDL)。它主要用於桌面出版、印刷及圖形設計中，用來描述文字和圖像如何在頁面上呈現。

PostScript: 特點與應用

PostScript (PS) 的解說

PostScript (PS) 同時是一種 頁面描述語言 (PDL) 和一種 程序設計語言，具有 動態類型 和 基於堆疊 的特性。以下是其詳情：

1. 什麼是頁面描述語言 (PDL)？

頁面描述語言定義了圖形和文字在打印或顯示屏上的顯示方式。PostScript 用於打印機、出版軟體和數字排版中，以精確地渲染字體、圖像和佈局。

2. 什麼是基於堆疊的程式語言？

PostScript 使用堆疊來處理指令，這意味著它遵循 後進先出 (LIFO) 原則。例如，要在 PostScript 中添加兩個數字，你需將它們推入堆疊，然後調用運算符來處理：

10 20 add

這為 10 和 20 推入堆疊，然後 add 命令將它們彈出並將結果 (30) 再次推入堆疊。

3. 動態類型

PostScript 不需要顯式的類型定義。變量可以容納不同類型（數字、字串、數組等）而不需預先定義類型。

4. PostScript 的用途

PostScript 主要用於桌面出版和電子出版，這意味著它助於創建和打印高質量文檔，具有對字體、佈局和圖形的精確控制。

5. 圖靈完備語言

作為 圖靈完備 意味著 PostScript 理論上可以執行任何計算，只要有足夠的記憶體和時間。這意味著它可用於一般的程式設計任務，而不僅僅是打印。

6. 歷史與發展

  • Adobe Systems 於 1982到1984年間開發。
  • 由 John Warnock、Charles Geschke、Doug Brotz、Ed Taft 和 Bill Paxton 創立。
  • 最新版本 PostScript 3 發於 1997年，其增加了更好的性能、顏色管理以及圖像壓縮。

PostScript 的歷史

PostScript 的起源可追溯至 1976年，當時 John Gaffney 在 Evans & Sutherland 工作中開發了頁面描述語言的概念，並建造了一個圖形數據庫。與此同時，Xerox PARC 正在開發 激光打印機，並需要一個標準來定義頁面圖像。最先他們創建了 Press 格式，後來在1978年發展成 Interpress，由 John Gaffney 和 Martin Newell 開發。

PostScript 的演變和影響

在 1982年，John Warnock 和 Chuck Geschke 離開 Xerox PARC，並共同創立 Adobe Systems，與 Doug Brotz、Ed Taft、Bill Paxton 一同開發了 PostScript 作為 Interpress 的較簡單的替代方案。1984年正式商業發布。

Apple 在 PostScript 成功中的角色

在 1983年，Steve Jobs 看到了 PostScript 對 Macintosh 的潛力，並以 150萬美元的價格從 Adobe 授權它，外加 250萬美元用於 Adobe 20%的股份。他也曾試圖，卻未成功地購買 Adobe。然後 Apple 和 Adobe 開始聯合優化 PostScript 以便於 Apple 的 LaserWriter 打印機上——這於 1985年推出，在 桌面出版革命中發揮了重要作用。

Adobe 在 字體渲染和提示方面的突破，使得即使在較低解析度的 300-dpi Canon 激光打印機上，PostScript 也能顯得非常實用。為了將其保密，Adobe 選擇不對這項技術進行專利申請。

PostScript 的衰退與遺產

在 1980年代及1990年代，PostScript 廣泛用於 激光打印機，但它的高處理能力和內存需求使其昂貴。隨著 打印機變得便宜且計算機更強大，軟體解決方案取代了硬體 PostScript 處理。到 2001年，多數低端打印機放棄了 PostScript 支持，改用 噴墨技術和軟體渲染。

不過，PostScript 在高端專業打印機中仍佔主導地位，因為它能將渲染從電腦轉移到打印機進行，從而提高性能。此外，PDF (可攜式文件格式) —— PostScript 的直接後代，現已成為 電子文檔分發的標準。

PostScript 等級

PostScript 經歷了不同等級的演變，每個等級均提升了功能性、性能及效率。共有三個主要等級：

PostScript 等級的演變

1. PostScript 等級 1 (1984)

原始版本的 PostScript（等級 1，1984年發布）允許用戶精確控制文字佈局及圖形、圖像，並在早期激光打印機中使用。然而，它僅限於灰階，對於複雜圖形處理速度較慢，且由於缺乏圖像壓縮導致較大文件。

  • 由 Adobe 在 1984年版本發布。
  • 提供對文字、圖形和圖像設備無關的頁面描述。
  • 允許對字體排版和佈局進行精確控制。
  • 曾用於 第一批 PostScript 打印機，包括 Apple LaserWriter。
  • 限制條件：
    • 缺乏顏色支持（僅限灰階）。
    • 對複雜圖形處理速度慢。
    • 無內建圖像壓縮，導致較大的文件尺寸。

