汉字设计的容错性研究——以黑体字为例

李刚 杨思晴

1.汉字设计容错的“度”

“度”是什么？其本质概念应当属于哲学范畴。西方著名哲学家黑格尔在其著作《小逻辑》中从存在论角度出发，将“度”定义为较为抽象的“有质的定量。”[1]认为“度”（Maass)是事物“质”与“量”的结合统一，“质”与“量”的概念都是因为“度”而存在。在我国，自古就有“过犹不及”“差之毫厘，失之千里”的民间传统说法，也有着“乐而不淫，哀而不伤”等遵循着适度原则的中庸观念，这些无不关乎着度。李泽厚先生将古人的朴素经验主义观点与看法上升到现代哲学认识论的高度，认为“‘度’就是人类为了达到生存目的而必须‘掌握分寸，恰到好处’”[2]，“‘度’就是技术或艺术，即技进乎道，‘度’关乎人类存在的本体性质。”[3]而先秦古人所倡导的“‘中’‘和’就是‘度’的实现和对象化（客观化）”[4]，其中实质上包含了对美的追求与创造。虽然上述对度的阐释不尽相同，但是无论从哪一角度分析，其中都包含着一定尺度与标准的界限。

本文的“度”实际上就是关于具体限度的界定，是指在字体设计中，对字体形变后依然能被识别的字形可变程度，即字体的可错范围。汉字虽然是在各个构形元素的基础上运用六种造字方法将其元素按照一定的架构组合形成的，但是由于这些构件并非完全不同，其中有很多都会反复使用。比如形声字、指事字、会意字等造字方法本身就是以象形字为基础进行变形而生成，字形间有着极大的相似性。以指示字“本”为例，其构形基于象形字“木”，就不能将“本”字的“横”笔画进行减省处理，否则很容易被识别为“木”字。而对于造字方法内部而言，也有许多局限性。比如“园、圆”均为形声字，有着相似的声旁、相同的形旁，倘若处理不得当，很容易造成字的误读或者不可识，这些构字规律无疑给汉字的形变可错程度产生了许多隐性的规范与要求，所以，对汉字的设计变形并不能随心所欲，而需要遵循一定的章法。

2.影响汉字容错的因素及成因

汉字的容错主要涉及到两方面的因素。其一，是基于人类视觉识别习惯。在视知觉“完形”心理与视觉经验的影响下，人们能够在脑海中将已知图像的不完整状态自动补齐，从而实现对图像原型的辨别与确认。这种“完形”是德国心理学派“格式塔”（Gestalt）理念的内涵。此处的“形”是经由知觉活动组成的经验中的整体，是对事物“结构特征”的自身组织和把握。格式塔原理也正是通过对知觉的深入研究，归纳总结了相关组织原则，并被广泛地运用在视觉艺术中。其中的完整闭合倾向及相似性规律是确保汉字容错的重要前提。例如图1 所示，在图中间首先看到的是三角形或四边形，而不是缺角的圆或圆环，即便三角形与四边形的线条并不实际存在，但我们确实看到了它们。图1 告诉我们，当人们“看见”不完全的事物时，会趋向于先简单抽取一个轮廓或用部分形成一个简单的主题，然后对事物进行区别判断把握其本质，从而达到辨识，自动补齐缺少的信息或形状，看到实际不存在的部分，构成一个完整的图像，实现对对象形态的“完形”。

图1 （图片来源：笔者自制）

其二，是基于汉字识别的认知心理规律。自上世纪30 年代以来，认知心理学关于对汉字的识别作出大量研究。特别是语言学者对汉字进行各种识别研究，并多集中在汉字的文字学方面。表意汉字不同于表音文字符号，是兼具声、形、意三位一体的文字。关于汉字的认知心理的理论研究，多以字形识别为主，主要集中在汉字的构造特征与汉字识读的关系，字音、字意次之。由于字的识别始于形的识别，且汉字的字形是本文研究的重点，所以本文主要是针对汉字字形属性的识别作出分析。

