現代 CSS 解決方案:CSS 原生支持的三角函數

来源:https://www.cnblogs.com/coco1s/archive/2023/05/25/17430324.html
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在 CSS 中,存在許多數學函數,這些函數能夠通過簡單的計算操作來生成某些屬性值,例如 : * calc():用於計算任意長度、百分比或數值型數據,並將其作為 CSS 屬性值。 * min() 和 max():用於比較一組數值中的最大值或最小值,也可以與任意長度、百分比或數值型數據一同使用。 * c ...


在 CSS 中,存在許多數學函數,這些函數能夠通過簡單的計算操作來生成某些屬性值,例如 :

  • calc():用於計算任意長度、百分比或數值型數據,並將其作為 CSS 屬性值。
  • min() 和 max():用於比較一組數值中的最大值或最小值,也可以與任意長度、百分比或數值型數據一同使用。
  • clamp():用於將屬性值限制在一個範圍內,支持三個參數:最小值、推薦值和最大值。

現代 CSS 解決方案:CSS 數學函數一文中,我們詳細介紹了

  • calc()
  • min()
  • max()
  • clamp()

四個數學函數。

而本文,將給大家介紹一下最近各大瀏覽器也逐漸開始原生支持的三角函數:

  • sin()
  • cos()
  • tan()

CSS 三角函數語法介紹

首先,我們來看看 CSS 三角函數的使用方式:

.box {
  /* 設置元素的寬度為 sin(30deg) 的值 */
  width: calc(sin(30deg) * 100px);

  /* 設置元素的高度為 cos(45deg) 的值 */
  height: calc(cos(45deg) * 100%);

  /* 設置元素的透明度為 tan(60deg) 的值 */
  opacity: calc(tan(60deg));
}

上述代碼中,我們使用了 calc() 函數進行了計算,然後通過 sin()、cos() 和 tan() 函數對計算結果進行了進一步的處理,從而實現了不同的效果。

需要註意的是,三角函數在 CSS3 中僅對弧度(radian)單位進行支持。如果想要在開發中使用三角函數,可以藉助轉換函數 deg() 和 rad() 將角度(degree)和弧度進行轉換。

CSS3 的這些函數使得開發者可以更加方便處理一些複雜的數學問題,增強了 CSS 的表現力。

三角函數的運動軌跡

三角函數的運用,更多的是在動畫當中。以正弦、餘弦函數為例,其圖形如下:

我們通過一個簡單的例子,還原三角函數的圖形,以此來感受三角函數的作用。首先,我們實現一個黑色圓球:

<div class='g-single'></div>
.g-single {
    width: 20px;
    height: 20px;
    background: #000;
    border-radius: 50%;
}

效果如下:

我們可以通過 transfrom,藉助 CSS @property 屬性,來構造一個三角函數的使用場景:

.g-single {
    width: 20px;
    height: 20px;
    background: #000;
    border-radius: 50%;
    animation: move 5s infinite ease-in-out;
    transform: translate(
        calc(var(--dis) - 40vw),
        calc(5 * sin(var(--angle)) * 1em)
    );
}

@keyframes move {
    0% {
        --dis: 0px;
        --angle: 0deg;
    }
    100% {
        --dis: 80vw;
        --angle: 1080deg;
    }
}

上述的核心在於這一段代碼 -- transform: translate(calc(var(--dis) - 40vw), calc(5 * sin(var(--angle)) * 1em)),內部使用了兩個 CSS @property 變數:

  1. x 軸方向是 0px80vw 的水平位移動畫
  2. y 軸方向是 5 * sin(0deg) * 1em5 * sin(1080deg) * 1em 的豎直動畫

通過動畫,動態的修改這兩個變數的值,我們就可以得到一個三角函數曲線動畫圖形:

如果我們,設定多個一模一樣的小球,同一個運動軌跡,設定不同的 animation-delay,效果會上怎麼樣呢?

<ul class="g-multi">
  <li> </li>
  // ... 一共 80 個 li
  <li> </li>
</ui>
li {
    animation: move 5s infinite ease-in-out;
    transform: translate(
        calc(var(--dis) - 40vw),
        calc(5 * sin(var(--angle)) * 1em);
}
@for $i from 1 to $count {
    li:nth-child(#{$i}) {
        animation-delay: #{$i * 5 / $count * -1s};
    }
}
@keyframes move {
    0% {
        --dis: 0px;
        --angle: 0deg;
    }
    100% {
        --dis: 80vw;
        --angle: 1080deg;
    }
}

這樣,就得到了這麼一個動畫,非常的類似三角函數動畫的曲線:

完整的代碼,你可以戳這裡:CodePen Demo -- CSS Cos/Sin Math function

快速實現圓弧軌跡動畫

在之前,我們想實現一個圓弧動畫,如下所示,還是稍微有點點麻煩的:

