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如何在CSS中繪制曲線圖形及展示動(dòng)畫

理解 box-shadow

首先，回顧一下box-shadow這個(gè)屬性。基本屬性用法就是給元素創(chuàng)造一層陰影。

再簡單提一下，本文會(huì)用到的關(guān)于陰影的第一個(gè)技巧：

使用陰影復(fù)制圖像/投影圖像

當(dāng) box-shadow 的第三、第四個(gè)參數(shù)模糊半徑和擴(kuò)張半徑都為 0 的時(shí)候，我們可以得到一個(gè)和元素大小一樣的陰影：

div {
    width: 80px;
    height: 80px;
    border: 1px solid #333;
    box-sizing: border-box;
    box-shadow: 80px 80px 0 0 #000;
}

得到如下結(jié)果：

陰影可以是多重的

第二個(gè)技巧則是，box-shadow是允許多重陰影的，并且他們的坐標(biāo)是可以完全掌控的。

是的，我們可以像下面這樣給一個(gè)元素定義多重陰影，并且利用陰影的第一、第二個(gè)參數(shù)控制它相對(duì)于元素的坐標(biāo)：

div {
    width: 80px;
    height: 80px;
    border: 1px solid #333;
    box-sizing: border-box;
    box-shadow:
        80px 80px 0 0 #000,
        70px 70px 0 0 #000,
        ...
        60px 60px 0 0 #000;
}

在陰影坐標(biāo)中運(yùn)用三角函數(shù)

繼續(xù)。接下來，我們嘗試在陰影的坐標(biāo)中引入三角函數(shù)。

為啥是三角函數(shù)，不是圓的標(biāo)準(zhǔn)方程或者橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程或者其他圖形函數(shù)呢？當(dāng)然也是可以的，只是這里借助三角函數(shù)的cos或sin可以實(shí)現(xiàn)直接使用 CSS 實(shí)現(xiàn)起來很困難的曲線。

帶著疑問，先繼續(xù)向下，假設(shè)我們要實(shí)現(xiàn)這樣一條曲線：

使用 CSS 的話，有什么辦法呢？

可能的一些辦法是clip-path，或者一些奇技淫巧，使用text-decoration里的波浪下劃線wavy，或者是使用漸變疊加。

當(dāng)然，還有一種辦法是本文將提到的使用box-shadow及三角函數(shù)。

三角函數(shù)

咳咳，簡單回顧下三角函數(shù)里面的 sin、cos 曲線圖像變換，還沒有全部還給老師。

如果我們有一個(gè) 1x1 的 div，它的多重陰影，能夠按照像正弦/余弦函數(shù)的圖像一樣進(jìn)行排布，連起來不就是一條曲線嗎？

如何在 CSS 中使用三角函數(shù) sin/cos

想法不錯(cuò)，但是 CSS 本身并沒有提供三角函數(shù)。這里，我們需要借助 Sass 來在 CSS 中實(shí)現(xiàn)簡單的三角函數(shù)。

還好，已經(jīng)有前人幫忙把這個(gè)工作做完了：

trigonometry in sass
在Sass中實(shí)現(xiàn)三角函數(shù)計(jì)算

簡單而言，就是借助三角函數(shù)的泰勒展開式，使用 Sass 函數(shù)模擬實(shí)現(xiàn)三角函數(shù)的 sin()、cos()、tan()：

由于展開式是無限長的，使用 Sass 函數(shù)模擬時(shí)，不可能得到一個(gè)非常精確的值，但是在日常作圖下已經(jīng)完全夠用了，以下是使用 Sass 函數(shù)模擬實(shí)現(xiàn)三角函數(shù)的 sin()、cos()、tan()：

@function fact($number) {
    $value: 1;
    @if $number>0 {
        @for $i from 1 through $number {
            $value: $value * $i;
        }
    }
    @return $value;
}
 
