英文非襯線屏顯字體的構型屬性及特點研究

隨著現代科技的發展，手機、電腦、平板及其他智能設備得到廣泛應用，人們借助電子屏幕來完成辦公、學習和娛樂等日常活動，電子屏幕成為不可或缺的一種媒介工具。以電子屏幕為依托的設計內容與以紙質印刷品為載體的設計內容在表現形式、技術應用等方面均有差異，其中字體的設計及應用也存在不同特點。本研究以英文非襯線屏顯字體作為主要研究對象，對其字體構型屬性和特點進行研究，歸納英文非襯線屏顯字體的特點，希望對英文屏顯字體及中文屏顯字體的設計有所幫助。

在國內字體設計的研究之中，岳翃（2020）以時間為序，對具有代表性的不同四個時期的中文黑體字進行研究，主要總結印刷設計中的黑體字構型特點和構型法則。劉學友、周述璋（2018）和顧欣、趙健（2017）對過去、現在的屏顯字體設計和屏幕技術發展的關系進行分析、整理，提出對未來屏顯字體設計方向的新思考，但是都沒有對具體的字的構型屬性和特點進行分析。王亞娟（2019）和張睿琪（2020）對英文字體的應用研究，但是也是以字體在印刷媒介中的應用為主。在國外的字體設計研究之中，以日本設計理論家佐藤敬之輔1974年所著《漢字》為最。《漢字》詳細歸納論述了漢字字體的構型特點和設計規律，但是由于年代的局限性，也是針對印刷漢字為主要研究對象。美國設計理論和教育家Ellen Lupton所著《Thinking with Type》是英文字體設計研究教學的主要論著，它對英文字體的分類，字體的構型屬性和不同時期的字體發展以及英文字體的應用進行研究，但是也是以對印刷英文字體為主要研究對象。佛羅?達大學的Ben D.Sawyer教授（2020）討論了掃視視角與文本閱讀的影響。實驗?較了八種流行的英文非襯線字體的易讀性，但是八種字體中忽略了印刷字體和屏顯字體在構型上的不同。綜上所述，當代的字體設計研究存在一定的空白期，大多還是以印刷字體作為研究對象，即使有討論屏幕和字體設計關系的文章，也以綜述為主，沒有對字的構型屬性和特點具體分析研究。

非襯線字體是屏幕顯示中應用最廣泛的字體。研究通過數據測算研究，對比現有英文非襯線屏顯字體的構型屬性及特點，探索英文非襯線屏顯字體的設計因素，促進英文屏顯字體設計方法的不斷改進，對中文屏顯字體的設計與研究也有一定意義。

研究選取了15種針對屏幕顯示設備設計的英文非襯線字體作為研究對象：Arial、Geneva、Myriad、Tahoma、Verdana、Lucida Grand，Slate Pro、Calibri、Open Sans、Ubuntu、Roboto、Montserrat、Source Sans Pro、SF Pro、Lato。按其字體設計發布時間順序排列。如表1所示，表中的每個字體都由google字庫分析平臺篩選并得到字體設計專家的認可，具備通用性和專業性。

研究發現移動閱讀設備使用量增長迅速，移動端屏顯字體的顯示環境嚴苛，且IOS12系統為主的機型是在英文移動端屏顯設備中占有率最多的機型，而小寫字母的使用頻率又高于大寫字母，綜合考量，最終采用IOS12系統17號小寫英文字母為測量樣本標準。本研究的測算軟件為adobe Illustrator 及Getshapearea，測試工具為Macbook Pro， 原生分辨率為3072 x 1920 （226 ppi），測試顯示環境為Macbook Pro模擬IPHONE IOS12系統。在研究過程中，為了提高實驗的準確性，測量了每個不同字體的26個小寫字母，得到平均值。實驗中對影響屏顯字體設計屬性的每一個小寫英文字母的長度，寬度，字面積，字號框邊長，字框面積等進行測算統計。字體灰度比測算，通過灰度直方圖公式測算出的灰度平均值（g）與字體灰度比（G）。運用圖形灰度直方圖算法對字體灰度進行測算。測算17pt字體在17*17像素，像素密度為72ppi下的灰度平均值。（經公式pt=px*像素密度/72ppi得出字體顯示環境）。其中字號框的邊長為恒定值17point x 0.03528cm=0.59976cm 。在得出所有樣本字體不同設計屬性的數據后，通過公式對字體的字面率，灰度比，大小寫比值，字的縱橫比等方面測算分析英文非襯線屏顯字體的設計特點及因素。

