基于视知觉理论的屏幕端老年人易读性汉字字体设计研究

谢名言 周艳

关键词：老年人 视知觉 屏幕 笔形 布白 中宫 重心

引言

2020年中国发展研究基金会在《中国发展报告2020：中国人口老龄化的发展趋势和政策》报告测算2020年中国65岁以上的老年人约有1.8亿，约占总人口的13%[1]。在互联网时代，阅读方式逐渐从传统的纸面阅读转向屏幕数字化阅读。屏幕中的文字是获取信息最主要、最直接的途径，但是目前屏幕端设备显示汉字主要针对的人群为年轻人，然而老年人随着年龄的增长，视觉系统出现生理性老化，进而导致阅读屏幕文字获取信息能力下降。现代汉字字体设计大多是以古时书家梳理总结的传统书法理论为研究根基以此来控制汉字结字。國内对老年人阅读屏幕端汉字研究起步较晚，资料更是匮乏，笔者所查到的资料中大都集中在字形的选择方面。但是较为遗憾在于这些研究是建立在早期汉字字形的基础上，且并没有从汉字结体的根本上解决问题。所以本文试图从汉字字体的设计方式去优化老年人数字阅读的适老化问题。

一、老年人视知觉需求

视知觉在心理学中是对象在光的作用下，对眼睛进行视觉刺激的外部信息经过头脑的加工，进而产生对事物整体的认识，其包含了视觉接收和视觉认知两个部分[2]。也就是说，在光的作用下眼睛看到的、觉察的对象是视觉接收部分，把看到的、觉察的通过眼睛传送到大脑进行加工处理属于视觉认知部分，并通过这两部分综合并解释产生对事物整体认识，且完成这两部分主要内容包含了注意、记忆、区辨等一系列复杂的过程。

（一）老年人注意需求

①使用易于识别的颜色。在设计中应多使用黄色、橙色、红色等长波颜色，避免使用蓝色、绿色、紫色等短波颜色。②增大图底的对比度。老年人视觉功能的衰退，容易造成视觉模糊，增加图底明暗、色彩关系的对比度，以达到最佳阀值的视觉刺激，便于老年人在视觉接收有更好的效果。③合适尺寸的视觉元素。老年人的视物容易疲劳，增大视物对象的大小可以提升老年人识别的正确性。④适当的细节变化设计。过多的细节会增加老年人的视觉拥挤负担，而适当的变化有助于提升老年人视觉刺激的敏感性。

（二）老年人记忆需求

①符合既往知识经验。由于老年人工作记忆能力衰减，图形字符要符合既往知识经验，这样能够使老年人在有效、快速的对信息进行编码。②避免特殊异形符号记忆。由于老年人记忆编码能力的衰减降低了工作记忆能力，特殊的异形替换字符部件会降低老年人的识别效率和准确性。③减少新兴符号的学习。老年人记忆功能衰退，记忆编码的能力相应降低，对新兴符号的识别学习变弱，应该多使用老年人过往知识、经验储备对符号的了解，避免老年人记忆解码的负担。④增加记忆解码时间。老年人长时记忆好，但是解码能力变差，在阅读识别目标字符时，增加老年人阅读字符的时长，有助于提升老年人从记忆系统中提取有用的信息，以达到对目标字符的识别。

（三）老年人区辨需求

①增大相似图形间的差距。由于老年人对物体形状的加工处理编码能力衰减，增大外形结构的图形字符之间的差别，可以有效地提高老年人辨别并获取正确的信息。②增加色彩对比区分。老年人由于辨色能力的衰减，在阅读识别对象时，应该分清楚颜色主次关系，避免使用同类色以造成老年人阅读不清。

二、问卷及实验

老年组被试来自校外老年培训机构书法班，要求被试视力正常或矫正视力正常，被试自愿报名参与实验。被试人数为37名，其中男性被试19名，女性被试18名。被试的实际年龄范围为60-69周岁，M=63.7岁，SD=3.12。所有被试母语都是汉语。实验结束后得到一定报酬。

（一）汉字衬线实验组

为了清晰了解易读性主观评价中阅读舒适度、阅读方便性、阅读疲劳感的细微差别，对易读性主观问卷进行了细化分析，见表1。阅读舒适度主效应显著，F（5，180）=22.136，p<0.001，η2=0.381，微软雅黑舒适度最高。阅读方便性主效应显著，F（3.802，136.864）=48.681，p<0.001，η2=0.575，屏显雅宋方便性略高于微软雅黑。阅读疲劳感主效应显著，F（3.913，140.860）=35.136，p<0.001，η2=0.494，微软雅黑最不易疲劳。

