掌握现代CSS颜色技巧：相对色彩与高对比度设计

发表时间: 2024-05-17 14:40

现代 CSS 颜色规范

新的 CSS Color Module 规范引入了多种新的颜色表示法. 可以支持多种色彩空间和颜色模型. 这解锁了很多的玩法. 比如: 基于一个颜色生成更深或更浅的颜色; 根据背景自适应文本色; 使用广色域颜色等等.

CSS Color Module Level 4 规范

引入了新的颜色表示法, 同时引入了多种色彩空间, 不再仅限于sRGB, 这些方法现代浏览器均已支持:

基于 sRGB 色彩空间的方法: hsl(), hwb(), rgb();
基于 CIELAB 色彩空间的方法: lab(), lch();
基于 Oklab 色彩空间的方法: oklab(), oklch();
其它色彩空间的方法: color()

再补充一点, 这些新方法中:

带 h 的是使用极坐标的颜色空间: hsl, hwb, lch, oklch
color()使用任意 color-gamut CSS 媒介功能支持的颜色空间
其它使用的是直角坐标系的颜色空间: rgb, lab, oklab

CSS Color Module Level 5 规范

引入工具方法: color-mix(), 现代浏览器均已支持.
扩展CSS Color Module Level 4 引入的新方法, 是它们支持相对颜色表示法. 相对颜色表示法绝大多数现代浏览器已支持.

CSS Color Module Level 6 规范

引入工具方法: color-contrast(), 目前还没有浏览器支持, 但使用Level 4和Level 5中的工具和方法就可以实现.

在详细介绍这些现代新方法之前有必要对一些术语进行解释:

名词解释:

颜色模型(color model)

颜色模型是指颜色与坐标系之间的映射和编码方式, 它定义维度分量与色彩空间的关系. 一个颜色模型就会有一个对应的色彩空间.

色彩空间(color space)

色彩空间是某一颜色模型所涵盖的颜色的定义和命名. 每个颜色空间都由数学模型和关联的规则集定义. 色彩空间是表示颜色的三维网格, 色彩空间中的每个颜色都由三个通道分量(维度)来表示. 每个颜色空间都有一个定义的色域。

色域(color gamut)

色域指的是它可以表示的特定颜色的范围, 通常指设备可以显示的颜色范围. 如 sRGB, P3, Rec2020 等

可以看出三者有一些共性的东西, 通常来说, 当上下文中使用颜色空间时强调的是它的颜色模型和算法. 当使用色域时强调的是能不能显示某些颜色

所有色彩空间

CSS Color Module Level 4 新引入的颜色方法统一了带和不带alpha通道的表示法

比如, 以前用的最多的rgb方法, 带和不带alpha通道是不同的方法: 不带alpha通道的是: rgb(r, g, b), 而带alpha通道的是: rgba(r, g, b, a)

现在可以统一使用: rgb(R G B [/ A]), alpha通道值是可选的. 注意为了区分旧方法, 新方法不使用逗号分隔分量, 而是用空格替代.

上面只是拿rgb方法举了个例子, 其实Level 4 中的所有新方法都支持这种表示法. 如: oklch(L C H [/A])

CSS Color Module Level 5 相对颜色表示法

语法: rgb(from <color> R G B[ / A]), hsl(from <color> H S L [/A]), oklch(from <color> L C H [/A]), ...

相对颜色是指从一个指定颜色的色彩空间转换到目标色彩空间, 通过对目标色彩空间中的维度变量进行微调后的结果作为输出.

这听起来比较绕, 简单点说就是可以根据原色, 对维度变量进行微调后输出. 主要特性:

可以从任意色彩空间转换到目标色彩空间, 甚至是CSS自定义属性.
转换后可以使用目标色彩模型中的维度变量
维度分量可以使用calc()等CSS函数计算

这3个特性解锁了一些原本只能通过js才能实现的一些功能.

例子1: 鼠标覆盖按钮时加深背景色:

方法1: 使用Level 5 规范中的相对颜色表示法:

.btn {  --btn-bg: blue;  background-color: var(--btn-bg);}.btn:hover {  background-color: oklch(from var(--btn-bg) calc(l - 0.1) c h);}

这个例子中--btn-bg自定义属性可以更改为任意颜色, 本例中使用了oklch作为目标色彩空间, 因为oklch可以做到调整亮度而不会影响色相.

从这个例子中可以看出, CSS自定义属性与相对颜色的结合使用, 可以创造出很多的新玩法.

方法2: 使用Level 5 规范中的color-mix()方法

.btn {  --btn-bg: blue;  background-color: var(--btn-bg);}.btn:hover {  background-color: color-mix(in oklch, var(--btn-bg), black 10%);}

color-mix()方法的意思是将颜色1和颜色2先转换到in关键字指定的目标色彩空间, 然后按百分比混合它们后输出.由于black只有L分量, 因此混合只影响了L分量, 因此就得到了不改变色相的情况下加深了颜色.

