英文非衬线屏显字体的构型属性及特点研究.pdf

区域经济 FEB.2024 CHINA GLOBAL BUSINESS 205 Feb 2 2024CHINA GLOBAL BUSINESS在国内字体设计的研究之中，岳翃（2020）以时间为序，对具有代表性的不同四个时期的中文黑体字进行研究，主要总结印刷设计中的黑体字构型特点和构型法则。刘学友、周述璋（2018）和顾欣、赵健（2017）对过去、现在的屏显字体设计和屏幕技术发展的关系进行分析、整理，提出对未来屏显字体设计方向的新思考，但是都没有对具体的字的构型属性和特点进行分析。王亚娟（2019）和张睿琪（2020）对英文字体的应用研究，但是也是以字体在印刷媒介中的应用为主。在国外的字体设计研究之中，以日本设计理论家佐藤敬之辅 1974 年所著 汉字 为最。汉字详细归纳论述了汉字字体的构型特点和设计规律，但是由于年代的局限性，也是针对印刷汉字为主要研究对象。美国设计理论和教育家 Ellen Lupton 所著Thinking with Type是英文字体设计研究教学的主要论著，它对英文字体的分类，字体的构型属性和不同时期的字体发展以及英文字体的应用进行研究，但是也是以对印刷英文字体为主要研究对象。佛罗达大学的 Ben D.Sawyer 教授（2020）讨论了扫视视角与文本阅读的影响。实验较了八种流行的英文非衬线字体的易读性，但是八种字体中忽略了印刷字体和屏显字体在构型上的不同。综上所述，当代的字体设计研究存在一定的空白期，大多还是以印刷字体作为研究对象，即使有讨论屏幕和字体设计关系的文章，也以综述为主，没有对字的构型属性和特点具体分析研究。非衬线字体是屏幕显示中应用最广泛的字体。研究通过数据测算研究，对比现有英文非衬线屏显字体的构型属性及特点，探索英文非衬线屏显字体的设计因素，促进英文屏显字体设计方随着现代科技的发展，手机、电脑、平板及其他智能设备得到广泛应用，人们借助电子屏幕来完成办公、学习和娱乐等日常活随着现代科技的发展，手机、电脑、平板及其他智能设备得到广泛应用，人们借助电子屏幕来完成办公、学习和娱乐等日常活动，电子屏幕成为不可或缺的一种媒介工具。以电子屏幕为依托的设计内容与以纸质印刷品为载体的设计内容在表现形式、技术应动，电子屏幕成为不可或缺的一种媒介工具。以电子屏幕为依托的设计内容与以纸质印刷品为载体的设计内容在表现形式、技术应用等方面均有差异，其中字体的设计及应用也存在不同特点。本研究以英文非衬线屏显字体作为主要研究对象，对其字体构型属性用等方面均有差异，其中字体的设计及应用也存在不同特点。本研究以英文非衬线屏显字体作为主要研究对象，对其字体构型属性和特点进行研究，归纳英文非衬线屏显字体的特点，希望对英文屏显字体及中文屏显字体的设计有所帮助。和特点进行研究，归纳英文非衬线屏显字体的特点，希望对英文屏显字体及中文屏显字体的设计有所帮助。英文非衬线屏显字体的构型属性及特英文非衬线屏显字体的构型属性及特点研究点研究 文/顾峰豪 葛 亮法的不断改进，对中文屏显字体的设计与研究也有一定意义。研究选取了 15 种针对屏幕显示设备设计的英文非衬线字 体 作 为 研 究 对 象：Arial、Geneva、Myriad、Tahoma、Verdana、Lucida Grand,Slate Pro、Calibri、Open Sans、Ubuntu、Roboto、Montserrat、Source Sans Pro、SF Pro、Lato。按其字体设计发布时间顺序排列。如表 1 所示，表中的每个字体都由 google 字库分析平台筛选并得到字体设计专家的认可，具备通用性和专业性。研究发现移动阅读设备使用量增长迅速，移动端屏显字体的显示环境严苛，且 IOS12 系统为主的机型是在英文移动端屏显设备中占有率最多的机型，而小写字母的使用频率又高于大写字母，综合考量，最终采用 IOS12 系统 17 号小写英文字母为测量样本标准。本研究的测算软件为 adobe Illustrator 及 Getshapearea，测试工具为 Macbook Pro,原生分辨率为3072 x 1920(226 ppi)，测试显示环境为 Macbook Pro 模拟IPHONE IOS12 系统。在研究过程中，为了提高实验的准确性，测量了每个不同字体的 26 个小写字母，得到平均值。实验中对影响屏显字体设计属性的每一个小写英文字母的长度，宽度，字面积，字号框边长，字框面积等进行测算统计。字体灰度比测算，通过灰度直方图公式测算出的灰度平均值（g）与字体灰度比（G）。运用图形灰度直方图算法对字体灰度进行测算。测算17pt字体在17*17像素，像素密度为72ppi下的灰度平均值。（经公式 pt=px*像素密度/72ppi 得出字体显示环境）。其中字号框的边长为恒定值 17point x 0.03528cm=0.59976cm。