（二）汉字中宫实验组

同样对主观问卷进行了细化分析，见表2，舒适度主效应显著，F（6，216）=21.226，p<0.001，η2=0.371，微软雅黑的舒适度评分最高，楷体的评分最低。方便性主效应显著，F（6，216）=36.196，p<0.001，η2=0.501，微软雅黑阅读最方便，博雅刊宋简体最不方便。疲劳感主效应显著，F（3.741，134.690）=63.598，p<0.001，η2=0.639，微软雅黑最不易疲劳，博雅刊宋简体最容易疲劳。

用E-Prime采集7份材料的阅读时长，以ms为单位。并对阅读时长做统计分析，见表3，结果发现阅读反应时主效应显著F（3.106，111.822）=2.696，p<0.05，η2=0.070，微软雅黑字体的材料阅读时长最短，博雅刊宋简体阅读时长最长。

（三）汉字布白实验组

对易读性主观问卷进行了细化分析，见表4，舒适度主效应显著，F（3，108）=36.461，p<0.001，η2=0.503，评分最高的是俊黑准，最低的是俊黑粗。方便性主效应显著，F（2.524，90.864）=11.412，p<0.001，η2=0.241，评分最高的是俊黑中，最低的是俊黑粗。疲劳感主效应显著，F（2.419，87.069）=11.412，p<0.001，η2=0.293，评分最高的是俊黑准，最低的是俊黑细。

用E-Prime收集4份材料的阅读时长，以ms为单位。并对阅读时长做统计分析，见表5，阅读时长主效应显著，F（2.382，85.769）=3.436，p<0.05，η2=0.087。

（四）汉字重心实验组

重心实验组选取了俊黑准和微软雅黑实验材料，这两种字体同属黑字体但重心设定位置不同。老年人主观易读性通过分析软件进行配对t检验，见表6，结果发现，俊黑准与微软雅黑（t=1.143，p=0.216）、阅读时长（t=0.028，p=0.978）没有显著差异，见表7，均没有显著差异。

三、老年人阅读屏幕端汉字字体的设计策略

（一）笔形无衬线

根据前文文献综述和实验分析，结合老年人视知觉对汉字的笔形的影响，老年人阅读屏幕端汉字笔形的特征应无装饰衬线，且汉字的装饰衬线决定了汉字的面貌和风格。首先，前面章节针对老年人的实验和问卷也直接指明了方向，主观评价，微软雅黑>圆体>屏显雅宋>宋刻本秀楷简体>聚珍新仿简体>魏碑，无衬线的字体评分显著高于衬线字体。即使阅读时间差异不显著，但是无衬线字体的阅读时间依旧会低于衬线字体。这都表明无衬线的黑体字更加受到老年人的青睐，并能更快速地获取屏幕中汉字携带的信息。其次，汉字的装饰衬线在一定程度上提示着汉字笔画的开始与结束，见图1，但宋体、楷体、魏碑、隶书的笔画在起笔之初到落笔之末，其装饰笔形加快了视觉疲劳和负担，过繁则乱，老年人随着年龄的增加，视觉功能的下降，视觉接收的效率会降低，且过多的装饰细节直接会增加老年人的视觉拥挤负担。另者，由带有衬线的笔画组成相应的汉字，明显可以看出笔形装饰导致汉字结体后，汉字间架结构视觉上不“稳定”，老年人随着年龄的增加，身体机能的衰退，汉字诸多的不断变化的装饰笔形叠加，加重、加快老年人阅读屏幕汉字的疲劳感受；而无衬线的漢字，横竖笔画大体一致，可以有效减缓老年人视觉疲劳。最后，老年人的经验性记忆更加倾向无衬线字体。老年人的概念与认知形成依赖于过往经验性获得和判断。无衬线的黑体字经过西方近现代活字技术的传入并改良[3]，从刚进入计算机时代因受限于屏幕像素，而采用横竖笔画大体一致的黑体开始，至今屏幕上都是无衬线的黑体，见图2。其无衬线的黑体在屏幕显示能占据重要位置，不仅是优质的显示特性，而且同时也成为一种阅读习惯[4]，老年人同样身处于这一时代发展浪潮中，见证了无衬线的黑体在屏幕的发展中占据主要位置并形成一种经验性的阅读习惯，所以老年人的经验性阅读习惯更倾向于黑体。

（二）笔形统一

笔形统一也就是我们常说的一致性，不同的字体其笔形的形态、特征是不一样的，当笔形特征具备统一性时，阅读者才会感觉到字面肌理的一致性，并且还应服务服务于字体的功能性诉求。首先，笔形应该保持视觉统一性。老年人随着年龄的增加，视觉机能衰减，汉字笔形的不统一，会造成加速老年人视觉疲劳，见图3。第一行文字用宋体、圆体、黑体、隶书、楷体组成的“老年人屏幕阅读”，每一类字体的笔形特征不一致，可以发现阅读起来极其“卡顿”，视觉效果不流畅、混乱，需要耗费更多的精力；老年人机能的衰减，难以维持长时间阅读并获取信息困难。而下面一行汉字采用统一笔形，明显发现视觉流畅感显著提升，阅读起来没有混乱、卡顿的感觉，并会节约老年人的精力，让老年人阅读起来不费劲和提升老年人阅读的舒适度。

