CSS色域、色彩空間、CSS Color 4新標(biāo)準(zhǔn)
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引言近期，三大主流瀏覽器引擎均發(fā)布最新版本，支持W3C的CSS Color 4標(biāo)準(zhǔn)，包含新的取色方法 本文首先會(huì)先簡單介紹幾個(gè)色彩的基礎(chǔ)概念，了解為何需要新標(biāo)準(zhǔn)，之后會(huì)介紹新標(biāo)準(zhǔn)中的方法和語法使用。 基礎(chǔ)概念色域（color gamut）指顏色的可選范圍。如sRGB色域，目前web廣泛應(yīng)用的色域標(biāo)準(zhǔn)，使用紅（red）綠（green）藍(lán)（blue）作為基礎(chǔ)色，色值范圍0~255，三種基礎(chǔ)色互相混合起來可展示255*255*255種顏色，這大致可理解為sRGB的色域。 現(xiàn)代web css使用的sRGB色域僅滿足基礎(chǔ)性的色彩需求，能展示的色彩范圍遠(yuǎn)小于人類肉眼所能感知的顏色范圍，也遠(yuǎn)低于高清展示的要求。 以下是sRGB與其他幾種色域標(biāo)準(zhǔn)的色值范圍大小比較：
以下是sRGB與人類肉眼可感知的色域比較：
色彩空間（color space）色彩空間可以理解為一個(gè)基于某一色域標(biāo)準(zhǔn)下構(gòu)建的空間數(shù)學(xué)模型，例如一些簡單的方塊、圓柱的3D模型，可以用來標(biāo)記出色域中每個(gè)顏色的空間位置，各個(gè)顏色之間的關(guān)系等。 再用sRGB舉例，紅（red）綠（green）藍(lán)（blue）三種基礎(chǔ)色可設(shè)置為3個(gè)直線坐標(biāo)軸，每種顏色便可標(biāo)記為這個(gè)立方體中的一個(gè)點(diǎn)，在css中便是使用rgb()方法來取色，參數(shù)為指定顏色在色彩空間中的坐標(biāo)(R, G, B)。 再再比如css的另一個(gè)取色方法hsl()，使用的是一套完全不同的色彩空間HSL，H色相（hue）是取值范圍為0~360的角度，可作為角軸；S飽和度（Saturation）和L亮度（Lightness）作為兩個(gè)直線軸，可構(gòu)建為一個(gè)圓柱形的空間，css中使用hsl(H, S, L)表示顏色。
一種色域標(biāo)準(zhǔn)可以使用不同的色彩空間來描述，不同的色域標(biāo)準(zhǔn)也可以使用的是同一類的色彩空間表示。例如sRGB可以使用 為什么要支持高清色彩高清意味著更高范圍的色域，讓我們先直觀感覺一下窄色域與廣色域的視覺差距：
在實(shí)際的css顏色取值中，我們常用的方法有很多 雖然目前的網(wǎng)絡(luò)顯示設(shè)備很多還是sRGB標(biāo)準(zhǔn)，并不支持顯示更廣色域標(biāo)準(zhǔn)的色彩，僅部分HDR顯示器、或視頻錄制設(shè)備、電影制造中使用了如Display P3這類更廣的色域標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)于高清的需求只會(huì)越來越多，支持更廣色域標(biāo)準(zhǔn)注定也是未來web端顯示的目標(biāo)之一。 為應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)，W3C的CSS Color 4標(biāo)準(zhǔn)定義了新方法 CSS Color 4回顧現(xiàn)有的色彩空間2000年以來，我們有多種方式指定色值： 不同的方法對(duì)應(yīng)的是不同的色彩空間，但色域都是同一個(gè)，即sRGB。 HEX
使用十六進(jìn)制的數(shù)字來分別表示R、G、B、A的值 .valid-css-hex-colors { /* 一般標(biāo)準(zhǔn) */
--3-digits: #49b;
--6-digits: #4499bb; /* 帶透明度 */
--4-digits-opaque: #f9bf; /* 不透明 */
--8-digits-opaque: #ff99bbff; /* 不透明 */
--4-digits-with-opacity: #49b8; /* 透明度88% */
--8-digits-with-opacity: #4499bb88; /* 透明度88% */}RGB
使用0255的十進(jìn)制數(shù)字，或是0%100%的百分比來指明R、G、B，透明度A使用百分比或0~1的數(shù)字表示 .v]alid-css-rgb-colors{
--classic:rgb(64, 149, 191);
--modern:rgb(64 149 191);
--percents:rgb(25% 58% 75%);
--classic-with-opacity-percent:rgba(64, 149, 191, 50%);
--classic-with-opacity-decimal:rgba(64, 149, 191, .5);
--modern-with-opacity-percent:rgb(64 149 191 / 50%);
--modern-with-opacity-decimal:rgb(64 149 191 / .5);
--percents-with-opacity-percent:rgb(25% 58% 75% / 50%);
--percents-with-opacity-decimal:rgb(25% 58% 75% / 50%);
--empty-channels:rgb(none none none);
}HSL
這種色彩空間更符合人類自然理解，無需了解紅綠藍(lán)基礎(chǔ)色是如何混合的。參數(shù)分別表示：
.valid-css-hsl-colors{
--classic:hsl(200deg, 50%, 50%);
--modern:hsl(200 50% 50%);
--classic-with-opacity-percent:hsla(200deg, 50%, 50%, 50%);