有了三角函數之後,類似的動畫,可以節省部分代碼實現:

<div></div>
@property --angle {
  syntax: '<angle>';
  inherits: false;
  initial-value: 0deg;
}

.g-single {
    background: #000;
    width: 20px;
    height: 20px;
    border-radius: 50%;
    animation: move 3s infinite linear;
    transform: translate(
        calc(sin(var(--angle)) * 10vmin),
        calc(cos(var(--angle)) * 10vmin)
    );
}

@keyframes move {
    0% {
        --angle: 0deg;
    }
    100% {
        --angle: 360deg;
    }
}

核心就在於 transform: translate(calc(sin(var(--angle)) * 10vmin), calc(cos(var(--angle)) * 10vmin));,簡化一下這段代碼,表達式為:

  • transform: translate(sinX, conX),其中 X 為角度變化

如此,我們只需要動態設置 X 從 0deg360deg 的變化即可,就可以得到一個圓形動畫效果:

完整的代碼,你可以戳這裡:CodePen Demo -- CSS Cos/Sin Math function - arc animation

基於這個技巧,我們可以嘗試實現一個旋轉的 Loading 動畫,代碼也非常簡單:

<ul>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
    <li></li>
</ul>
@property --angle {
  syntax: '<angle>';
  inherits: false;
  initial-value: 0deg;
}
ul {
    position: relative;
}
li {
    position: absolute;
    inset: 0;
    border-radius: 50%;
    animation: move 3s infinite ease-in-out;
    transform: translate(
        calc(sin(var(--angle)) * 60px),
        calc(cos(var(--angle)) * 60px)
    );
}
@for $i from 1 to 11 {
    li:nth-child(#{$i}) {
        animation-delay: #{ $i * -0.15 }s;
        background: #{hsl(100 + $i * 15, 80%, 60%)};
    }
}
@keyframes move {
    0% {
        --angle: 0deg;
    }
    100% {
        --angle: 360deg;
    }
}

藉助了 SASS 完成了部分重覆性代碼,核心就是讓小圓以不同的速率進行旋轉動畫,結果如下:

完整的代碼,你可以戳這裡:CSS Cos/Sin Math function - Loading animation

嘗試使用三角函數實現波浪線

那麼,三角函數還有什麼作用嗎?

我們來嘗試點新奇的,藉助三角函數實現曲線(波浪線)。

box-shadow 足夠瞭解的同學應該知道,box-shadow 是支持多重陰影的,藉助這個特性,出現了很多單標簽,藉助 box-shadow 來繪圖的案例。

藉助三角函數、以及box-shadow 是支持多重陰影的這兩個特性,我們就可以利用它們來實現波浪線。

當然,可以還需要藉助 SASS 簡化手動書寫的代碼量。我們來看一個 DEMO:

<div></div>
<div></div>
<div></div>
@function shadowSet($vx, $vy, $color) {
    $shadow: 0 0 0 0 $color;

    @for $i from 0 through 50 {
        $x: calc(2 * sin(#{$i * 15 * 1deg}) * #{$vy});
        $y: $i * $vy;

        $shadow: $shadow, #{$x} #{$y} 0 0 $color;
    }

    @return $shadow;
}

div {
    margin: auto;
    width: 10px;
    height: 10px;
    border-radius: 50%;
    background: #f00;
    box-shadow: shadowSet(3px, 3px, #f00);
}
div:nth-child(2) {
    width: 6px;
    height: 6px;
    background: #fc0;
    box-shadow: shadowSet(3px, 3px, #fc0);
}
div:nth-child(3) {
    width: 4px;
    height: 4px;
    background: #000;
    box-shadow: shadowSet(2px, 2px, #000);
}

這樣,我們就能得到 3 條波浪線:

單獨看其中一個,其實是這樣一坨 box-shadow 代碼:

好吧,這個方法確實一定程度上彌補了之前 CSS 無法有效繪製波浪線的缺陷,但是,缺點也非常明顯,編譯後的代碼量太多了!

完整的代碼,你可以戳這裡:CSS Cos/Sin Math And box-shadow

曲線創意構想

有了繪製曲線的能力,我們就能利用它在 CSS 中創造許多有美感、藝術性的效果。

我們可以嘗試使用這些曲線,來製作書簽圖案:

代碼也不複雜,我就不貼完整的代碼了,感興趣的可以戳這裡:CodePen Demo - CSS Cos/Sin Math And box-shadow - bookmark

熟悉我的讀者一定對 CSS-doodle 不陌生,袁川老師,也就是 CSS-doodle 庫的作者,在他的 Codepen 首頁背景板中,使用的就是使用了三角函數實現的一副純 CSS 畫作:

Codepen Demo -- border-radius

我之前也嘗試使用三角函數,實現了一副醜一點的:

Codepen Demo -- CSS-Doodle fish

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