@function pow($number, $exp) {
    $value: 1;
    @if $exp>0 {
        @for $i from 1 through $exp {
            $value: $value * $number;
        }
    }
    @else if $exp  0 {
        @for $i from 1 through -$exp {
            $value: $value / $number;
        }
    }
    @return $value;
}
 
@function rad($angle) {
    $unit: unit($angle);
    $unitless: $angle / ($angle * 0 + 1);
    @if $unit==deg {
        $unitless: $unitless / 180 * pi();
    }
    @return $unitless;
}
 
@function pi() {
    @return 3.14159265359;
}
 
@function sin($angle) {
    $sin: 0;
    $angle: rad($angle);
    // Iterate a bunch of times.
    @for $i from 0 through 20 {
        $sin: $sin + pow(-1, $i) * pow($angle, (2 * $i + 1)) / fact(2 * $i + 1);
    }
    @return $sin;
}
 
@function cos($angle) {
    $cos: 0;
    $angle: rad($angle);
    // Iterate a bunch of times.
    @for $i from 0 through 20 {
        $cos: $cos + pow(-1, $i) * pow($angle, 2 * $i) / fact(2 * $i);
    }
    @return $cos;
}
 
@function tan($angle) {
    @return sin($angle) / cos($angle);
}

由于上面最終計(jì)算 sin、cos 泰勒展開的時(shí)候，只使用了 20 層循環(huán)，所以當(dāng)傳入的值太大的時(shí)候，則會(huì)產(chǎn)生較大誤差。經(jīng)測試，傳入數(shù)值在 [-20, 20] 以內(nèi)，精度還是非常高的。

而以 sin 函數(shù)為例，x 取值在 [-π, π] 之間，已經(jīng)能覆蓋所有 sin(x) 的取值范圍，所以 [-20, 20] 這個(gè)范圍是完全夠用的，我們只需要盡量讓傳入的 x 值落在這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)即不會(huì)產(chǎn)生太大誤差。

好，鋪墊了那么多，接下來使用上述的 sin 函數(shù)試一下，假設(shè)我們有這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)：

div {
    width: 1px;
    height: 1px;
    background: #000;
    border-radius: 50%;
}

我們?cè)俳柚?Sass 實(shí)現(xiàn)一個(gè) 50 層的循環(huán)，當(dāng)然其中陰影的 x 坐標(biāo)使用了 sin 函數(shù)：

@function shadowSet($vx, $vy) {
    $shadow : 0 0 0 0 #000;
     
    @for $i from 0 through 50 {
        $x: sin($i / 8) * $vx;
        $y: $i * $vy;
         
        $shadow: $shadow, #{$x} #{$y} 0 0 rgba(0, 0, 0, 1);
    }
     
    @return $shadow;
}
 
div {
    width: 1px;
    height: 1px;
    background: #000;
    border-radius: 50%;
    box-shadow: shadowSet(4px, 1px);
}

上面sin($i / 8)，這里除以 8 是為了讓整個(gè)sin(x) 傳入的作用域的取值范圍為 [0, 6.25]，當(dāng)而 sin(x) 的作用域?yàn)?[0，2π] 時(shí)剛好可以畫一條完整的單次曲線。這個(gè) 8 是可以根據(jù)循環(huán)的次數(shù)不同而進(jìn)行調(diào)整的。

