從「鉛與火」到「光與電」——漢字激光照排技術

你看書看報嗎?你用計算機、手機獲取或傳輸中文信息嗎?如果你的回答是「是」,那你有沒有想過計算機裡的漢字從何而來?

你看書看報嗎?

你用計算機、手機獲取或傳輸中文信息嗎?

如果你的回答是「是」,那你有沒有想過計算機裡的漢字從何而來?也許你從未想過,因為這項技術的使用早已成為我們的日常,以至於我們用而不覺。

其實,計算機可以輸入漢字的歷史並不長,它始於1979年印刷技術的革新——漢字激光照排技術。那麼,這項技術是如何發明出來的?

 

「鉛與火」

中國是印刷術的故鄉,從十一世紀中葉畢昇發明活字印刷術開始,中國印刷工人用手碼字塊的印刷歷史一直延續了900多年。

二十世紀四十年代西方國家開始採用電子照排技術,中國至二十世紀七十年代仍然是「以火熔鉛,以鉛鑄字,以鉛字排版,以版印刷」,導致一本普通圖書從發稿到出版需要花費一年左右的時間,眾多的科技書刊、雜誌、學術論文常常因積壓而不能及時出版。

為甚麼出版一本書需要那麼久的時間呢?

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這與繁瑣的鉛字印刷排版工序有很大關係。

當時揀字工人是印刷廠的重要工種。他們必須來回走動,選擇需要使用的鉛字,據統計,一個揀字工人工作一天相當於走了14公里。

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鉛字架(來源:視覺中國)
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揀字工人把揀好的字裝到木盒裡,交給排版工重新按作者的原稿去組裝版面。如果遇到有圖案還得提前制好鋅板,再和鉛字版合在一起。最後由校對員進行校對,一旦要刪除幾個字,那麼後面所有的鉛字都要往前移動位置,就像是碰倒了多米諾骨牌中的一塊。這也是鉛字印刷周期長的重要原因。

鉛字印刷還存在危害工人身體健康、耗費材料等問題特別是「文革」結束後,人們對書報刊的需求大增,曾經解放了抄書者和雕版印刷繁重勞動的鉛字印刷,反而成為中國文化傳播和科學技術發展的掣肘。

 

漢字的「生存危機」

為了改變印刷業的落後面貌,1974年8月,「漢字信息處理系統工程」(簡稱「748工程」)啟動。這項工程有三個子項目:漢字精密照排系統、漢字情報檢索系統、漢字遠傳通信系統。當時正在家中養病的北京大學助教王選得知這個信息後,憑藉多年科研的前瞻性眼光,決定自發研究漢字精密照排技術。

漢字精密照排是指運用計算機和相關的光學、機械技術,對中文信息進行輸入、編輯、排版、輸出及印刷。

首先要處理的就是將漢字輸入計算機,即漢字數字化存儲。今天我們可以隨意在計算機上輸入漢字,而在當時,這是世界公認的難題。

困難主要集中在存儲量上,英文只有26個字母,通過不同的組合構成了所有的字句,存儲量的問題並不尖銳。而漢字常用字就有6700多個,印刷時漢字又有宋體、黑體等10多種字體,每種字體還有約20種大小不同字號的變化。若使用處理英文的點陣方式處理漢字,那麼五號字需要100×100以上的點陣,排標題用的大號字需要1000×1000以上的點陣,用點陣表示漢字存儲量需要數千兆,可是當時的計算機內外存加起來也不足七兆。

二十世紀中葉開始,計算機技術在世界範圍內迅速發展,人類進入信息化時代。在這樣的潮流中,如果我們無法用計算機處理漢字會怎樣?1984年的《參考消息》有着這樣的記載:「法新社洛杉磯8月5日電 新華社派了22名記者,4名攝影記者和4名技術人員在奧運會採訪和工作。在全世界報道奧運會的7000名記者中,只有中國人用手寫他們的報道······」

面對落後的局面,當時出現了「廢除漢字」、「走拼音化道路」的聲音。北京語言大學教授陳明遠曾說道:「歷史將證明:電子計算機是方塊漢字的掘墓人,也是漢語拼音文字的助產士。」

似乎只剩下兩種選擇:要麼不用計算機,要麼廢除漢字。那麼,王選發明的激光照排技術,是如何解決這一問題的呢?