（三）中宫放大

前文实验数据指出大中宫汉字老年人易读性评价高，小中宫汉字老年人易读性评价低，说明老年人对汉字的中宫大小较为敏感。对易读性主观评价的重要构成要素进行较为细致分析发现，老年人阅读屏幕端汉字的方便性、舒适度、疲劳感的真实感受皆更为倾向中宫较大的汉字。另外，中宫大小对老年人阅读屏幕端的汉字时间有明显的影响，大中宫的汉字比小中宫的汉字都花费更少的时间，说明大中宫的字体老年人能较快获取信息。出现这样的结果与中宫有密切关系，中宫的扩大，字面就会显得大，中宫的大小决定了字面大小。也就是说，在相同尺寸的屏幕内呈现相同字号的汉字，中宫扩大，字面就显大，阅读起来越容易。见图4，以汉字“提”为示例，分别用不同中宫大小的楷体类、宋体类、黑体类以第二中心线设定，可以发现同类字体中且相同字号，中宫设定越大，字面越大，字体的视觉效果越疏朗。在同样的展示面积中，中宫设定越大，字体的视觉效果就显得越大，在不增加行数影响老年人阅读获取信息的情况下，同样字号的汉字可以有效增大字面效果，见图5，以相同字号的微软雅黑和华文黑体排成一列汉字“老年人屏幕阅读”，可以明显发现微软雅黑的字面率大于华文黑体的字面率，也就是说在相同的面积内，中宫越大字面越大。由于老年人视觉机能的下降，对于过小的文字容易识字不清楚并且造成视觉疲劳，过大的字号又会影响老年人视觉广度而造成识别困难和压力感。所以扩大汉字的中宫可以有效让老年人在相同的面积下更加清晰、舒适地阅读汉字并获取信息。

（四）字重适宜

对于汉字而言，当汉字没有字黑，视觉就一片空白，汉字没有字白，视觉就一片漆黑[5]，所以汉字的字白与字黑是一对互相影响、互相作用、互相拉扯的共生因素。布白的合理性直接影响到老年人的阅读体验，且老年人的视知觉对布白的面积有着特殊的要求，布白过多，屏幕端的字黑较少，再加上屏幕自发光特征会“吃掉”一部分字黑，老年人视觉会难以阅读到完整的结构；布白过少，屏幕端的字黑则过多，老年人阅读起来笔形间架难以区分，视觉效果形成模糊的一团墨色。两者都会影响老年人的阅读效果。而且不同的字体类型布白的面积并不一致，见图6，100pt华文楷体的“白”字与100pt华文黑体的“白”字，两者的布白大小各异，从图可以看出，华文楷体的布白面积小于华文黑体的布白面积；且单字结构来说，100pt的华文楷体“白”字的中间分割成几乎对等的两个相同的面积，100pt华文黑体“白”字亦是被分割成两个相等的白空间，这里的涉及到的是布白匀称，汉字的布白匀称才能实现阅读的清晰、快速。

布白与字重有极为紧密的联系，笔形间架空隙少，字重相应就高，笔画也就更粗；笔形间架空隙多，字重相应就低，笔画就更细。这是由于老年人眼睛屈光度调节能力减退、眼球晶状体逐渐硬化增厚、眼部肌肉的调节能力减弱；导致布白过少，老年人视觉感受容易让笔画粘连；布白过多，老年人视觉感受会忽略掉笔画结构。造成阅读的困难。且布白的大小对老年人阅读时长有明显的影响，这说明合适布白面积即笔画粗细老年人获取信息更快。见图7，以汉字“口”设定了同是100pt的方正俊黑细、方正俊黑准、方正俊黑中、方正俊黑粗，字重不同其布白的面积也不相同，字重的变化不仅仅是将笔画加粗，还应该注意笔形间架之间的布白关系处理。据试验的数据分析，老年人更加倾向方正俊黑准的布白，或者说老年人更加倾向方正俊黑准的字重，见图8，以方正俊黑家族组成“老年人阅读不同布白的汉字”，方正俊黑细字重过轻，老年人的视觉容易忽视掉汉字的笔形结构而造成阅读困难，方正俊黑粗字重过重，老年人难以区分汉字的笔形间架且造成压迫感影响阅读；老年人对布白的需求影响字重的选择，且决定了笔画之间的白空间布置，同时也决定了笔形的粗细；所以字重适宜，不可过细亦不可过粗。当然，汉字是多种笔画穿插组合后的效果，所以在决定好了字重也就是笔形粗细后，应该根据汉字的笔形复杂度和结构进行细微的调整；第一，少笔粗，多笔细。笔画少的时候笔形稍微加粗一点，笔画多的时候笔形稍微细一点；第二，疏粗密细。笔画稀疏的时候笔形加粗，笔画繁多的时候笔形减细；第三，笔画交叉处要细。笔画于笔画交叉的部位要减弱，不然显得交叉部位视觉墨色过重；第四，主笔粗，副笔细，外档粗，里档细。主要结构笔画稍微粗一点，次要的笔画弱一点，外面的结构稍微重一点，里面的结构稍微轻一点[6]。