在得出中国经贸CHINA GLOBAL BUSINESS206 中国经贸 2024年2月下所有样本字体不同设计属性的数据后，通过公式对字体的字面率，灰度比，大小写比值，字的纵横比等方面测算分析英文非衬线屏显字体的设计特点及因素。表 1 15 种屏显 Sans serif 字体设计时间，设计用途，设计师，设计风格分类以及版权归属公司Table 1 Design time,design purpose,designer,design style classification and copyright ownership company of 15 on-screen sans serif fontsFont familyReleased yearFont usageDesignerClassificationDesign foundryArial Regular 1982Desktop fonts/windows 1.0-3.1Robin Nicholas,Patricia SaundersNeo-grotesqueMonotype ImagingGeneva1984First Macintosh operating system/Apple NewtonSusan KareGrotesqueApple Inc.Myriad1992Adobe software systems/Apples corporate font RobertSlimbach;CarolTwomblyHumanistAdobe typeTahoma1994Windows 95Matthew CarterHumanistMicrosoft TypographyVerdana1996Computer/microsoftMatthew CarterHumanistMicrosoft TypographyLucida Grande 2000Safari for Windows/OS X Yosemite(version 10.10Charles BigelowKris HolmesHumanistBigelow&HolmesSlate Pro2006UI font of the BlackBerry 10 operating systemRod McDonaldNeo-grotesqueMonotype ImagingCalibri 2007Windows Vista/Microsoft Office 2007Luc(as)de GrootHumanistMicrosoft TypographyOpen Sans2010Android mobile devicesSteve MattesonHumanistAscender Corporation/google fontUbuntu2010Linux systemDalton MaagHumanistCanoniacalRoboto2011Mobile/Android/googleChristian RobertsonNeo-grotesqueGoogleMontserrat 2011Web/screenJulieta UlanovskyGeometricGoogle font/Open Font LicenseSource Sans Pro2012Mobile User InterfacesPaul D.HuntGrotesqueAdobe typeSf pro2015IPhone/mobile/apple brandingAppleNeo-grotesqueApple Inc.Lato2015WebsiteLukasz DziedzicHumanistGoogle font/Open source fonts所用公式如下：纵横比=字体长度字体宽度灰度比=字体灰度平均值255字面率=字面长宽平均值字号边长大小写比值=X-heightCap-height数据测算字体造型比较对15个样本字体的造型进行比较，如图1所示，发现字体在造型上的区别主要取决于以下字母：a、g、o、t、y。字母a在不同字体中的造型设计区别较大，其中Ubuntu的a没有尾巴。g的不同写法产生了造型上的区分，双层g（double story g）是拉丁文的传统正式书面写法，单层g(single story g)则通常用于手抄本之中。在所测量的15种字体中，Calibri,Open Sans,Source Sans Pro和Lato采用双层g的写法。字体Montserrat字体的o字母为正圆形，而其余字体的字母o则为扁圆。Ubuntu的字母t横不出头，Arial，Myriad，Open Sans的字母t顶端有斜度。字体Tahoma,Calibri,Lato的字母y有弯尾。