文字を思い通りの大きさと位置で表示するCSS

基本的に文字というものは、大文字・小文字など文字の種類によって目に見える大きさ（高さ）が異なります。

例えばCSSで font-size を100pxに指定した場合でも、文字がピッタリ100pxで表示されるわけではありません。

これをCSSで思い通りに指定する方法を調べてみました。

（欧文フォントの場合）

欧文フォントの基礎知識

アルファベットでは、文字の下端（ y などの下に飛び出る小文字を除く）となるベースラインを基準に、デザイン上の指標となる高さがいくつか存在します。

  • アセンダ：ベースラインから b や d など小文字で上に飛び出る部分の上端までの距離
  • ディセンダ：ベースラインから j や y など下に飛び出る文字の下端までの距離
  • エックスハイト：ベースラインから x など、小文字の上端までの距離
  • キャップハイト：ベースラインから大文字の上端までの距離。アセンダより少し下に位置することが多い

※こちらの図がわかりやすいです http://w3.kcua.ac.jp/~fujiwara/infosci/font.html

例えば Arial のメタデータを解析してみると、下記の値を発見できます

  • ascender: 1854
  • descender: 434
  • sxHeight: 1062
  • sCapHeight: 1467

数字の大小はさておき、これらの値でまず意識しなければならないのは単位です。

実はこの数字、単位はピクセルでもミリメートルでもありません。
各フォントが em-square という基準値を決め、それに対する相対値として定義されています。

これもメタデータを見てみると発見できます

  • unitsPerEm: 2048

要するに Arial の場合は、2048を基準に、それよりどのくらい大きいのか、小さいのか、という相対的な数字なのです

文字サイズ16pxのxの大きさ

そしてこの em-square こそがCSSの font-size と直接関わってくる部分。

例えば font-size: 16px; とする場合、xの高さは

var xHeight = (1062 / 2048) * 16px

約8.3pxとなります。

また、逆算的にキャップハイトが100pxになるためのfont-sizeは

var fontSize = 100px / (1467 / 2048)

約139.6pxになります。

font-size は、実は スケール感をふんわり指定しているだけ で、必ずしもその大きさで文字が表示されるわけではない、ということが分かって頂けたかと思います。

文字の表示位置とline-height

ここまでで表示したい大きさのfont-sizeは見いだせるようになったと思いますが、実際にこれをウェブのレイアウトで使うためには、表示位置も制御できねば意味がありません。

em-square や ascender などの値はあくまで距離の数値なので、そのまま位置算出に使うことはできなさそうです。

CSSでインライン要素の表示位置といえば vertical-align ですが、これはベースラインを揃えたりなど、わりとアバウトな配置の指示しかできませんし、 line-height の設定値次第で文字の表示位置は大きく変わります。

line-height に関して言えば、実はデフォルト値である normal は、下記の計算式で算出されているみたいです

var lineHeight = (ascender + descender + lineGap) / unitsPerEm

lineGap は、他の値と同じようにフォントのメタデータとして記録されていて、例えばArialは 67 です。フォントによっては0なこともあります。

ascender + descender が文字の表示しうる範囲ですが、lineGapはその半分の数値がascenderの上とdescenderの下に割り振られるような表示になります。

上記の式をArialのメタデータで計算してみると、結果は 1.1499 になります。約1.15です。

実際に下記のようなCSSを使ってp要素の高さをDevToolsで見てみると、115pxになってるのが確認できるはずです。

p {
  font-family: 'Arial';
  font-size: 100px;
  line-height: normal;
}

ということは、 line-height: normal を指定してJSで高さを取得し、他のメタデータからBaselineの位置を算出することで最終的にはCapHeightやxHeightなどの表示位置も計算できるはずです。

var baselineY = lineHeight - (lineGap / 2 + descender) / unitsPerEm
var xHeightY = baselineY - sxHeight / unitsPerEm
var capHeightY = baselineY - sCapHeight / unitsPerEm

結論は、CSSでフォントを深く掘るのはつらいということです