--classic-with-opacity-decimal:hsla(200deg, 50%, 50%, .5);
--modern-with-opacity-percent:hsl(200 50% 50% / 50%);
--modern-with-opacity-decimal:hsl(200 50% 50% / .5); /* 無色相和飽和度，僅用亮度可表示黑白色 */
--empty-channels-white:hsl(none none 100%);
--empty-channels-black:hsl(none none 0%);
}HWB
形式上和HSL類似，但使用的3個(gè)維度為：
.valid-css-hwb-colors{
--modern:hwb(200deg 25% 25%);
--modern2:hwb(200 25% 25%);
--modern-with-opacity-percent:hwb(200 25% 25% / 50%);
--modern-with-opacity-decimal:hwb(200 25% 25% / .5); /* 無色相和飽和度，僅用亮度可表示黑白色 */
--empty-channels-white:hwb(none 100% none);
--empty-channels-black:hwb(none none 100%);
}新方法color()
新的 .valid-css-color-function-colors {
--srgb: color(srgb 1 1 1);
--srgb-linear: color(srgb-linear 100% 100% 100% / 50%);
--display-p3: color(display-p3 1 1 1);
--rec2020: color(rec2020 0 0 0);
--a98-rgb: color(a98-rgb 1 1 1 / 25%);
--prophoto: color(prophoto-rgb 0% 0% 0%);
--xyz: color(xyz 1 1 1);
}方法定義：color(colorspace c1 c2 c3[ / A])
使用color()描述不同的色彩空間sRGB不再支持0255取值，改為01范圍，其實(shí)和百分比的形式是等價(jià)的。如果傳了大于1的數(shù)值也默認(rèn)當(dāng)作1來解析。 .valid-css-srgb-colors{
--percents:color(srgb 34% 58% 73%);
--decimals:color(srgb .34 .58 .73);
--percents-with-opacity:color(srgb 34% 58% 73% / 50%);
--decimals-with-opacity:color(srgb .34 .58 .73 / .5); /* 色值為none或空時(shí)，表示黑色 */
--empty-channels-black:color(srgb none none none);
--empty-channels-black2:color(srgb);
}Linear sRGBLinear sRGB和sRGB是不同的色彩空間，sRGB的取值是通過一個(gè)伽馬曲線函數(shù)做過校正的，并不是線性變化的，更適應(yīng)人眼的感知特性，即對(duì)明暗的感知是非線性的；而Linear sRGB的顏色變化是線性的，以下是明暗從0-1漸變時(shí)，兩種色彩空間實(shí)際的漸變走向。
.valid-css-srgb-linear-colors{
--percents:color(srgb-linear 34% 58% 73%);
--decimals:color(srgb-linear .34 .58 .73);
--percents-with-opacity:color(srgb-linear 34% 58% 73% / 50%);
--decimals-with-opacity:color(srgb-linear .34 .58 .73 / .5); /* 色值為none或空時(shí)，表示黑色 */
--empty-channels-black:color(srgb-linear none none none);
--empty-channels-black2:color(srgb-linear);
}Display P3、Rec2020display P3是最早由蘋果公司推行的。如今這一標(biāo)準(zhǔn)已成為HDR顯示的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，能顯示的顏色比sRGB多50%。而Rec2020標(biāo)準(zhǔn)比display P3的色域更廣，可以用來顯示4K甚至8K的影像，但目前支持這一標(biāo)準(zhǔn)的終端顯示器還很少。兩種色域都是使用RGB來描述的。 .valid-css-display-p3-colors{
--percents:color(display-p3 34% 58% 73%);
--decimals:color(display-p3 .34 .58 .73);
--percent-opacity:color(display-p3 34% 58% 73% / 50%);
--decimal-opacity:color(display-p3 .34 .58 .73 / .5); /* 無色度色相，展示為黑色 */
--empty-channels-black:color(display-p3 none none none);
--empty-channels-black2:color(display-p3);
}
.valid-css-rec2020-colors {
--percents: color(rec2020 34% 58% 73%);
--decimals: color(rec2020 .34 .58 .73);
--percent-opacity: color(rec2020 34% 58% 73% / 50%);
--decimal-opacity: color(rec2020 .34 .58 .73 / .5); /* 無色度色相，展示為黑色 */
