Matplotlib+pgf后端（lualatex）字体显示异常，如何修复？

我在使用pgf后端绘图时出现了字体显示不规则的问题。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.arange(-3,3,0.1)

def f(x):
    return x**3

plt.style.use(['seaborn-v0_8-darkgrid', 'seaborn-v0_8-dark-palette'])
plt.rcParams.update({
    'font.family': 'sans-serif',
    'font.size': 12,
    'pgf.texsystem': 'lualatex',
    'pgf.preamble': r'\usepackage{unicode-math,fontspec}\setmathfont{STIX Two Math}\setsansfont{Inter}[Scale=0.88]',
    'pgf.rcfonts' : False
})

plt.plot(x,f(x))
plt.title('Cubic Function')
plt.xlabel('Input data ($x$)')
plt.ylabel('Output data ($f(x)$)')
plt.tight_layout()
plt.savefig('plot_style.pdf', backend='pgf')

我的Inter字体已安装在~/.fonts目录，系统为Fedora 37。请问该问题产生的原因是什么？如何才能修复字体显示异常？

补充：若将pgf.texsystem参数改为pdflatex，并将pgf.preamble改为\usepackage{inter}，字体显示恢复正常，但我希望使用lualatex作为texsystem。我已更新字体文件，且在LaTeX文件中字体显示正常。

原因分析与修复方案 #

原因 #

• Fedora系统默认未将用户自定义字体目录~/.fonts纳入字体缓存，导致LuaLaTeX通过fontspec无法正确定位Inter字体
• 固定的Scale=0.88参数与Matplotlib自身的字体缩放逻辑冲突，引发渲染异常
• 仅设置pgf.rcfonts = False可能未完全让LuaLaTeX接管所有文本元素的渲染，存在混合渲染问题

修复方案 #

1. 刷新系统字体缓存

在终端执行以下命令，强制Fedora识别~/.fonts目录下的字体：

fc-cache -fv ~/.fonts

执行完成后重启Python环境，让Matplotlib能通过fontspec正常调用Inter字体。

2. 调整PGF预配置参数

修改pgf.preamble的字体调用方式，解决路径识别和缩放冲突问题：

plt.rcParams.update({
    'font.family': 'sans-serif',
    'font.size': 12,
    'pgf.texsystem': 'lualatex',
    'pgf.preamble': r'\usepackage{unicode-math,fontspec}\setmathfont{STIX Two Math}\setsansfont[Path=~/.fonts/, Scale=MatchLowercase]{Inter}',
    'pgf.rcfonts' : False,
    'text.usetex': True  # 强制所有文本由LaTeX渲染
})

• Path=~/.fonts/：直接指定字体文件路径，绕开系统缓存识别问题
• Scale=MatchLowercase：让无衬线字体的小写字母大小与数学字体匹配，替代固定缩放值避免冲突
• text.usetex=True：强制Matplotlib将所有文本交给LuaLaTeX处理，消除混合渲染异常

3. 验证字体可用性

若问题仍存在，先单独验证LuaLaTeX能否正常调用Inter字体：
创建测试LaTeX文件test.tex：

\documentclass{standalone}
\usepackage{fontspec}
\setsansfont{Inter}[Scale=MatchLowercase]
\begin{document}
Cubic Function Input data ($x$) Output data ($f(x)$)
\end{document}

用LuaLaTeX编译：

lualatex test.tex

若编译后的PDF字体显示正常，说明问题仅出在Matplotlib与LuaLaTeX的交互配置上，可重新检查Python代码中的rcParams设置。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Gabriel