實(shí)際，我們得到的box-shadow如下：

{
    box-shadow:
    0 0 0 0 black, 0.4986989335px 1px 0 0 black, 0.989615837px 2px 0 0 black,
    1.4650901163px 3px 0 0 black, 1.9177021544px 4px 0 0 black, 2.3403890918px 5px 0 0 black,
    2.7265550401px 6px 0 0 black, 3.0701740089px 7px 0 0 black, 3.3658839392px 8px 0 0 black,
    3.6090703764px 9px 0 0 black, 3.7959384774px 10px 0 0 black, 3.9235722281px 11px 0 0 black,
    3.9899799464px 12px 0 0 black, 3.9941253622px 13px 0 0 black, 3.9359437875px 14px 0 0 black,
    3.8163431264px 15px 0 0 black, 3.6371897073px 16px 0 0 black, 3.4012791593px 17px 0 0 black,
    3.1122927876px 18px 0 0 black, 2.7747401278px 19px 0 0 black, 2.3938885764px 20px 0 0 black,
    1.9756811944px 21px 0 0 black, 1.5266439682px 22px 0 0 black, 1.0537839735px 23px 0 0 black,
    0.5644800322px 24px 0 0 black, 0.0663675689px 25px 0 0 black, -0.4327805381px 26px 0 0 black,
    -0.9251752496px 27px 0 0 black, -1.4031329108px 28px 0 0 black, -1.8591951521px 29px 0 0 black,
    -2.286245275px 30px 0 0 black, -2.677619305px 31px 0 0 black, -3.0272099812px 32px 0 0 black,
    -3.3295620582px 33px 0 0 black, -3.5799574329px 34px 0 0 black, -3.7744887692px 35px 0 0 black,
    -3.9101204707px 36px 0 0 black, -3.9847360499px 37px 0 0 black, -3.9971711559px 38px 0 0 black,
    -3.9472317429px 39px 0 0 black, -3.8356970987px 40px 0 0 black, -3.6643076841px 41px 0 0 black,
    -3.4357379737px 42px 0 0 black, -3.1535547213px 43px 0 0 black, -2.8221613023px 44px 0 0 black,
    -2.446729px 45px 0 0 black, -2.03311631px 46px 0 0 black, -1.58777752px 47px 0 0 black,
    -1.1176619928px 48px 0 0 black, -0.630105724px 49px 0 0 black, -0.1327168662px 50px 0 0 black;
}

實(shí)際得到的圖像如下：

控制顏色及初始方向

看看上面 Sass 實(shí)現(xiàn)的這個(gè)方法@function shadowSet($vx, $vy)，其中$vx，$vy用于控制圖像的振幅及松散程度，我們?cè)偬砑右粋€(gè)控制初始方向的$direction，控制陰影層數(shù)的 $count，控制顏色的 $color:

@function shadowSet($vx, $vy, $direction, $count, $color) {
    $shadow : 0 0 0 0 $color;
     
    @for $i from 0 through $count {
        $x: sin($i / 8) * $vx * $direction;
        $y: $i * $vy;
         
        $shadow: $shadow, #{$x} #{$y} 0 0 $color;
    }
     
    @return $shadow;
}
.line {
    width: 1px;
    height: 1px;
    margin: 10vh auto;
    background: #000;
    border-radius: 50%;
    box-shadow: shadowSet(4px, 1px, 1, 50, #000);
}
 
.reverseline {
    width: 1px;
    height: 1px;
    margin: 10vh auto;
    background: #000;
    border-radius: 50%;
    box-shadow: shadowSet(8px, 2px, -1, 100, red);
}

控制顏色

再進(jìn)一步，我們可以借助 Sass 的各種顏色函數(shù)，實(shí)現(xiàn)顏色的變化：

@function shadowSetColor($vx, $vy, $direction, $count, $color) {
    $shadow : 0 0 0 0 $color;
     
    @for $i from 0 through $count {
         
        $color: lighten($color, .5);
         
        $x: sin($i / 8) * $vx * $direction;
        $y: $i * $vy;
         
        $shadow: $shadow, #{$x} #{$y} 0 0 $color;
    }
     
    @return $shadow;
}
 
.colorline {
    width: 5px;
    height: 5px;
    margin: 10vh auto;
    background: green;
    border-radius: 50%;
    box-shadow: shadowSetColor(8px, 2px, -1, 100, green);
}