--empty-channels-black: color(rec2020 none none none);
--empty-channels-black2: color(rec2020);
}CIE標(biāo)準(zhǔn)讓我們先回到開頭的兩張色域圖，會(huì)發(fā)現(xiàn)基于RGB描述的色域基本是一個(gè)三角形，因?yàn)槎际鞘褂?個(gè)基礎(chǔ)色混合而成，但人眼所能感知的色域是形似馬蹄的圖形（具體如何繪制出的，感興趣的可自行搜索了解）?；赗GB標(biāo)準(zhǔn)的色彩空間，都很難完全覆蓋人眼能感知的所有顏色。而基于CIE標(biāo)準(zhǔn)（國際照明委員會(huì)制定的一種測定顏色的國際標(biāo)準(zhǔn)，它描述了人眼對(duì)顏色的感知和色彩的測量方法）的色彩空間，理論上是能夠包括人視覺所能感知到的所有顏色。 CSS Color 4新標(biāo)準(zhǔn)也新增了對(duì)于CIE標(biāo)準(zhǔn)色域的支持。下面介紹的lab()、lch()、oklab()、oklch()都是基于CIE的取色新方法。
lab()
.valid-css-lab-colors{
--percent-and-degrees:lab(58% -16 -30);
--minimal:lab(58 -16 -30);
--percent-opacity:lab(58% -16 -30 / 50%);
--decimal-opacity:lab(58% -16 -30 / .5); /* 后兩個(gè)參數(shù)為none是可表示純灰度 */
--empty-channels-white:lab(100 none none);
--empty-channels-black:lab(none none none);
}lch()
lch使用的維度分別是：
.valid-css-lch-colors{
--percent-and-degrees:lch(58% 32 241deg);
--just-the-degrees:lch(58 32 241deg);
--minimal:lch(58 32 241);
--percent-opacity:lch(58% 32 241 / 50%);
--decimal-opacity:lch(58% 32 241 / .5); /* 后兩個(gè)參數(shù)為none是可表示純灰度 */
--empty-channels-white:lch(100 none none);
--empty-channels-black:lch(none none none);
}oklab()
oklab是校正版的lab，優(yōu)化了圖片處理質(zhì)量，在CSS中意味著漸變優(yōu)化和顏色處理函數(shù)優(yōu)化，消除了色相偏移（hue shift，即在lab中改變顏色純度，色相也會(huì)變化），使用的維度和lab()是一致的。 .valid-css-oklab-colors{
--percent-and-degrees:oklab(64% -.1 -.1);
--minimal:oklab(64 -.1 -.1);
--percent-opacity:oklab(64% -.1 -.1 / 50%);
--decimal-opacity:oklab(64% -.1 -.1 / .5); /* 后兩個(gè)參數(shù)為none是可表示純灰度 */
--empty-channels-white:oklab(100 none none);
--empty-channels-black:oklab(none none none);
}oklch()
相應(yīng)的，oklch是lch的校正版，取色的邏輯和hsl類似，在圓色盤中選擇一個(gè)角度從而選中一個(gè)色相，再通過調(diào)節(jié)亮度和純度，也就是hsl中的飽和度，純度和飽和度基本可認(rèn)為是等價(jià)的，區(qū)分僅在于純度和亮度的調(diào)節(jié)通常是同步進(jìn)行的，否則純度很容易超出目標(biāo)色域的范圍。這里有一個(gè)oklch的拾色器，可以體驗(yàn)下。 .valid-css-oklch-colors{
--percent-and-degrees:oklch(64% .1 233deg);
--just-the-degrees:oklch(64 .1 233deg);
--minimal:oklch(64 .1 233);
--percent-opacity:oklch(64% .1 233 / 50%);
--decimal-opacity:oklch(64% .1 233 / .5); /* 后兩個(gè)參數(shù)為none是可表示純灰度 */
--empty-channels-white:oklch(100 none none);
--empty-channels-black:oklch(none none none);
}color-mix()
除了新增的一些取色方法外，新標(biāo)準(zhǔn)還有一個(gè)混色函數(shù)，可以將上邊提到的各種不同色彩空間的中顏色進(jìn)行混合計(jì)算出新顏色。 color-mix(in lch, plum, pink); color-mix(in lch, plum 40%, pink); color-mix(in srgb, #34c9eb 20%, white); color-mix(in hsl longer hue,hsl(120 100% 50%) 20%, white); 方法定義：color-mix(method, color1[ p1], color2[ p2])
項(xiàng)目中如何使用高清色彩在我們應(yīng)用一項(xiàng)新語法時(shí)，我們通常會(huì)有兩種策略：優(yōu)雅降級(jí)和漸進(jìn)增強(qiáng)，具體實(shí)施方案： 優(yōu)雅降級(jí)這種實(shí)施起來比較簡單，即同時(shí)使用新舊取色方法，讓瀏覽器自動(dòng)判斷展示哪種 /* 原代碼 */color: red;color:color(display-p3 1 0 0);/* 如果瀏覽器不支持display-p3，則會(huì)只解析第一行 */color: red;/* 如果瀏覽器支持，則會(huì)最終使用第二行 */color:color(display-p3 1 0 0); 漸進(jìn)增強(qiáng)使用@supports和@media先判斷當(dāng)前瀏覽器是否支持新的色域標(biāo)準(zhǔn)，并在條件的情況下提供新的色值。 色域媒體查詢