字體造型比較 對15個樣本字體的造型進行比較，如圖1所示，發現字體在造型上的區別主要取決于以下字母：a、g、o、t、y。字母a在不同字體中的造型設計區別較大 ，其中Ubuntu的a沒有尾巴。g的不同寫法產生了造型上的區分，雙層g（double story g）是拉丁文的傳統正式書面寫法，單層g（single story g）則通常用于手抄本之中。在所測量的15種字體中，Calibri， Open Sans， Source Sans Pro和Lato采用雙層g的寫法。字體Montserrat字體的o字母為正圓形，而其余字體的字母o則為扁圓。Ubuntu的字母t橫不出頭，Arial，Myriad，Open Sans的字母t頂端有斜度。字體Tahoma， Calibri， Lato的字母y有彎尾。除了造型上的差異，數據測算時統計樣本雖然同為17號字體，字號框相同，但是每個字體在字寬、字高、字面積等屬性上差異較大，導致字體在實際屏幕顯示中讓用戶產生了不同的閱讀體驗感。

字體字面率測算 字面率是字體在顯示中的重要屬性之一，通常用百分比表示。對15種英文非襯線屏顯字體a至z字母的長寬和字號邊長進行統計并進行字面率計算，如圖2所示，字母a，c，e，f，n，o，s，t，u，v，x，z的字面率相近，區間為38.7989%至57.0478%，其中字體Calibri的字母a，c，e，n，o，s，t，u，v，x，z字面率最小，字體Slate Pro的字母f字面率最小，值為47.9442%。字體Geneva的字母c，e，o，s，t，v字面率最大，字體Verdana Regular的字母a，u，x，z字面率最大，字體Lucida Grande字母f 的字面率最大。15種字體中字母i，l，r的字面率相近，區間為36.6730%至47.8525%，其中字體Calibri的字母i，r字面率最小，字體Slate Pro的字母l字面率最小，字體Lato的字母i字面率最大，字體Ubuntu的字母l字面率最大，字體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，區間為51.0538%至69.8863%，其中字體Calibri的字母b，d，g，j，k，m，p，q，w，y字面率最小，字體Slate Pro字母h的字面率最小。字體Geneva的字母b，h，p，q，y 字面率最大，字體Verdana regular的字母d，j，k 字面率最大字體Lucida Grande的字母g字面率最大，字體Monserrat的字母m，w字面率最大。本研究發現在26個小寫字母中，Calibri字體有23個字母的字面率為最小， Geneva有11個字母的字面率為最大，Verdana regular有8個字母的字面率為最大。取字體字面率平均值比較，如圖3所示，字體字面率平均值最小的Calibri為46.9951%， 字面率平均值最大的Geneva為55.9964%。

字體灰度比測算 英文非襯線屏顯字體通過筆畫的粗細和筆畫數量的孤寡影響字體灰度比，字體灰度比影響字體在屏幕媒介顯示的深淺度。通過上文公式，在相同版式、相同大小的字框中對15個樣本字體的26個字母灰度比進行數據采集。如圖4、5所示，15個樣本字體在屏幕顯示上的灰度比整體較為接近，其平均值為86.47%，其中字體灰度比最高的是Calibri，值為89.00%，字體灰度比最低的是Montserrat，值為82.32%。Geneva，Slate Pro，Source Sans Pro，Lato，SF Pro的灰度比相近，區間值為87.18%至88%，Arial，Open Sans，Ubuntu，Roboto的灰度比相近接近平均值，區間值為86.05%至86.42%。Tahoma與Lucida Grande相近，值為85.60%。Arial與Open Sans相近，值為86.42%和68.41%。如圖6所示，用灰度比由高到低的4個字體Calibri、SF Pro、Tahoma、Montserrat測試，應用于Iphone 12像素的原型設計中，發現在同一字號下，Calibri字形最小，灰度比最高，視覺重量最輕；Roboto和Sf Pro的字形大小較為接近，灰度比中等，視覺重量適中；Montserrat的字形最大，灰度比最小，視覺重量則最重。

字體大小寫比值測算 Cap-height是指英文大寫字母的高度，而X-height是指英文小寫字母”x”的高度，英文字體的大小寫比值影響字體顯示的識別度。[14]本測試對相同版式的15個樣本字體的大小寫比值進行測試。如表2所示，字體X-height值最大的是Tahoma和Geneva，值為0.3271厘米；字體X-height值最小的是Slate pro，值為0.2771厘米。字體Cap height值最大的是Geneva， 值為0.4545厘米；字體Cap height值最小的是Slate pro，值為0.3808厘米。字體大小寫比值最大的是Source Sans Pro， 值為77.4021%，最小的是Lato， 值為70.7004%。