汉字字形识别的研究主要集中在汉字构造特征与汉字识读的相关性上。前者认为在汉字识别中是以整字为单元，这也是由视觉感知上的完形性所决定的，“字频效应”“结构方式效应”等证明了整体识别的存在。后者则持有先对特征进行识别，再进行整体识别的观点，并以“笔画数效应”“部件效应”等汉字识别的规律作为支撑。学者喻柏林于1992 年在《汉字识别中的笔画数效应新探——兼论字频效应》论证了汉字识别兼具整体性与特征性，提出了单字的识别经历两类平行加工的过程。一类是整字识别，即人们对字整体识别，而不分析结构方式与表音特点等，这种情形主要体现在对高频字及笔画数较少的字的识别。另一类是特征识别，即在加工整字的同时也在加工笔画及组合。特征识别主要是针对于低频字或者是笔画数较多且组合较多的汉字。在图2 中，海报字形的处理有些被完全的轮廓化，但是有些却保留了部分笔画结构特征，便是设计师基于字形识别特征处理的结果。

图2 字体海报设计

综上可知，由于既定汉字字形的完形已经根植于人们的脑海中，普遍被人们认同和接受，所以凭借经验知觉能够识别出形变的汉字，使得字体设计呈现出千变万化的形式具有强大的开放性。同时，汉字的“试错”设计并非是随意的改变，而是需要遵循一定的视觉规律，去匹配受众的认知偏好。在信息爆炸的当下，既提升了人们对汉字设计作品视觉感知的阈值，也提出了新的设计要求以符合人们喜好多变的视觉活动，得以滋生出大量地汉字“试错”设计创意。设计者以期通过降低对汉字的熟悉程度，达到吸引观者视觉注意力的效果。

3.汉字容错设计定性分析

定性分析是社会科学中经常使用的一种研究方法，主要借由研究主体介入到研究对象，以文字或图片的形式搜集资料，经过研究者对研究主题的互动分析，为人们揭示事物的概念与本质结构。在本文中，运用定性分析方法实际上就是对汉字容错性质与特征的判定。

3.1 汉字字形的改变

3.1.1 改变笔画

笔画是汉字构成的最小结构单位，笔形是构成汉字笔画的基本形状。人们对于常用汉字或者笔画数较少的汉字通常进行整字识别。对与之相反的字会投入更多的关注度，通过对汉字的陌生化处理以达到对汉字熟悉程度的降低，从而引发视觉紧张与刺激，获得视觉关注。以笔画的减省为例，即去除文字中的次要部分，保证字体仍能在受众主观视觉补充下完成识别。如图3 所示，其中部分字形是将横笔画省去，但是保留了宋体字横笔画基本的装饰性特征，使受众能够在视觉“完形”的倾向下对笔画进行视知觉的填补。

图3 汉仪《阿尔兹海默病体》

3.1.2 改变部件

汉字分为独体字与合体字两大类。独体字由笔画构成，合体字由部件构成，二者都能最终分解到笔画。对部件的改变通常是将部件减省、替换与反写等实现的。

减省部件是将部分部件省略，同时保留可识别的局部特征。如图4，是以汉字繁体“间”字为设计对象，将字的外框省略，保留了中间部分，确保了局部识别特征。替换部件是指用一个字或图的部分或整体替换另一个字的部分或整体，通过二者相似的形象转换同构成新的字形达到意合的效果。如图5，是通过将“创”字部分拆解再与“意”字组合，将“创”与“意”合为一体。旋转部件则是指将原字形的部件方向按照不同角度进行旋转或翻转。如图6，就是将左边部件垂直翻转，右边部件水平翻转的结果。

图4 白木彰《关于间》

图5 靳埭强海报设计

图6 刘治治《精湛brilliant》

3.1.3 改变结构

汉字结构的改变主要表现为对结构的减省、共用与解构重组等情形。汉字结构的减省主要是对内部结构的减省，以凸显外部轮廓，适应于只需要整体识别不需要特征识别的字。结构的减省使汉字呈现出简洁的结构形式，成为一个抽象的块面，与较为复杂且缺乏韵律的汉字笔画相比，简单几何化的处理既能带来更舒适的视觉体验，也增添了汉字的可塑性方向，如图7。结构的共用是指两个字的字形相融构成一个新的形象，这需要两个字的字形有共同或相似的结构特征。如图8，将“黑”与“目”“鸟”共用结构，却又保持着各自的独立性。结构的解构重组是指将字形的结构进行打散、拆解然后重新组合。如图9，将字形用几何切割，打散了字形识别的规律，造成识别的模糊，文字的形态在散乱中形成一种秩序感，通过创造性的视觉形式传达字的内涵。而图10，则是将一组字的字形结构进行拆分再组合，共同构成一种新的结构样式。这种处理方式可以看作是对民俗合体字的传承与创新。

