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从铅与火到光与电——汉字激光照排技术
2021-06-28 11:51今日中国
简介你看书看报吗？你用计算机、手机获取或传输中文信息吗？如果你的回答是是，那你有没有想过计算机里的汉字从何而来？ 你看书看报吗？ 你用计算机、手机获取或传输中文信息吗？ 如果你的回答是是，那你有没有想过计算机里的汉字从何而来？也许你从未想过，因为...
你看书看报吗？你用计算机、手机获取或传输中文信息吗？如果你的回答是是，那你有没有想过计算机里的汉字从何而来？
你看书看报吗？
你用计算机、手机获取或传输中文信息吗？
如果你的回答是是，那你有没有想过计算机里的汉字从何而来？也许你从未想过，因为这项技术的使用早已成为我们的日常，以至于我们用而不觉。
其实，计算机可以输入汉字的历史并不长，它始于1979年印刷技术的革新——汉字激光照排技术。那么，这项技术是如何发明出来的？
铅与火
中国是印刷术的故乡，从十一世纪中叶毕昇发明活字印刷术开始，中国印刷工人用手码字块的印刷历史一直延续了900多年。
二十世纪四十年代西方国家开始採用电子照排技术，中国至二十世纪七十年代仍然是以火熔铅，以铅铸字，以铅字排版，以版印刷，导致一本普通图书从发稿到出版需要花费一年左右的时间，众多的科技书刊、杂誌、学术论文常常因积压而不能及时出版。
为甚么出版一本书需要那么久的时间呢？
这与繁琐的铅字印刷排版工序有很大关係。
当时拣字工人是印刷厂的重要工种。他们必须来回走动，选择需要使用的铅字，据统计，一个拣字工人工作一天相当于走了14公里。
拣字工人把拣好的字装到木盒里，交给排版工重新按作者的原稿去组装版面。如果遇到有图案还得提前制好锌板，再和铅字版合在一起。最后由校对员进行校对，一旦要删除几个字，那么后面所有的铅字都要往前移动位置，就像是碰倒了多米诺骨牌中的一块。这也是铅字印刷周期长的重要原因。
铅字印刷还存在危害工人身体健康、耗费材料等问题。 特别是文革结束后，人们对书报刊的需求大增，曾经解放了抄书者和雕版印刷繁重劳动的铅字印刷，反而成为中国文化传播和科学技术发展的掣肘。
汉字的生存危机
为了改变印刷业的落后面貌，1974年8月，汉字信息处理系统工程（简称748工程）启动。这项工程有三个子项目：汉字精密照排系统、汉字情报检索系统、汉字远传通信系统。当时正在家中养病的北京大学助教王选得知这个信息后，凭藉多年科研的前瞻性眼光，决定自发研究汉字精密照排技术。
汉字精密照排是指运用计算机和相关的光学、机械技术，对中文信息进行输入、编辑、排版、输出及印刷。
首先要处理的就是将汉字输入计算机，即汉字数字化存储。今天我们可以随意在计算机上输入汉字，而在当时，这是世界公认的难题。
困难主要集中在存储量上，英文只有26个字母，通过不同的组合构成了所有的字句，存储量的问题并不尖锐。而汉字常用字就有6700多个，印刷时汉字又有宋体、黑体等10多种字体，每种字体还有约20种大小不同字号的变化。若使用处理英文的点阵方式处理汉字，那么五号字需要100×100以上的点阵，排标题用的大号字需要1000×1000以上的点阵，用点阵表示汉字存储量需要数千兆，可是当时的计算机内外存加起来也不足七兆。
二十世纪中叶开始，计算机技术在世界範围内迅速发展，人类进入信息化时代。在这样的潮流中，如果我们无法用计算机处理汉字会怎样？1984年的《参考消息》有着这样的记载：法新社洛杉矶8月5日电 新华社派了22名记者，4名摄影记者和4名技术人员在奥运会採访和工作。在全世界报道奥运会的7000名记者中，只有中国人用手写他们的报道······
面对落后的局面，当时出现了废除汉字、走拼音化道路的声音。北京语言大学教授陈明远曾说道：历史将证明：电子计算机是方块汉字的掘墓人，也是汉语拼音文字的助产士。
似乎只剩下两种选择：要么不用计算机，要么废除汉字。那么，王选发明的激光照排技术，是如何解决这一问题的呢？
光与电
王选通过琢磨每个汉字的笔画，发现了规律：汉字虽然繁多，但每个汉字都可以细分成横、竖、折等规则笔画和撇、捺、点、勾等不规则笔画。用轮廓加参数的方法描述汉字字形，对规则笔段，用描述笔画轮廓的特徵参数（如横的起点、长度、宽度和肩等）来表示；对不规则笔段，用折线轮廓表示，后来又改为曲线描述。这一方法不但使信息量大大减少，同时还能保证汉字增大或缩小都不会走形，使一套字模能产生各种大小的字号。汉字存储量被压缩至原先的1/500。