例子2: 根据不同背景色自适应高对比度的文本色

这个场景需要一种方式确定高对比度的算法模型. 通用的是WCAG 2.1, 但它不太准确, 还有一种是APCA, 它相对准确性更高, 参考性更大. 在APCA算法下, 采用oklch颜色模型下L分量在72%左右是一个比较好的对比度分界线. 72%以上采用黑色文本, 72%以下采用白色文本.

好了, 有了这个基础, 现在可以使用纯CSS实现自适应高对比度的文本色:

.btn {  --btn-bg: blue;  background-color: var(--btn-bg);  color: oklch(from var(--btn-bg) clamp(0, calc((0.72 - l) * 10000), 1) 0 0);}

这个例子中--bg自定义属性可以更改为任意颜色, 按钮文本都可以自适应的高对比度颜色. 本例中使用了oklch作为目标色彩空间, 因为oklch可以做到亮度是可预测性.

这里稍微解释这句:clamp(0, calc((0.72 - l)* 10000), 1), 意思是背景色的l维度分量 > 0.72说明背景是浅色的, 那么文本色的L分量就取0即黑色, 否则就说明背景是深色的,L分量就取1即白色. 如果不想纯白或纯黑, 适当调整各分量以及L的上下界即可.

这个例子还可以使用CSS Color Module Level 6中的color-contrast()实现相同的效果, 但目前还没有浏览器支持, 留着将来备用:

.btn {  --btn-bg: blue;  background-color: var(--btn-bg);  color: color-contrast(var(--btn-bg) vs white,black);}

color-contrast()的意思是选择vs关键字之后与第一个参数指定的颜色对比度最高的颜色作为输出.

这么多CSS颜色新方法, 我应该使用哪个?

现代网页中推荐使用oklch颜色模型, 使用 OKLCH 的好处:

OKLCH 各分量是独立的,互不影响的, 对一个分量的修改不会影响其它分量. 而 hsl()不是.
OKLCH 使设计师无需手动选择每种颜色。他们可以定义一个公式，选择几种颜色，并自动生成整个设计系统调色板。
OKLCH 可用于任意色域, 标准色域 sRGB, 广色域 P3, Rec2020 等。例如，新设备(如 Apple 的设备)可以显示比旧 sRGB 显示器更多的颜色，我们可以使用 OKLCH 来指定这些新颜色。而且超出色域浏览器会呈现最接近的颜色
与 hsl() 不同，OKLCH 更适合颜色修改和调色板生成。因为它使用的是感知亮度, 因此不会再出现意想不到的结果，比如在 Sass 中使用 darken() 产生的意外结果。
凭借其可预测的亮度 L, OKLCH 提供了更好的 a11y。
随着 CSS 相对颜色函数的浏览器普及, 可以很方便的微调颜色(比如根据基色生成强调色, 只需修改 L 分量), 也将不再需要js侦测背景色的高对比度文本色. 根据 APAC 对比度算法,在感知亮度 L >=72% 时所有色相下黑色文本都不会产生对比度的可访问性问题.
与 rgb() 或十六进制(#ca0000)不同，OKLCH 是人类可读和可预测的。您只需查看数字即可快速轻松地知道 OKLCH 值代表哪种颜色。OKLCH 的工作方式类似于 HSL，但它对亮度的编码比 HSL 更好。

OKLCH 颜色由亮度(明度)、色度(饱和度或纯度)、色相三个维度组成, 这也是人类认知里的颜色的三个基本属性.

亮度(lightness) 是感知亮度，取值: 0-1 或 0-100%，0为黑色，1或100%为白色，"感知"意味着它对我们的眼睛具有一致的亮度,并且是可预测的, 这与 hsl()中的 L 是不同的。
色度(chroma) 从灰色到最饱和的颜色, 对于 P3 和 sRGB 颜色空间应低于 0.37, Rec2020 颜色空间应低于 0.4
色相(hue) 在色环中的角度, 色环: 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。红为20度左右, 每个颜色间隔50度左右.

详细分析请看这篇文章: OKLCH in CSS: why we moved from RGB and HSL—Martian Chronicles, Evil Martians’ team blog

为了兼容性考虑或想在js中使用CSS相同的颜色功能怎么办?

使用这个 colorjs.io npm包即可. 它完全支持CSS Color Module Level 4 和 Level 5 的规范

新的CSS Color Module规范产生的影响:

浏览器原生的颜色选取器元素需要更新以支持新的颜色模型, 目前还没有浏览器实现.
现有第三方的颜色选取器组件都是基于sRGB的, 不能选取新的色彩空间中的颜色. 这些组件需要重构.

我们的正式开源轻量级的基于Tailwindcss的React 组件库中的颜色选取组件正在重构中