@media(dynamic-range: high){ /* safe to use HD colors */
color: color(display-p3 34% 58% 73%);
}
@media(color-gamut: srgb){ /* safe to use srgb colors */
color: #4499bb;
}@media(color-gamut: p3){ /* safe to use p3 colors */
color: color(display-p3 34% 58% 73%);
}@media(color-gamut: rec2020){ /* safe to use rec2020 colors */
color: color(rec2020 34% 58% 73%);
}除了可以直接使用css媒體查詢，還可用途Javascript中的
const hasHighDynamicRange = window.matchMedia('(dynamic-range: high)').matches;
console.log(hasHighDynamicRange);// true || false
const hasP3Color = window.matchMedia('(color-gamut: p3)').matches;
console.log(hasP3Color);// true || false色彩空間查詢
@supports(background:rgb(0 0 0)){ /* rgb color space supported */
background:rgb(0 0 0);
}@supports(background:color(display-p3 0 0 0)){ /* display-p3 color space supported */
background:color(display-p3 0 0 0);
}@supports(background:oklch(0 0 0)){ /* oklch color space supported */
background:oklch(0 0 0);
}應(yīng)用實(shí)例在實(shí)際應(yīng)用中，在新舊標(biāo)準(zhǔn)過渡期間，可以綜合使用上邊的查詢方法，下面是一個(gè)兼容新舊標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)例： :root{ --neon-red:rgb(100% 0 0); --neon-blue:rgb(0 0 100%);
}/* 設(shè)備是否支持展示高清 */@media(dynamic-range: high){ /* 瀏覽器是否能解析display-p3 */
@supports(color:color(display-p3 0 0 0)){ /* 安全使用display-p3 */
--neon-red:color(display-p3 1 0 0); --neon-blue:color(display-p3 0 0 1);
}
}開發(fā)調(diào)試如果更新了最新版本的chrome瀏覽器的話，就能發(fā)現(xiàn)DevTools里的拾色器已經(jīng)支持了CSS Color 4中的新語法，點(diǎn)擊頁面元素中的顏色屬性，在彈出的拾色器中，中間色值右側(cè)的箭頭，之前的版本中，點(diǎn)擊箭頭是在hex、rgb、hsl和hwb之間切換，但新版本中，點(diǎn)擊箭頭會(huì)出現(xiàn)下拉框，可以看到所有新增的色彩空間和方法，以及當(dāng)前色值所對(duì)應(yīng)的可替換色值。
同時(shí)在選擇了不同的色彩空間后，色彩的可調(diào)節(jié)參數(shù)也會(huì)相應(yīng)改變。
當(dāng)我們選擇了一個(gè)非sRGB色域的色值后，會(huì)發(fā)現(xiàn)拾色器的上方區(qū)域里會(huì)展示一條sRGB的分界線，可以清晰地看出當(dāng)前選擇的顏色所在的色域。這能幫助開發(fā)者分辨高清色與非高清色。
而當(dāng)我們選擇一個(gè)超出sRGB范圍的顏色后，再來點(diǎn)擊色值右側(cè)的箭頭彈出選項(xiàng)列表時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)sRGB色域下的色值后邊會(huì)帶上一個(gè)三角嘆號(hào)。這說明當(dāng)前色值已超出了sRGB所能描述的范圍，只能使用相近的顏色作為替代。
關(guān)于chrome DevTools更多關(guān)于高清顏色的更新，可參閱官方文檔。 總結(jié)sRGB之外的色域和色彩空間目前雖然還剛剛在web端起步，但未來的設(shè)計(jì)和開發(fā)要求可能會(huì)慢慢出現(xiàn)，尤其是H5動(dòng)畫、游戲、3D圖像等等，對(duì)于色彩顯示的要求不會(huì)永遠(yuǎn)停留在sRGB階段，希望本文簡陋的介紹能讓大家多少開始了解一些關(guān)于色彩的東西。如有錯(cuò)誤或疏漏，歡迎指正討論。 參考文章： 1. https://web.dev/articles/color-spaces-and-functions?hl=en 2. https://developer.chrome.com/articles/high-definition-css-color-guide/ 3. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/CSS/color_value/color
該文章在 2023/10/27 17:35:29 編輯過 |
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