解决了这一难题后，王选马上又面临第二道难关——怎样将压缩后的汉字信息高速、高质量地还原和输出。
王选注意到激光高分辨率、超宽幅面和极高的输出品质等优点，他决定跳过当时国际上正在流行第二代和第三代照排机，採用激光输出方案。
将方案付诸实践同样困难重重。激光照排项目从事的是繁重的软、硬件任务，开发条件差，科研人员流失严重。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统的蒙纳公司（Monotype）早中国一步推出汉字激光照排系统，并计划1979年10月来华展览。王选冷静分析双方的优劣形势后，发现蒙纳的产品虽然硬件先进可靠，但设计思想没有自己的方案先进。于是，他加紧了研发进程，终于在1979年7月，汉字激光照排系统主体工程研製成功，并输出了第一张报纸样张《汉字信息处理》。
从此，昏暗的铅字长廊、燻人的熔铅炉和乌黑的工作服一去不复返，正如造纸术和印刷术的产生分别把中国出版业带入了纸写本和印本时代一样，汉字激光照排技术促使中国出版业走出铅与火走向光与电，被公认为毕昇发明活字印刷术后中国印刷技术的第二次革命。
市场的考验
发明汉字激光照排系统的原意是要改造印刷业和出版业，那么停留在样报、样书的试验阶段是远远不够的，还需要接受市场的考验。
1984年初，华光II型在试验过程中，因硬件、软件频频出现故障，莫名其妙错字、变字，而备受质疑。与此同时，美英日等国的照排机厂商打算进军中国市场，纷纷来华参加第一届北京国际印刷技术展览会。《人民日报》针对究竟是引进还是使用国产系统召开论证会，王选在会上据理力争，最终《人民日报》还是决定购买美国HTS公司的照排设备。
1985年，华光II型成功试排新华社内部小报《前进报》和日刊《新华社新闻稿》。然而要使系统能争取到市场空间，有实力和国外企业竞争，必须顺利排印大报，于是王选推出了华光III型。可是没有哪家大报敢轻易尝试这个新兴产品，1987年，位于寸土寸金的王府井的《经济日报》成了第一个吃螃蟹的报社。可是，华光III型一上日报，软件硬件的潜在问题都暴露出来，有几天甚至延误出报两三个小时，不明原因的读者纷纷来信指责，迫于巨大的舆论压力，报社领导发出最后通牒，必须在十天内排除故障，否则，退回到铅排作业。在王选及其团队日夜不休的努力下， 1987年5月22日，《经济日报》出版了世界上第一张完全採用计算机屏幕组版、整版激光输出的中文报纸，率先甩开了铅字作业。
《经济日报》的巨大成功，彻底消除了一些用户对国产系统的担忧。《人民日报》找到王选，想要购买他研发的系统。原来，当年引进的系统迟迟无法解决汉字压缩、还原等技术问题，一直未能投入使用。不只是《人民日报》，到1993年，国内99%的报社和90%以上的黑白书刊出版社和印刷厂採用了国产汉字激光照排系统。此系统以其强大的性能，近五分之一的价格，打败了国外产品，大大减少了中国为实现数字化印刷而付出的资金。
1992年开始，汉字激光照排系统相继出口至马来西亚、美国、加拿大等国家。这项技术从国内推广到海外，在全世界几乎凡有中文出版物的地方，都佔有绝对优势。
如今，在印刷作业过程中，汉字激光照排已被更先进的计算机直接製版技术（CTP）和数字印刷所取代，可它的影响已经超越了印刷业和出版业，它为信息时代汉字和中华民族文化的传播与发展创造了条件。正如两院院士、理论物理学家何祚庥所说，激光照排不只是一个技术，其实是一个原理，这个原理到处都在，包括今天现代人最熟悉的中文短信和中文电子邮件。
参考资料：
方正集团 王选专栏
《大家》 计算机科学家 王选 第一集 破茧而出 CCTV科教 2019/1/10
《大家》 计算机科学家 王选 第二集 方正之士 CCTV科教 2019/1/11
触摸古今 传承文明 · 中国印刷博物馆馆长孙宝林：印刷与我们的生活密切相关 CCTV《开讲啦》官方频道 2018/7/7
汉字激光照排改变中文出版历史 科普中国 2018/2/28
《中国出版史》肖东发 杨虎主编 北京大学出版社 2017年
《激光照排及製版工艺过程简介》燕文 陈立刚 影像技术 2001年第3期
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