2. PostScript 等級 2 (1991)

PostScript 等級 2（1991年）提高了性能，添加了顏色打印，壓縮了文件，改進了字體，並加速了複雜圖形的處理。

  • 改進了性能和內存效率。
  • 增加了顏色打印（CMYK 和專色）的支持。
  • 引入數據壓縮以減少文件大小。
  • 提供了改良的字體處理（Type 1 和 Type 3 字體）。
  • 引入 Pattern, Forms, 和 Composite Fonts以增進文字渲染。
  • 比等級 1 更快捷地處理複雜圖形。

3. PostScript 3 (1997)

PostScript 3（1997年）是一個主要更新，提供了更快速的渲染、優化的顏色、支持非常高的打印解析度、改進的字體及增強的圖形效果。雖然現在較少見，但在某些高端打印中仍有使用。

  • 重大升級，提供了更高效的渲染。
  • 使用 ICC 配置文件的顏色管理改進。
  • 對於高解析度打印的改進支持（超過2400 dpi）。
  • 包括支持多母版字體的壇端字體處理。
  • 更多的透明度和陰影效果（增強圖形渲染）。
  • 在現代出版中已被基於 PDF 的工作流程取代，但仍在高端打印中使用。

PostScript 在印刷中的應用

在 PostScript 出現前：

  • 早期的打印機通常只打印固定字形的文本字符（例如打字機的鍵、金屬帶或光學板），通常是 ASCII 的。
  • 點陣打印機引入可選的字體和自定義字形上傳，並通過轉義序列支持基本的 光柵圖形，但需要每個打印機機型的具體驅動程序。
  • 矢量圖形的處理由 繪圖儀（如基於 HPGL 的）完成，但這些裝置較 慢、昂貴且僅限於圖形處理。

PostScript 打印：

  • 激光打印機合併了點陣打印機和繪圖儀的強項，能夠在同一頁面上實現高品質的文本和圖形。
  • PostScript 統一打印控制，提供一個單一、設備無關的語言，使之能適用於不同的打印機和軟件。
  • 不像傳統的打印控制語言，PostScript 是一個完整的程序語言，允許精確的文檔渲染。
  • 即時光柵化：PostScript 使用直線及貝塞爾曲線定義一切，允許平滑的縮放、旋轉及轉換處理。
  • PostScript 解釋器，又稱作光柵圖像處理器（RIPs），將指令轉換為最終輸出所需的點。

PostScript 字體處理

PostScript 的字體系統使用基本圖形形狀來創建可縮放字形，允許字體在不損失品質的情況下進行調整。字體提示技術確保 字體 即使在小尺寸或低解析度下依然清晰可讀。PostScript 字體存儲於各種專用的「型格式」中，每種格式提供不同的功能。

PostScript 字體演變

PostScript 字體系統

  • 使用圖形基元來定義可縮放的字形。
  • 字體提示確保即使在低解析度下仍能高質量渲染。
  • 字體被存儲在各種專門的型格式中，不同的格式提供不同的能力。

PostScript 字體類型

PostScript 提供了多種字體格式。Adobe 的高品質 Type 1 字體起初需要授權，而 Type 3 字體則因缺乏標準提示由其他人使用。Type 2 和 CFF 格式減小了文件大小並為 OpenType 的誕生鋪平了道路。CID-Keyed 字體支持大型亞洲字符集，並且可以使用 Type 1 或 Type 2 結構。

  • Type 1 字體 (T1)：

    • Adobe 的壓縮和加密專有字體格式。
    • 使用於高質量、有提示的字體。
    • 起初，Adobe 收費許可 Type 1 技術。

  • Type 3 字體 (T3)：

    • 允許全部 PostScript 功能，但缺乏標準提示。
    • 由無法許可 Type 1 技術者使用。

  • Type 2 字體 (T2) 和壓縮字體格式 (CFF)：

    • 為效率而減少的字體文件大小。
    • 成為 OpenType 字體的基礎。

  • CID-Keyed 字體：

    • 為具有大編碼空間的亞洲 (CJK) 字符集而設計。
    • 可以使用Type 1 或 Type 2 進行不同的字體結構處理。

字體格式演變

Apple 創建了 TrueType 字體以與 Adobe 的 字體 競爭。這促使 Adobe 分享其字體的工作原理。後來，Adobe 和微軟共同開發了 OpenType 字體，結合兩者的優點，並成為如今的標準字體格式。