（五）布白匀称

布白匀称是视觉上的均衡感，是在字体设计中结体严谨精微重要因素，“白”不能过大或者过小，致中和[7]。我们的汉字的组成有独体字、左右结构、上下结构等一个部件或多个部件组成，虽然其一个字的诸多单元空间并不是一致，但是细细比较能发现其规律，较大的空间布白面积大小相近，较小的空间布白面积也相近，这也是当一个字被笔形间架分割出現大小各异的空间也是有一定的规律可以遵循。见图9，汉字“空”为左右对称的上下结构，其布白空间左右的面积大小相近；汉字“催”为非左右对称的左右结构，“催”的右上部件“山”左右白空间相近，“山”下面的部件左右相近，所以类似的结构分割开的空间的面积相近。据此其实可以发现其规律是被笔形间架分割开的相似空间其面积布白是追求匀称。当然，汉字的白空间同样遵循着汉字左紧右松、上紧下松等结字规律，我们的汉字结字规律是对人们审美惯性的总结[8]，布白匀称并非是布白空间绝对的均等，是处于一种视觉的平衡形式[9]，这里布白匀称不仅仅是汉字设计的一种精确平衡的追求，同样也是提高老年人阅读效率和实现老年人阅读清晰的一个重要因素。

（六）重心对齐

汉字具有重心，通过调整重心的位置可以让汉字视觉稳定。近代，汉字从竖向排版到横向排版转变，重心的任务也从一条竖向轴线稳定整列转变为横向稳定整行竖向稳定单字的两条横轴线与竖轴线，由一个任务转变成两个任务[10]，在横向排版范式中重心有了新的任务。虽然前文已经通过实验和问卷数据分析发现，重心的高低并不影响老年人的阅读，但实验样本是建立在完善的字库字样中，出现在市面上已经过多次的调整。所以设计一款新的字体，要让老年人达到阅读流畅、舒适，重心对齐是一个重要的设计因素。这里的重心对齐包含两方面的对齐，其一是单字的间架结构之间的重心对齐，见图10，上面一行每个汉字部件之间重心不一致，下面一行调整部件之间的关系形成重心一致；其二则是横向排版的整行文字重心对齐。单字的重心对齐就是汉字诸多部件之间的重心位置设定，以达到单字视觉效果平衡、稳定，见图11，上面一行每个字的重心设定位置不一致，阅读起来的视觉效果显得跳跃，下面一行的重心经过调整，让每一个字的重心尽量保持在一条直线上，这样阅读起来视觉显得连贯和快速。

（七）大小一致

我们使用的汉字有诸多的笔画和结构穿插组成，汉字的外轮廓也随着结构的不同而变成不一样的外形，见图12。汉字虽然是方块字，可以发现各种笔画构成的外形变化多端，如汉字“田”外轮廓为正方形、“旦”外轮廓为梯形、“人”外轮廓为三角形、“永”外轮廓为多边形、“今”外轮廓为菱形。在进行汉字设计的时候，如若完全按照汉字的外形等宽等高设计，汉字的大小并不一致。图中形状1是端正的正方形形状，与形状1相同面积的旋转45度的形状2的视觉面积看起来比形状1大很多，按照形状1的面积缩小到相同的高度变成形状3，这时的视觉效果极小。形状4与形状1的面积相同，旋转45度后把面积缩小到形状5，这样的视觉效果更为平衡。所以在面对外形不一的汉字时候，把类似于“田”的汉字缩小些，类似“今”的汉字放大些，以达到视觉的统一和平衡。

结论

老年人视知觉阅读屏幕媒介中的汉字是一个注意、记忆、区辨等复杂的过程，针对目前对老年人屏幕端阅读的汉字没有系统设计方式的现状，本文依据视知觉理论和问卷、实验，通过控制汉字字体结体的关键因素，提出一套具有可行、可操作的汉字适老化设计方法。即汉字的笔形应采用无装饰衬线和放大汉字的中宫，并做到字体的黑白关系布置适宜及其字重裁决的关键因素，而重心的高低并不影响老年人阅读。这一研究为屏幕端适老化汉字设计提供一条有效的方法和路径，对以后的汉字适老化设计有一定的参照价值。