 

「光與電」

王選通過琢磨每個漢字的筆畫,發現了規律:漢字雖然繁多,但每個漢字都可以細分成橫、豎、折等規則筆畫撇、捺、點、勾等不規則筆畫。用輪廓加參數的方法描述漢字字形,對規則筆段,用描述筆畫輪廓的特徵參數(如橫的起點、長度、寬度和肩等)來表示;對不規則筆段,用折線輪廓表示,後來又改為曲線描述。這一方法不但使信息量大大減少,同時還能保證漢字增大或縮小都不會走形,使一套字模能產生各種大小的字號。漢字存儲量被壓縮至原先的1/500。

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解決了這一難題後,王選馬上又面臨第二道難關——怎樣將壓縮後的漢字信息高速、高質量地還原和輸出

王選注意到激光高分辨率、超寬幅面和極高的輸出品質等優點,他決定跳過當時國際上正在流行第二代和第三代照排機,採用激光輸出方案。  

將方案付諸實踐同樣困難重重。激光照排項目從事的是繁重的軟、硬件任務,開發條件差,科研人員流失嚴重。雪上加霜的是,1978年年底世界上最早研製成功英文激光照排系統的蒙納公司(Monotype)早中國一步推出漢字激光照排系統,並計劃1979年10月來華展覽。王選冷靜分析雙方的優劣形勢後,發現蒙納的產品雖然硬件先進可靠,但設計思想沒有自己的方案先進。於是,他加緊了研發進程,終於在1979年7月,漢字激光照排系統主體工程研製成功,並輸出了第一張報紙樣張《漢字信息處理》。

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1986年深圳技術交易會上,裝有激光漢字編輯排版系統的華光Ⅲ型計算機。(來源:中新社)
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從此,昏暗的鉛字長廊、燻人的熔鉛爐和烏黑的工作服一去不復返,正如造紙術和印刷術的產生分別把中國出版業帶入了紙寫本和印本時代一樣,漢字激光照排技術促使中國出版業走出「鉛與火」走向「光與電」,被公認為畢昇發明活字印刷術後中國印刷技術的第二次革命

 

市場的考驗

發明漢字激光照排系統的原意是要改造印刷業和出版業,那麼停留在樣報、樣書的試驗階段是遠遠不夠的,還需要接受市場的考驗。

1984年初,華光II型在試驗過程中,因硬件、軟件頻頻出現故障,莫名其妙錯字、變字,而備受質疑。與此同時,美英日等國的照排機廠商打算進軍中國市場,紛紛來華參加第一屆北京國際印刷技術展覽會。《人民日報》針對究竟是引進還是使用國產系統召開論證會,王選在會上據理力爭,最終《人民日報》還是決定購買美國HTS公司的照排設備。

1985年,華光II型成功試排新華社內部小報《前進報》和日刊《新華社新聞稿》。然而要使系統能爭取到市場空間,有實力和國外企業競爭,必須順利排印大報,於是王選推出了華光III型。可是沒有哪家大報敢輕易嘗試這個新興產品,1987年,位於寸土寸金的王府井的《經濟日報》成了第一個「吃螃蟹」的報社。可是,華光III型一上日報,軟件硬件的潛在問題都暴露出來,有幾天甚至延誤出報兩三個小時,不明原因的讀者紛紛來信指責,迫於巨大的輿論壓力,報社領導發出最後通牒,必須在十天內排除故障,否則,退回到鉛排作業。在王選及其團隊日夜不休的努力下, 1987年5月22日,《經濟日報》出版了世界上第一張完全採用計算機屏幕組版、整版激光輸出的中文報紙,率先甩開了鉛字作業。

《經濟日報》的巨大成功,徹底消除了一些用戶對國產系統的擔憂。《人民日報》找到王選,想要購買他研發的系統。原來,當年引進的系統遲遲無法解決漢字壓縮、還原等技術問題,一直未能投入使用。不只是《人民日報》,到1993年,國內99%的報社和90%以上的黑白書刊出版社和印刷廠採用了國產漢字激光照排系統。此系統以其強大的性能,近五分之一的價格,打敗了國外產品,大大減少了中國為實現數字化印刷而付出的資金。

 

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1999年7月,王選在合肥《江淮晨報》進行激光照排技術調研(來源:視覺中國)
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1992年開始,漢字激光照排系統相繼出口至馬來西亞、美國、加拿大等國家。這項技術從國內推廣到海外,在全世界幾乎凡有中文出版物的地方,都佔有絕對優勢。

如今,在印刷作業過程中,漢字激光照排已被更先進的計算機直接製版技術(CTP)和數字印刷所取代,可它的影響已經超越了印刷業和出版業,它為信息時代漢字和中華民族文化的傳播與發展創造了條件。正如兩院院士、理論物理學家何祚庥所說,激光照排不只是一個技術,其實是一個原理,這個原理到處都在,包括今天現代人最熟悉的中文短信和中文電子郵件。

 

 

參考資料:

方正集團 王選專欄

《大家》 計算機科學家 王選 第一集 破繭而出  CCTV科教 2019/1/10

《大家》 計算機科學家 王選 第二集 方正之士  CCTV科教 2019/1/11

觸摸古今 傳承文明 · 中國印刷博物館館長孫寶林:印刷與我們的生活密切相關  CCTV《開講啦》官方頻道 2018/7/7

漢字激光照排改變中文出版歷史 科普中國  2018/2/28

《中國出版史》肖東發 楊虎主編 北京大學出版社  2017年

《激光照排及製版工藝過程簡介》燕文 陳立剛  影像技術  2001年第3期

Last updated:
2019-06-21