字體縱橫比測算 黃金比例是自然界中常見的數學比例。它在設計領域被廣泛應用。在字體設計領域中，字體的縱橫比（Aspect Ratio）就是指字體長寬的黃金比例。字體的縱橫比是英文字體的主要屬性之一。如圖7所示，在15款字體中，縱橫比值的范圍為0.632102～0.73559，除卻Montserrat字體外，其余字體基本的縱橫比值相差不大，靠近平均值0.6521；較其他字體，Monserrat的縱橫比最大，值為0.73559，而Calibri字體的縱橫比最小為0.632102。

通過上述數據測算和比較發現英文非襯線屏顯字體具有以下特點：

（1）設計師在為屏顯字體設計時，在造型設計中主要體現在a、g、o、t、y的不同寫法之上。不同的寫法造成了造型風格的不同。研究發現英文非襯線屏顯字體主要以新怪誕字體Neo-grotesque和人本主義字體Humanist為主。字體的筆畫較為筆直，粗細變化不明顯，對比度較低。[13]在造型設計中削弱字體的個性與藝術性，增加字體在屏幕中快速閱讀的辨識度。

（2）通過研究發現，字體字面率的差異和屏幕技術的革新是關聯的。隨著屏顯技術的提高，字面率在發展過程中呈逐漸減少的趨勢。蘋果公司在1984年為Apple Newton新型電子設備的系統設計了Geneva字體，Apple Newton屏幕的分辨率為320x480像素，當時的顯像技術通過像素塊的方式讓字體顯示在屏幕中，增加字體字面率的大小能夠有效增加字體在屏幕顯示中的清晰度。在1984年的屏幕分辨率下，Calibri字體在同樣像素的顯示下，相較于Geneva字體，識別度更低。隨著屏幕顯像技術的提高，高分辨率的移動終端顯示設備越來越普及，到2007年蘋果智能手機Iphone的出現，讓屏幕閱讀真正開始取代紙面媒介閱讀。但是隨著用戶移動端設備使用的普及和使用時間的增加，使用戶使用屏幕的時間延長，用戶的用眼健康問題開始進入設計師的思考范疇，字體設計的目的從單一讓用戶在屏顯設備中看清字體轉變為減少用戶長時間屏幕閱讀的用眼疲勞。設計師開始關注字體在移動端屏幕上的改良應用。從上述測試中發現2007年設計的字體Slate Pro和Calibri相較于其他年份設計的字體，字面率較小，而2007年后字體的字面率又逐步開始有所增加。

（3）研究發現英文非襯線屏顯字體灰度比變化幅度小，字體灰度比隨時間的變化逐漸增加，造成了字體在屏幕媒介顯示的深淺度逐漸變淺。[15]這是因為設計師考慮到用戶的用眼健康問題，增加英文非襯線屏顯字體在顯示設備中的灰度比，減少戶長時間觀看屏幕造成的疲勞感。其中Montserrat字體的灰度比雖然最低。但是在Google Font Analytics的字體數據統計中，Montserrat字體累計使用次數達到1，310，126，474，353輪次，此統計有一定局限性，只是收錄了特定谷歌和微軟系統的瀏覽器及應用軟件的數據。

（4）研究發現Montserrat，Tahoma，Verdana，Ubuntu和Source Sans Pro5種字體的大小寫比值達到或是超過了自身比值的3/4，而比值大于自身2/3低于3/4的字體一共有10款。所以在大小寫比值中，英文非襯線屏顯字體的大小寫比值范圍適宜大于2/3而小于3/4。這樣大寫字母和小寫字母高度之間的差距較小，大寫字母和小寫字母在高度上趨向一致，減少了字體的多樣性、趣味性和藝術性，傳達了穩定感和秩序感，提高了用戶在屏幕閱讀時的整體性。

（5）在字體的縱橫比測算中，Montserrat的字體框架偏向正方形，字體形態上呈現扁胖形，而Calibri字體是最為接近黃金比例的字體，字體框架偏向長方形，字體形態上呈現纖細形。研究發現15種英文非襯線屏顯字體的縱橫比接近黃金比例的較多，主要為纖細形的字體。纖細形的字體比扁胖形的字體在排版中節約空間，提高文字使用效率。

（作者單位：常州大學）