  • TrueType (1991)：

    • Apple 開發來與 Adobe 系統競爭。
    • 迫使 Adobe 公開 Type 1 規範供公眾使用。

  • OpenType (1990年代後期)：

    • 由 Adobe 和微軟 聯合開發。
    • 統一 Type 1 和 TrueType 功能。
    • 成為現代字體的行業標準。

Type 1 支持的結束

  • Adobe 正式於 2023年1月停止支持 Type 1 字體，轉而支援 OpenType。

可攜式文件格式 (PDF) 與 PostScript

PDF 和 PostScript 之間的區別

PDF 和 PostScript 這兩種文件格式產生的打印結果相同，因為它們使用相同的底層圖形系統。它們之間的主要區別在於其結構：PostScript 是一種完備的編程語言，允許動態操作，而 PDF 是一種設計用於高效觀看與導航的簡化靜態格式。儘管存在這些差異，文件可以在兩種格式之間相互轉換。

理解 PostScript 和 PDF
  • 相似的影像模型 – PDF 和 PostScript 都使用相同的圖形系統，確保相同的打印輸出。
  • 有什麼不同？
    • PostScript 是一種圖靈完備的編程語言，能夠進行動態操作。
    • PDF 是一種靜態數據結構，優化映為高效存取與導航，使其更適合互動觀看。
  • 相互轉換 – PDF 文件可以被轉換為 PostScript，反之亦然。

PostScript 語言

PostScript 是一種基於堆疊的動態類型語言，像 Forth 一樣，但具有 Lisp 式的數據結構。它使用反向波蘭表示法，要求精心管理記憶體。PostScript 使用數組和字典，在運行時管理類型，並包括垃圾回收。註釋以 “%” 開始，程序通常以 “%!PS” 開頭。

  • 圖靈完備和基於堆疊 – 類似於 Forth，但具有動態類型和 Lisp 式的數據結構。
  • 反向波蘭表示法 (RPN) – 操作符作用於 堆疊，需要小心管理。
  • 記憶體管理 –
    • 使用 作用域記憶體。
    • 在 PostScript 等級 2 中引入 垃圾回收。
  • 數據結構 –
    • 使用 數組與字典。
    • 無正式類型聲明——類型在運行時管理。
  • 註解與程序結構 –
    • % 用於標註註釋。
    • 程序通常以 "%!PS" 開始以指示其為 PostScript 格式。

PostScript 的使用方式

  • 主要由軟體生成而非手工編寫。
  • 可以用作完整的編程語言來進行自動化。
  • 由 打印機 (RIPs) 或 屏幕查看器解釋。

簡單的 PostScript 文件範例

這是個簡單的 PostScript (.ps) 文件 範例，可在頁面上打印「Hello, World!」:

%!PS
/Times-Roman findfont 24 scalefont setfont
100 700 moveto
(Hello, World!) show
showpage

解釋：

  1. %!PS → 指示文件是 PostScript 文件。
  2. /Times-Roman findfont 24 scalefont setfont → 選擇 Times-Roman 字體，字號 24。
  3. 100 700 moveto → 將游標移動至頁面座標 (100, 700)。
  4. (Hello, World!) show → 在指定位置打印 “Hello, World!”。
  5. showpage → 告知打印機打印頁面。

你可以將其儲存為 hello.ps 並使用 PostScript 查看器（如 GSview、Ghostscript）打開或將其發送至 PostScript 打印機。

Hello.ps 渲染後的樣子

標題 - Hello.ps 渲染後的樣子

用於渲染 PostScript 的軟體清單

PostScript 查看器和解釋器

  1. Ghostscript (開源) – 常用 PostScript 和 PDF 解釋器。
  2. GSview – Ghostscript 的圖形使用者介面前端。
  3. MuPDF – 支援 PostScript 和 PDF 的輕量級查看器。
  4. Xpdf – 開源 PDF 查看器，具有一些 PostScript 支持。
  5. Evince – GNOME 文件查看器能處理 PostScript 文件。
  6. Okular – KDE 文件查看器，支援 PostScript。
  7. Apple Preview – macOS 內建查看器，支援 PostScript 和 PDF。

PostScript 打印機與光柵化器

  1. Adobe Acrobat Distiller – 轉換 PostScript 成高品質 PDF。
  2. CUPS (Common Unix Printing System) – 處理 Unix/Linux 上的 PostScript 打印。
  3. PPR (Printer Production Release) – PostScript 排序器與渲染器。

矢量圖形及桌面出版軟體

  1. Adobe Illustrator – 可開啟與編輯 PostScript 文件。
  2. CorelDRAW – 支援用於矢量圖形的 PostScript。
  3. Scribus – 開源桌面出版軟體，支援 PostScript。
  4. Inkscape – 可導入/匯出 PostScript（透過 Ghostscript）。

命令行和轉換工具

  1. ps2pdf (Ghostscript 的一部分) – 將 PostScript 轉換成 PDF。
  2. pstopdf (macOS 命令行工具) –將 PostScript 轉換成 PDF。
  3. ImageMagick – 可將 PostScript 文件渲染為圖像。