除了造型上的差异，数据测算时统计样本虽然同为17号字体，字号框相同，但是每个字体在字宽、字高、字面积等属性上差异较大，导致字体在实际屏幕显示中让用户产生了不同的阅读体验感。字体字面率测算字面率是字体在显示中的重要属性之一，通常用百分比表示。对15种英文非衬线屏显字体a至z字母的长宽和字号边长进行统计并进行字面率计算，如图2所示,字母a,c,e,f,n,o,s,t,u,v,x,z的字面率相近，区间为38.7989%至57.0478%，其中字体Calibri的字母a,c,e,n,o,s,t,u,v,x,z字面率最小，字体Slate Pro的字母f字面率最小，值为47.9442%。字体Geneva的字母c,e,o,s,t,v字面率最大，字体Verdana Regular的字母a,u,x,z字面率最大，字体Lucida Grande字母f 的字面率最大。15种字体中字母i,l,r的字面率相近，区间为36.6730%至47.8525%，其中字体Calibri的字母i,r字面率最小，字体Slate Pro的字母l字面率最小，字体Lato的字母i字面率最大，字体Ubuntu的字母l字面率最大，字体Verdana Regular的字母r字面率最大。字母b,d,g,h,j,k,m,p,q,w,y的字面率相近，区间为51.0538%至69.8863%，其中字体Calibri的字母b,d,g,j,k,m,p,q,w,y字面率最小，字体Slate Pro字母h的字面率最小。字体Geneva的字母b,h,p,q,y 字面率最大,字体Verdana regular的字母d,j,k 字面率最大字体Lucida Grande的字母g字面率最大,字体Monserrat的字母m,w字面率最大。本研究发现在26个小写字母中，Calibri字体有23个字母的字面率为最小,Geneva有11个字母的字面率为最大，Verdana regular有8个字母的字面率为最大。取字体字面率平均值比较，如图3所示，字体字面率平均值最小的Calibri为46.9951%,字面率平均值最大的Geneva为55.9964%。表 2 15 种英文非衬线屏显字体的大小写比值Table 2 Case ratio of 15 English sans serif screen fontsFont familyX-height(cm)Cap height(cm)RatioArial0.31100.429372.443513%Geneva0.32710.454571.969197%Myriad0.29020.404271.796141%Tahoma0.32710.436075.022936%Verdana0.32710.436075.022936%Lucida Grande 0.31800.433473.373327%Slate pro0.27710.380872.767857%Calibri 0.28170.382473.666318%Open sans0.32090.429974.645266%Ubuntu0.31190.415675.048123%区域经济 FEB.2024 CHINA GLOBAL BUSINESS 207 Feb 2 2024CHINA GLOBAL BUSINESSRoboto0.31680.426474.296435%Montserrat 0.31540.419875.131015%Source Sans Pro0.30450.393477.402135%Lato0.30380.429770.700489%Sf pro0.30450.422672.053952%字体灰度比测算英文非衬线屏显字体通过笔画的粗细和笔画数量的孤寡影响字体灰度比，字体灰度比影响字体在屏幕媒介显示的深浅度。通过上文公式，在相同版式、相同大小的字框中对15个样本字体的26个字母灰度比进行数据采集。如图4、5所示，15个样本字体在屏幕显示上的灰度比整体较为接近，其平均值为86.47%，其中字体灰度比最高的是Calibri，值为89.00%，字体灰度比最低的是Montserrat，值为82.32%。Geneva，Slate Pro，Source Sans Pro，Lato，SF Pro的灰度比相近，区间值为87.18%至88%，Arial，Open Sans，Ubuntu，Roboto的灰度比相近接近平均值，区间值为86.05%至86.42%。Tahoma与Lucida Grande相近，值为85.60%。Arial与Open Sans相近，值为86.42%和68.41%。如图6所示，用灰度比由高到低的4个字体Calibri、SF Pro、Tahoma、Montserrat测试，应用于Iphone 12像素的原型设计中，发现在同一字号下，Calibri字形最小，灰度比最高，视觉重量最轻；Roboto和Sf Pro的字形大小较为接近，灰度比中等，视觉重量适中；Montserrat的字形最大，灰度比最小，视觉重量则最重。