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如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色

前端 34 2019-05-24 15:28

背景知识:颜色模型

点开这篇文章的你,肯定是想要学习怎样控制颜色的——我们后面就会讲具体操作。但首先,我们需要对 CSS 如何标记颜色有一个基本的认识。CSS 使用的是两种颜色模型:RGB 和 HSL,我们先简单了解一下。

RGB

RGB 就是“红色,绿色,蓝色”的简称。这个模型由三个数字组成,每个数字表示其所代表的颜色在最终生成的颜色中有多高的亮度。在 CSS 中,每个数值的范围都是 0-255,三个数值间用逗号分隔,作为 CSS rgb 函数的参数,例如:rgb(50,100,0)。

RGB 是一种“增量”颜色系统。这意味着每个数字越高,最终生成的颜色就越亮。如果所有值都相等就生成灰度颜色;如果所有值都为零,结果为黑色;如果所有值都是 255,则结果为白色。

此外你也可以使用十六进制表示法来标记 RGB 颜色,其中每种颜色的数值从 10 进制转换为 16 进制。例如,rgb(50,100,0)用 16 进制就写成#326400。

虽然我个人比较习惯使用 RGB 模型(特别是十六进制),但我也经常发现它不易阅读,也不容易操作。下面来看 HSL 模型。

HSL

HSL 是“色调,饱和度,光线”的简称,HSL 也包含三个值。色调值对应于色轮上的点,由 CSS 角度值表示,最常用的是度数单位。

饱和度以百分比表示,是指颜色的强度。当饱和度为 100%时颜色最深,饱和度越低,颜色越浅,直到灰度为 0%。

亮度也以百分比表示,指的是颜色有多亮。 “常规”的亮度是 50%。无论色调和饱和度值如何,100%的亮度都是纯白色,0%的亮度就是纯黑色。

我觉得 HSL 模型更直观一些,颜色之间的关系更加明显,控制颜色时只要简单地调整几个数字就可以了。

颜色模型之间的转换

RGB 和 HSL 颜色模型都将颜色分解为各种属性。要在不同模型之间进行转换,我们首先需要计算这些属性。

除了色调,上面提到的所有数值都可以表示为百分比。就连 RGB 值也是用字节表示的百分比。 在下面提到的公式和函数中,这些百分比将由 0 到 1 之间的小数来表示。

这里提一下,我并不会深入探讨这些数学知识;相比之下,我将简要介绍一遍原始数学公式,然后将其转换为 JavaScript 格式。

从 RGB 模型中计算亮度

亮度是三个 HSL 值中最容易计算的一个。其数学式如下,其中 M 是 RGB 值的最大值,m 是最小值:

如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色-1

亮度的数学式

用 JavaScript 函数写成下面的形式:

复制代码
const rgbToLightness =(r,g,b)=>
     1/ 2 *( Math.max(r,g,b)+ Math.min(r,g,b));

从 RGB 模型中计算饱和度

饱和度仅比亮度稍微复杂一些。 如果亮度为 0 或 1,则饱和度值为 0;否则,它基于下面的数学公式计算得出,其中 L 表示亮度:

如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色-2

饱和度的数学式

写成 JavaScript:

复制代码
const rgbToSaturation = (r,g,b) => {
const L = rgb ToLightness(r,g,b);
const max = Math.max(r,g,b);
const min = Math.min(r,g,b);
return (L === 0 || L === 1)
? 0
: (max - min)/( 1 - Math.abs( 2 * L - 1));
};

从 RGB 模型中计算色调

从 RGB 坐标中计算色调角度的公式有点复杂:

如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色-3

色调的数学式

写成 JavaScript:

复制代码
const rgbToHue = (r,g,b) => Math.round(
Math.atan2(
Math.sqrt( 3) * (g - b),
2 * r - g - b,
) * 180 / Math.PI
);

最后 180 / Math.PI 的算法是将结果从弧度转换为度。

计算 HSL

上面这些函数都可以包含在同一个功能函数里:

复制代码
const rgbToHsl = (r,g,b) => {
const lightness = rgb ToLightness(r,g,b);
const saturation = rgb ToSaturation(r,g,b);
const hue = rgb ToHue(r,g,b);
return [hue, saturation, lightness];
}

从 HSL 模型中计算 RGB 值

开始计算 RGB 之前,我们需要一些前提值。

首先是“色度”值:

如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色-4

色度的数学式

还有一个临时的色调值,我们将用它来确定我们所属的色调圈的“段”:

如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色-5

色调区间的数学式

接下来,我们设一个“x”值,它将用作中间(第二大)组件值:

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临时“x”值的数学式

我们再设一个“m”值,用于调整各个亮度值:

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亮度匹配的数学式

根据色调区间值,r,g 和 b 值将映射到 C,X 和 0:

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RGB 值的数学式,不考虑亮度

最后,我们需要映射每个值以调整亮度:

如何使用 JavaScript 控制 CSS 中的颜色-9

用 RGB 来解释亮度的数学式

将上面这些都写到 JavaScript 函数中:

复制代码
const hslToRgb = (h,s,l) => {
const C = ( 1 - Math.abs( 2 * l - 1)) * s;
const hPrime = h / 60;
const X = C * ( 1 - Math.abs(hPrime % 2 - 1));
const m = l - C/ 2;
const withLight = (r,g,b) => [r+m, g+m, b+m];
if (hPrime <= 1) { return withLight(C,X, 0); } else
if (hPrime <= 2) { return withLight(X,C, 0); } else
if (hPrime <= 3) { return withLight( 0,C,X); } else
if (hPrime <= 4) { return withLight( 0,X,C); } else
if (hPrime <= 5) { return withLight(X, 0,C); } else
if (hPrime <= 6) { return withLight(C, 0,X); }
}

创建颜色对象

为了便于在操作属性时访问,我们将创建一个 JavaScript 对象。把前面提到的这些函数打包起来就能创建这个对象:

复制代码
const rgbToObject = ( red, green, blue) => {
const [ hue, saturation, lightness] = rgbToHsl( red, green, blue);
return { red, green, blue, hue, saturation, lightness};
}
const hslToObject = ( hue, saturation, lightness) => {
const [ red, green, blue] = hslToRgb( hue, saturation, lightness);
return { red, green, blue, hue, saturation, lightness};
}

示例

我强烈建议你花些时间看看这个示例(https://codepen.io/AdamGiese/full/86b353c35a8bfe0868a8b48683faf668),从中了解调节各个属性时其它属性如何发生变化,这样能帮助你更深入地了解两种颜色模型是如何对应的。

颜色控制

现在我们已经知道怎样在颜色模型之间进行转换了,那么就来看看该如何控制这些颜色!

更新属性

我们提到的所有颜色属性都可以单独控制,返回一个新的颜色对象。例如,我们可以编写一个旋转色调角度的函数:

复制代码
const rotateHue = rotation => ({hue, ...rest}) => {
const modulo = (x, n) => (x % n + n) % n;
const newHue = modulo(hue + rotation, 360);
return { ...rest, hue: newHue };
}

rotateHue 函数会接受一个旋转参数并返回一个新函数,该函数接受并返回一个颜色对象。这样就可以轻松创建新的“旋转”函数:

复制代码
const rotate30 = rotateHue( 30);
const getComplementary = rotateHue( 180);
const getTriadic = color => {
const first = rotateHue( 120);
const second = rotateHue( -120);
return [first( color), second( color)];
}

用这种方式,你也可以编写加深或提亮颜色的函数——或者反过来,减淡或变暗也行。

复制代码
const saturate = x => ({saturation, ...rest}) => ({
...rest,
saturation: Math.min( 1, saturation + x),
});
const desaturate = x => ({saturation, ...rest}) => ({
...rest,
saturation: Math.max( 0, saturation - x),
});
const lighten = x => ({lightness, ...rest}) => ({
...rest,
lightness: Math.min( 1, lightness + x)
});
const darken = x => ({lightness, ...rest}) => ({
...rest,
lightness: Math.max( 0, lightness - x)
});

颜色谓词

除了颜色控制以外,你还可以编写“谓词”——亦即返回布尔值的函数。

复制代码
const isGrayscale = ({saturation}) => saturation === 0;
const isDark = ({lightness}) => lightness < .5;

处理颜色数组

过滤器

JavaScript [] .filter 方法会接受一个谓词并返回一个新数组,其中包含所有“传递”的元素。我们在上一节中编写的谓词可以用在这里:

复制代码
const colors = [/* ... an array of color objects ... */];
const isLight = ({lightness}) => lightness > .5;
const lightColors = colors.filter(is Light);

排序

要对颜色数组进行排序,首先需要编写一个“比较器”函数。 此函数接受一个数组的两个元素并返回一个数字来表示“赢家”。正数表示第一个元素应该先排序,而负数表示第二个元素应该先排序。 零值表示平局。

例如,这是一个比较两种颜色亮度的函数:

复制代码
const compareLightness = (a,b) => a.lightness - b.lightness;

这是一个比较饱和度的函数:

复制代码
const compareSaturation = (a,b) => a.saturation - b.saturation;

为了防止代码重复,我们可以编写一个高阶函数来返回一个比较函数来对比各种属性:

复制代码
const compareAttribute = attribute =>
(a,b) => a[attribute] - b[attribute];
const compareLightness = compareAttribute( 'lightness');
const compareSaturation = compareAttribute( 'saturation');
const compareHue = compareAttribute( 'hue');

平均属性

你可以搭配各种 JavaScript 数组方法来平衡颜色数组中的特定属性。首先,你可以使用 reduce 求和并用 Array length 属性分割来计算一个属性的均值:

复制代码
const colors = [/* ... an array of color objects ... */];
const toSum = (a,b) => a + b;
const toAttribute = attribute => element => element[attribute];
const averageOfAttribute = attribute => array =>
array.map(toAttribute(attribute)).reduce(toSum) / array.length;

你可以用它来“规范化”一组颜色:

复制代码
/* ... continuing */
const normalizeAttribute = attribute => array => {
const averageValue = averageOfAttribute(attribute)(array);
const normalize = overwriteAttribute(attribute)(averageValue);
return normalize(array);
}
const normalizeSaturation = normalizeAttribute('saturation');
const normalizeLightness = normalizeAttribute('lightness');
const normalizeHue = normalizeAttribute('hue');

结论

颜色是网络不可或缺的一部分。将颜色分解为属性就可以灵活控制它们,并创造出无限的可能。

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查看英文原文https://blog.logrocket.com/how-to-manipulate-css-colors-with-javascript-fb547113a1b8

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