图7 陈飞波

图8 黑目鸟剧团标志设计

图10 张昊 名片设计

4.汉字容错设计定量研究

定量研究是经由事先提出假设，再通过数据化符号的方式测量对象数值收集可量化的具体数据基础，从而进行计算、分析与验证，并在此基础上得出具有普遍规律的结论。

对汉字的试错设计是通过对原有字形系统构成特征——笔画、部件及结构方式的改变。其中，作为汉字构形系统基础的笔画，是一个宽泛的概念，它包括了笔画数、笔形（笔画形状）、笔画粗细等可量化特征，能够进行关于纵横比（横竖笔画粗细比）与密度（笔画粗细、笔画数、字身尺寸比）的量化研究，具有定量研究的条件。

4.1 实验字体的选择

目前的字体可大致分为三类，印刷字体、书法字体和创意字体。由于书法字体和创意字体字形灵活多变，形态各异，在一定程度上摆脱了字形和笔画的约束，所以难以制定出统一的标准，并不适宜做定量研究。在印刷字体中，黑体与宋体、楷体相比，更具标准化、规范化，无论从结构上还是笔画上，都有一定的规律和方法可循，总体给人一种工整规范，清晰明辨的感觉，是作为定量研究的适宜字体。

4.2 黑体正形的定量研究

实验设置：在前期定性分析的基础上，用数理统计的方法分析研究在汉字试错设计下，汉字笔画的可加粗程度，即容错程度。同时，包括汉字样本的选取、汉字变量关系的推导等问题。

4.2.1 样本选取

汉字的布局图式灵活多变，这些基本构字元素组成汉字的方式丰富多样，各部分按照不同的比例大小和汉字笔画的结构规律组合排列形成多种间架结构。汉字的间架结构可从整体上划分为独体结构与合体结构两大类，合体字又可细化为上下结构、左右结构、包围结构和框架结构。其中每一类结构又可继续细分。如左右结构分为左右、左中右，上下结构分为上下、上中下。基于以上种种分类，本文确定以汉字的实验样本25 个。分别为：毛、果、吃、依、鲜、沉、放、慢、粒、班、树、春、善、等、美、要、尽、章、高、延、座、或、看、迷、森。

4.2.2 笔画宽度比

笔画宽度是指构成汉字的横竖笔画宽度，不同的字体有着固定的比例。黑体字的横竖笔画间的比例大致相似，计算字的面积误差相对较小。所以，在此实验中，计划将笔画宽度设定为黑体字主笔画中竖笔画的粗细度，将笔画的宽度比设定为主笔画中竖笔画粗细度与字面高度的比值。宽度与字面的高度比值成为影响字体识别的单变量，即主要变量。笔者选用微软雅黑为实验字体，源于其黑白对比相较其他黑体字更加匀称，笔画处理更加简洁。通过以不同主笔画竖笔画宽度设计一系列黑体进行比较。经测量可知，常规微软雅黑字体的主笔画竖笔画宽度与字面高度的比值约为1/16H。经过对笔画宽度比的对比测试可知（如图11），当主笔画中竖笔画宽度与字面高度比为1/7H 时，笔画间的相互影响与内部结构的破坏已经较为明显。因此，以1/7H 为起点，将主笔画竖笔画宽度与字面的高度比值分别设置为1/7H、1/6H、1/5H、1/4H、1/3H 的水平，以选定的上述样本为例，进行具体的实验测量，再根据所得数据，运用统计分析方法，得出笔画加粗程度与可读性之间的关系。

图11 从上至下 从左至右依次为1/10H、1/9H、1/8H、1/7H（图片来源：笔者自制）

表1 模型摘要（表格来源：笔者自制）

4.3 实验过程——字形笔画加粗程度与识别力测试

4.3.1 被试

研究中被试者为华中师范大学美术学院的研究生32人[5]，均为有效测试。其中男生10 人，女生22 人，平均年龄25 岁，具有良好的汉字识读能力。

4.3.2 研究工具

本研究根据选取的汉字样本为对象，以5 种笔画宽度为基准，进行字符调整，以此作为评估笔画加粗程度与识别力测试的工具。按照1/3H、1/4H、1/5H、1/6H、1/7H 的笔画加粗程度顺序依次从高到低给测试者观看。先让被试者观看最难以辨认的组字，再逐渐增加清晰度。让被试者按照是否可识别以及对可识别进行高、中、低等级判断。在测试结束后，将被试者的结果转化为数值，进行数据统计与计算。

