showtext | R语言绘图字体设置——针对Windows系统

R语言绘图的字体设置是个老大难的问题,它默认情况下只提供三种字体。本篇推文介绍两种字体设置方法(针对Windows系统),一种是R语言本身的字体设置方法,另一种是showtext等工具包提供的相关方法。

1 系统设置方法

1.1 「原生样式」

R语言系统自有的三种字体可以通过windowsFonts()语句查看:

windowsFonts() 

## $serif
## [1] "TT Times New Roman"
## 
## $sans
## [1] "TT Arial"
## 
## $mono
## [1] "TT Courier New"

它表达的是一种映射关系,即serif代表Times New Roman字体,sans代表Arial字体,mono代表Courier New字体。这种映射关系在基础绘图系统和ggplot2系统中均可使用。

在绘图系统中,有两个参数与字体设置相关:family和font(ggplot2系统为fontface),前者即一般意义上的字体,后者为字型,包括常规、加粗、斜体、加粗斜体等,在基础绘图系统中分别使用1-4之间的整数表示。

基础绘图系统:

plot(1:3, ann = F, axes = F, type = "n", frame.plot = T)
text(2,2.5, "Times New Roman", 
     family = "serif", font = 2)
text(2,2, "Arial", 
     family = "sans", font = 3)
text(2,1.5, "Courier New", 
     family = "mono", font = 4)
7d01b1da63d1d292eff7c261ed802a53.png

ggplot2绘图系统:

library(ggplot2)
ggplot() +
  geom_text(aes(1,3), label = "Times New Roman",
            family = "serif", fontface = "bold") +
  geom_text(aes(1,2), label = "Arial",
            family = "sans", fontface = "italic") +
  geom_text(aes(1,1), label = "Courier New",
            family = "mono", fontface = "bold.italic") +
  labs(x = NULL, y = NULL) +
  theme(axis.text = element_blank(),
        axis.ticks = element_blank())
a3e579f32d9b6d0957489f8986c4f052.png

1.2 「自定义设置」

对于其他字体,在使用前需要自定义映射关系。用到的函数有windowsFont()windowsFonts()两个。如自定义楷体和宋体的映射关系:

windowsFonts(
  KT = windowsFont("楷体"),
  ST = windowsFont("宋体")
)
  • 在自定义前需确保电脑已经安装了所需的字体。对于Windows系统而言,字体安装的路径一般为C:/Windows/Fonts

运行自定义语句后,再次运行WindowsFonts()语句:

windowsFonts()

## $serif
## [1] "TT Times New Roman"
## 
## $sans
## [1] "TT Arial"
## 
## $mono
## [1] "TT Courier New"
## 
## $KT
## [1] "楷体"
## 
## $ST
## [1] "宋体"

可以发现,新定义的映射关系已经添加到系统了,此时就可以使用family = KTfamily = ST进行调用了。

基础绘图系统:

plot(1:3, ann = F, axes = F, type = "n", frame.plot = T)
text(2,2, "楷体", family = "KT",)
text(2,1.5, "宋体", family = "ST")
ead7d179ffc87a44db1c2ba19e514ca6.png

ggplot2绘图系统:

library(ggplot2)
ggplot() +
  geom_text(aes(1,3), label = "楷体",
            family = "KT") +
  geom_text(aes(1,2), label = "宋体",
            family = "ST") +
  labs(x = NULL, y = NULL) +
  theme(axis.text = element_blank(),
        axis.ticks = element_blank())
2595b58e2cfa80a620c68bdc705a6f2b.png

在使用上述方法时需注意以下两点:

  • 自定义的映射关系是“临时”的,一旦重新启动R程序,映射关系就会恢复原来的状态(即仅有三种映射关系);

  • 使用自定义映射字体后,在输出图片时只能保存为JPEG、PNG等位图格式,因为保存成PDF、EPS等矢量格式会出错,尤其是中文字体,会导致文字消失。

showtext工具包

showtext工具包可以通过install.packages()函数进行安装,同时会安装sysfontsshowtextdb两个相关包。

# install.packages(showtext)
library(showtext)

## Warning: 程辑包'showtext'是用R版本4.1.3 来建造的
## 载入需要的程辑包:sysfonts
## Warning: 程辑包'sysfonts'是用R版本4.1.3 来建造的
## 载入需要的程辑包:showtextdb
## Warning: 程辑包'showtextdb'是用R版本4.1.3 来建造的

关于该包的详细使用方法可参见作者的说明文档:

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/CRAN/web/packages/showtext/vignettes/introduction.html

该包的使用要点如下:

  • 一、确定加载字体的路径和该路径下可用的字体,涉及的函数有font_paths()font_files(),这些函数来自sysfonts工具包;

  • 二、将所需的字体加载到R的环境中,涉及的函数是font.add(),也来自sysfonts工具包;

  • 三、确认使用showtext工具包功能的绘图语句范围,涉及的函数有showtext_auto()showtext_begin()showtext_end(),这些函数来自showtext工具包。

下面分别对这些要点进行解释。

2.1 「要点一」

“确定字体路径”一般可以忽略,因为该方法默认的字体路径就是C:/Windows/Fonts

font_paths()

## [1] "C:\\Windows\\Fonts"

添加新路径:

font_paths("E:/")

## [1] "E:\\"               "C:\\Windows\\Fonts"

“确认路径下可用字体”可通过font_files()函数查看:

font_all <- font_files()

将输出结果命名为font_all,可以发现其数据结构为数据框,如下图所示,共包含5列,其中重要信息为中间三列:

6c7af41907c4559e40da2232b4d8c8ba.png

familyfont的含义与绘图系统中的同名参数类似,而file为该字体在电脑中对应的文件名称。可以看出,有些字体不同字型(font)对应的文件名称是一样的,而有些则不一样。

该数据框中没有中文字符,因为中文字体文件也是以英文形式命名的。如在C:/Windows/Fonts中找到“宋体 常规”,右键单击属性,如下图所示,其文件名称为simsun.ttc

fd6ea5130d0526aec9ef3fa4395ad041.png

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