上面，借助了lighten這個(gè)函數(shù)，通過改變顏色的亮度值，讓顏色變亮，創(chuàng)建一個(gè)新的顏色。

當(dāng)然，Sass 中還有很多其他顏色函數(shù)：

adjust-hue($color,$degrees)：通過改變一個(gè)顏色的色相值，創(chuàng)建一個(gè)新的顏色；
lighten($color,$amount)：通過改變顏色的亮度值，讓顏色變亮，創(chuàng)建一個(gè)新的顏色；
darken($color,$amount)：通過改變顏色的亮度值，讓顏色變暗，創(chuàng)建一個(gè)新的顏色；
saturate($color,$amount)：通過改變顏色的飽和度值，讓顏色更飽和，從而創(chuàng)建一個(gè)新的顏色
desaturate($color,$amount)：通過改變顏色的飽和度值，讓顏色更少的飽和，從而創(chuàng)建出一個(gè)新的顏色；

OK，看看這次的效果：

@function fact($number) {
    $value: 1;
    @if $number>0 {
        @for $i from 1 through $number {
            $value: $value * $i;
        }
    }
    @return $value;
}

在 css-doodle 中使用

OK，前面所有的鋪墊都是為了在實(shí)際的一些創(chuàng)意想法中去使用它。

在 css-doodle 中，由于是利用 Web Component 特性。在需要三角函數(shù)的時(shí)候，可以直接使用 JavaScript 提供的 Math 函數(shù)，會(huì)更加的方便。

Web Components 是一套不同的 Web 技術(shù)，允許您創(chuàng)建可重用的定制元素（它們的功能封裝在您的代碼之外）并且在您的web應(yīng)用中使用它們。

袁川老師，也就是 css-doodle 庫的作者，在他的 Codepen 首頁背景板中，使用的就是使用上述技巧實(shí)現(xiàn)的一副純 CSS 畫作：

html, body {  
  height: 100%;  
  margin: 0;
  display: flex;
  align-items: center;
  justify-content: center;
  background: #000; 
}

style>
  css-doodle {
    --color: @p(#010059, #52437b, #ff7a8a, #fcf594)@p([2-9a-d])@lp();
    --rule: (
      :doodle {
        @grid: 8 / 120vmin 80vmin;
        max-width: 100vw;
        background: linear-gradient(#ff7a8a, #fcf594);
        filter: hue-rotate(-22deg);
        overflow: hidden;
      }
      @size: @r(4vmin, 15vmin);
      mix-blend-mode: multiply;
      transform: translate(@m2(@r(-80%, 100%)));
      border-radius: 50%;
      --n: @p(-1, 1);
      --c: var(--color);
      box-shadow: @m100(
        calc(@sin(@n() / 10) * 1.8vmin * @var(--n))
        calc(@n() * 1vmin) 0
        @var(--c)
      );
      background: @m(@p(0, @ri(500)), (
        radial-gradient(var(--color) 50%, transparent 0)
        @r(100%) @r(100%) / @r(1px, 3px) @lr()
        no-repeat
      ));
      background-color: var(--color);
    );
  }   
/style>
css-doodle use="var(--rule)" click-to-update>/css-doodle>

我也嘗試使用這個(gè)技巧，做了一副

總結(jié)

有幾點(diǎn)，有必要提一下的。

1、為什么一定要使用box-shadow，直接堆疊 div 不行么？

可以，使用多重box-shadow只是因?yàn)檫@樣可以更省標(biāo)簽，一個(gè) div 搞定。更甚，愿意折騰，使用多重漸變也是可以的。

2、上述兩個(gè) Demo 都是純 CSS 畫出來的嗎？

是的。雖然借助了 css-doodle 庫，但是本質(zhì)都是 CSS 代碼，只是這個(gè)庫封裝好了很多拿來即用的函數(shù)。css-doodle

3、有什么用？

額，有沒有用是一個(gè)哲學(xué)問題。至少我覺得還是挺有意思的。

以上就是如何在CSS中繪制曲線圖形及展示動(dòng)畫的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于在CSS中繪制曲線圖形及展示動(dòng)畫的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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標(biāo)簽：廣安混顯賀州鶴壁邵陽萊蕪貴州滄州

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