CSS前景背景自动配色技术简介 « 张鑫旭-鑫空间-鑫生活

这篇文章发布于 2018年11月18日，星期日，22:02，归类于 CSS相关。阅读 37421 次, 今日 4 次 11 条评论

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一、颜色匹配效果预览

如下GIF示意，当我们按钮背景色逐渐变淡的时候，文字颜色也从原来的白色变成黑色了，同时边框也显示出来了，其中的配色转换是纯CSS实现的。

您可以狠狠地点击这里：按钮文字及边框颜色随着背景色自动变化demo

拖动R，G，B对应滑块，可以看到按钮文字颜色以及边框颜色，会自动根据背景色不同而发生变化。具体表现为：

深色背景下，文字白色，无边框。
浅色背景下，文字黑色，有加深边框，便于和周围环境区分开。

这种智能匹配是纯CSS实现的，主要是使用CSS3 calc()计算，以及CSS3原生var变量。

二、配色代码展示

HTML代码很简单，如下：

<button class="btn">我是按钮</button>

重点和难点在CSS部分：

:root {
  /* 定义RGB变量 */
  --red: 44;
  --green: 135;
  --blue: 255;
  /* 文字颜色变色的临界值，建议0.5~0.6 */
  --threshold: 0.5;
  /* 深色边框出现的临界值，范围0~1，推荐0.8+*/
  --border-threshold: 0.8;
}

.btn {
  /* 按钮背景色就是基本背景色 */
  background: rgb(var(--red), var(--green), var(--blue));

  /** 
   * 使用sRGB Luma方法计算灰度（可以看成亮度）
   * 算法为：
   * lightness = (red * 0.2126 + green * 0.7152 + blue * 0.0722) / 255
  */
  --r: calc(var(--red) * 0.2126);
  --g: calc(var(--green) * 0.7152);
  --b: calc(var(--blue) * 0.0722);
  --sum: calc(var(--r) + var(--g) + var(--b));
  --lightness: calc(var(--sum) / 255);
  
  /* 设置颜色 */
  color: hsl(0, 0%, calc((var(--lightness) - var(--threshold)) * -999999%));
  
  /* 确定边框透明度 */
  --border-alpha: calc((var(--lightness) - var(--border-threshold)) * 100);
  /* 设置边框相关样式 */
  border: .2em solid;
  border-color: rgba(calc(var(--red) - 50), calc(var(--green) - 50), calc(var(--blue) - 50), var(--border-alpha));
}

乍一看，犹如鸭子听雷——不知所云，其实不复杂，且容我剖析下实现原理。

三、前景背景自动配色原理

1. CSS属性值范围溢出边界渲染特性

CSS这门语言有个很有意思的特性，就是CSS属性值超过正常的范围的时候，只要格式正确，也会渲染，而渲染的值就是合法边界值。

举两个板栗：

opacity透明度属性值合法范围是0-1，但是，你设置负数，或者极大值，浏览器也能解析，只是要么是0，要么是1而已，如下：

.example {
  opacity: -2;    /* 解析为 0, 完全透明 */
  opacity: -1;    /* 解析为 0, 完全透明 */
  opacity: 2;     /* 解析为 1, 完全不透明 */
  opacity: 100;   /* 解析为 1, 完全不透明 */
}

色值，如HSL，S和L的范围都是0%-100%，但是，你设置负数，或者极大值，浏览器也能解析，只是要么是0%，要么是100%而已，如下：
```
.example {
  color: hsl(0, 0%, -100%);    /* 解析为 hsl(0, 0%, 0%), 黑色 */
  color: hsl(0, 0%, 200%);     /* 解析为 hsl(0, 0%, 100%), 白色 */
}
```

本文的配色技术就活用了这种边界渲染特性。

2. var变量传递给calc实现复杂计算

我们对CSS代码从上往下逐个剖析下。

首先，在:root根选择器上定义几个全局CSS变量（语义上的全局）：

:root {
  --red: 44;
  --green: 135;
  --blue: 255;

  --threshold: 0.5;
  --border-threshold: 0.8;
}

其中：

–threshold: 这个是color变色的临界值，用来和当前RGB颜色值的亮度对比。
–border-threshold: 这个是边框颜色透明度的临界值，同样也是和当前RGB颜色值的亮度对比。

然后是.btn{}内部的CSS代码：

```
background: rgb(var(--red), var(--green), var(--blue));
```
这个很好理解，就是基本的RGB色值作为背景色。
```
--r: calc(var(--red) * 0.2126);
--g: calc(var(--green) * 0.7152);
--b: calc(var(--blue) * 0.0722);
--sum: calc(var(--r) + var(--g) + var(--b));
--lightness: calc(var(--sum) / 255);
```
这里5行5个CSS变量，需要的其实是最后一个--lightness，就是计算当前背景色的亮度。用的是使用sRGB Luma灰度算法^①，为什么需要5行呢？因为计算公式就是如此：
```
lightness = (red * 0.2126 + green * 0.7152 + blue * 0.0722) / 255
```
其中，R，G，B色值相乘的系数就是固定的，不同灰度算法系数还不一样。--lightness表示亮度，范围是0-1，此时就可以和--threshold和--border-threshold这两个临界值比对，来确定按钮的文字颜色，边框透明度。

① 这里的灰度可以看成是亮度，实际上HSL的亮度计算方法应该是，R，G，B中的色值最大值和最小值之和的二分之一。
```
color: hsl(0, 0%, calc((var(--lightness) - var(--threshold)) * -999999%))
```
设置颜色的CSS代码。

此处calc计算翻译成中文就是：（亮度值 – 临界值） * 比例系数。

其中亮度值在0-1之间游走，临界值是固定的0.5，于是：
- 如果亮度值小于0.5，亮度值减去临界值为负，由于我们的比例系数是很大很大的负数，负负得正，于是，会得到一个巨大的正数，按照边界渲染原理，会按照100%渲染，于是颜色是白色；
- 如果亮度值大于0.5，亮度值减去临界值为正，由于我们的比例系数是很大很大的负数，于是，会得到一个巨大的负数，按照边界渲染原理，会按照0%渲染，于是颜色是黑色；
以上就是按钮文字颜色变色背景下黑色，深色背景下白色的原理。
```
--border-alpha: calc((var(--lightness) - var(--border-threshold)) * 100);
```
边框透明度是类似的原理。此处calc计算翻译成中文就是：（亮度值 – 边框临界值） * 100。

其中亮度值在0-1之间游走，边框临界值是固定的0.8，于是：
- 如果亮度值小于0.8，亮度值减去边框临界值为负，在CSS中，负数透明度会按照边界0渲染，此时边框完全透明；
- 如果亮度值大于0.8，亮度值减去边框临界值为正，此时的透明度计算值会在0~20之间游走，当然，数值大于1的透明度值都会按照1渲染，此时，边框基本处于完全不透明状态，加深的边框显现；
```
border: .2em solid;
border-color: rgba(calc(var(--red) - 50), calc(var(--green) - 50), calc(var(--blue) - 50), var(--border-alpha));
```
设置边框样式，边框颜色比背景色深50个单位值（负数为按照0渲染），然后透明度就是基于亮度动态计算的。深色背景下，按钮边框透明度为0，不显示；浅色背景下，透明度在0~1之间游走，出现，北京颜色越浅，边框透明度越大，边框颜色越深，符合配色预期。