字体大小写比值测算Cap-height是指英文大写字母的高度，而X-height是指英文小写字母”x”的高度，英文字体的大小写比值影响字体显示的识别度。14本测试对相同版式的15个样本字体的大小写比值进行测试。如表2所示，字体X-height值最大的是Tahoma和Geneva，值为0.3271厘米；字体X-height值最小的是Slate pro，值为0.2771厘米。字体Cap height值最大的是Geneva,值为0.4545厘米；字体Cap height值最小的是Slate pro，值为0.3808厘米。字体大小写比值最大的是Source Sans Pro,值为77.4021%，最小的是Lato,值为70.7004%。字体纵横比测算黄金比例是自然界中常见的数学比例。它在设计领域被广泛应用。在字体设计领域中，字体的纵横比（Aspect Ratio）就是指字体长宽的黄金比例。字体的纵横比是英文字体的主要属性之一。如图7所示，在15款字体中，纵横比值的范围为0.6321020.73559，除却Montserrat字体外，其余字体基本的纵横比值相差不大，靠近平均值0.6521；较其他字体，Monserrat的纵横比最大，值为0.73559，而Calibri字体的纵横比最小为0.632102。通过上述数据测算和比较发现英文非衬线屏显字体具有以下特点：（1）设计师在为屏显字体设计时，在造型设计中主要体现在 a、g、o、t、y 的不同写法之上。不同的写法造成了造型风格的不同。研究发现英文非衬线屏显字体主要以新怪诞字体 Neo-grotesque 和人本主义字体 Humanist 为主。字体的笔画较为笔直，粗细变化不明显，对比度较低。13 在造型设计中削弱字体的个性与艺术性，增加字体在屏幕中快速阅读的辨识度。（2）通过研究发现，字体字面率的差异和屏幕技术的革新是关联的。随着屏显技术的提高，字面率在发展过程中呈逐渐减少的趋势。苹果公司在 1984 年为 Apple Newton 新型电子设备的系统设计了 Geneva 字体，Apple Newton 屏幕的分辨率为320 x480 像素，当时的显像技术通过像素块的方式让字体显示在屏幕中，增加字体字面率的大小能够有效增加字体在屏幕显示中的清晰度。在 1984 年的屏幕分辨率下，Calibri 字体在同样像素的显示下，相较于 Geneva 字体，识别度更低。随着屏幕显像技术的提高，高分辨率的移动终端显示设备越来越普及，到 2007年苹果智能手机 Iphone 的出现，让屏幕阅读真正开始取代纸面媒介阅读。但是随着用户移动端设备使用的普及和使用时间的增加，使用户使用屏幕的时间延长，用户的用眼健康问题开始进入设计师的思考范畴，字体设计的目的从单一让用户在屏显设备中看清字体转变为减少用户长时间屏幕阅读的用眼疲劳。设计师开始关注字体在移动端屏幕上的改良应用。从上述测试中发现2007 年设计的字体 Slate Pro 和 Calibri 相较于其他年份设计的字体，字面率较小，而 2007 年后字体的字面率又逐步开始有所增加。（3）研究发现英文非衬线屏显字体灰度比变化幅度小，字体灰度比随时间的变化逐渐增加，造成了字体在屏幕媒介显示的深浅度逐渐变浅。15 这是因为设计师考虑到用户的用眼健康问题，增加英文非衬线屏显字体在显示设备中的灰度比，减少户长时间观看屏幕造成的疲劳感。其中 Montserrat 字体的灰度比虽然最低。但是在 Google Font Analytics 的字体数据统计中，Montserrat 字体累计使用次数达到 1,310,126,474,353 轮次，此统计有一定局限性，只是收录了特定谷歌和微软系统的浏览器及应用软件的数据。（4）研究发现 Montserrat，Tahoma，Verdana，Ubuntu和 Source Sans Pro5 种字体的大小写比值达到或是超过了自身比值的 3/4，而比值大于自身 2/3 低于 3/4 的字体一共有 10 款。所以在大小写比值中，英文非衬线屏显字体的大小写比值范围适宜大于 2/3 而小于 3/4。这样大写字母和小写字母高度之间的差距较小，大写字母和小写字母在高度上趋向一致，减少了字体的多样性、趣味性和艺术性，传达了稳定感和秩序感，提高了用户在屏幕阅读时的整体性。（5）在字体的纵横比测算中，Montserrat 的字体框架偏向正方形，字体形态上呈现扁胖形，而 Calibri 字体是最为接近黄金比例的字体，字体框架偏向长方形，字体形态上呈现纤细形。研究发现 15 种英文非衬线屏显字体的纵横比接近黄金比例的较多，主要为纤细形的字体。纤细形的字体比扁胖形的字体在排版中节约空间，提高文字使用效率。（作者单位：常州大学）