在进行测试前，借用李克特量表[6]的模式，用0-6分制定4 档识别力分值表，分别记为1，2，3，4。规则如下：

1=6 分 字体可识别，识别程度高

2=4 分 字体可识别，识别程度中

3=2 分 字体可识别，识别程度低（1 分为临界点，1分以下为不可识别）

4=0 分 字体不可识别

为被试者提供的指导语如下：我们想让你对汉字的字形进行判断，请依据真实的情况在是否可识别一栏进行勾选判断，并在表格中原字对应处写下你所看到的字（以防个人对是否可识别的感受不准确）。倘若可识别，请依据个人感受，对识别程度的高、中、低进行选择，并在表格的相应位置进行标注。

表2 ANOVAa（表格来源：笔者自制）

4.3.3 研究程序

4.3.3 .1 施测

由笔者本人担任被试的主试人，由于采用了整群抽样（以班级为单位，共三个班级），施测的组织工作比较简单，测试在美术学院的教室进行。同时，为了确保被试者的评判客观，测试是对个人单独依次进行，避免了汉字字形被提前泄漏。

4.3.3 .2 分析

使用SPSS25.0 版统计软件进行字形笔画加粗程度与识别力之间的相关性分析，并考察整体模型的拟合情况，从而对汉字可加粗程度进行整体把握。

4.3.4 结果与分析

在识别力测试打分中，测试者对汉字的识别力打分的分值较为平稳，总体呈现负相关。当字体笔画宽度比处于1/7H-1/6H 时，字体识别力普遍高，说明此时识别不受影响；当其大于1/5H 时，字体识别力度呈现下降幅度大，表明字体加粗程度过大时，识别力受影响大。

实验数据分析：

本研究选取汉字识别度为因变量，笔画加粗程度为自变量，建立回归方程模型，来验证变量间的影响方向和密切程度。通过上表拟合度检验可以看到，最终模型调整后的R 方为0.970，说明因变量能够被回归方程解释的部分为97%，该模型拟合效果非常好。模型的F 检验值=5181.919，p 值=0.000 ＜0.05。本次数据代入回归模型（如表4），回归方程显著，具备统计学意义。

表3 系数a（表格来源：笔者自制）

表4 回归函数模型（表格来源：笔者自制）

根据上表的回归分析结果可知，笔画加粗程度对应的t 值=-71.986，p 值=0.000 ＜0.05，达到显著水平。由此可见，笔画加粗程度对汉字识别度具有显著负向影响。因此，设汉字识别度为Y， 笔画加粗程度为X，可建立一元线性回归模型公式：

Y=-29.045*X+10.5

得出字体主干笔画宽度与字体识别力的计算公式为：

y=ax+b(a ≠0，b 为常数)

在实验测试中，以1 为识别力的阈值下限，另Y=1

ax+b=y，x=（y-b）/a x=0.32707 即x=1/3H

由此可知，识别力阈值为主笔画宽度比为1/3H。

4.4 实验总结

根据实验结论，建议在进行笔画加粗类的“试错”设计时，不能无限度加粗笔画。字体笔画的加粗程度不超过主笔画宽度比的1/3H 时，才能保证汉字的可识别，该结论为字体设计提供了科学的参考依据。因此，为了保证汉字的基本识别力度，对汉字的形变程度应控制在识别的阈值范围内。

结语

本文以设计学科为基础，对汉字容错“度”的概念进行阐释，并对汉字设计容错的原因与表现进行分析。以文字学理论为基础，从汉字笔画、部件和结构方式的体系着手，运用社会科学研究方法对汉字容错设计从定性与定量两个方面进行具体度的界定，构建起汉字容错“度”的整个分析框架与评价体系。

定性分析主要基于汉字字形可改变的前提与保证可读的限制条件下对汉字容错类设计进行划分与总结，然后，将容错类汉字设计同相似的字体设计比较，对汉字的容错设计进行较为全面的性质分析。定量研究则是以笔画这一可量化因素为基础，从可识别的限制条件出发，以整体加粗笔画宽度为例，以黑体字黑色正形为定量研究依据，将主笔画竖笔画的笔画宽度与字面高度的关系视作研究对象，总结得出字体在可识别范围内的笔画宽度。通过对所选定的微软雅黑字体不断的试错，再进行汉字识别力的实验测试，发现汉字的可识别阈值处于宽度与高度比需处于小于1/3H 的区间内。最终通过实证研究，在设计应用中对结论作出正确性检验，为笔画整体加粗类汉字设计提供了优化选择的科学依据。