一種巧妙的使用 CSS 製作波浪效果的思路

ChokCoco發表於2021-05-18

CSS

在之前，我介紹過幾種使用純 CSS 實現波浪效果的方式，關於它們有兩篇相關的文章：

本文將會再介紹另外一種使用 CSS 實現的波浪效果，思路非常有意思。

從定積分實現曲邊三角形面積說起

在進入主題之前，先看看這個，在高等數學中，我們可以通過定積分求二次函式曲邊圖形面積。

我們可以將曲線下的面積分割成 n 個的細高的矩形，當 n 無限趨近於無窮時，所有矩形的面積就等於曲邊圖形的面積。

兩張簡單的示意圖，圖取自為什麼定積分可以求面積？：

當 n 無限趨近於無窮時，所有矩形的面積就等於曲邊圖形的面積：

利用這個思路，我們也可以通過多個 div 在 CSS 中模擬出一條曲邊，也就是波浪線。

Step 1. 將圖形切割為多份

首先，我們可以定義一個父容器，父容器下有 12 個子 div：

<div class="g-container">
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
  <div class="g-item"></div>
</div>

通過 flex 佈局，簡單佈局一下，得到這樣一個圖形，每個子元素等高：

.g-container {
    width: 200px;
    height: 200px;
    border: 2px solid #fff;
    display: flex;
    align-items: flex-end;
}

.g-item {
    flex-grow: 1;
    height: 60px;
    background-color: #fff;
}

效果如下：

Step 2. 讓每個子元素以不同負延遲執行高度變換動畫

接下來，簡單改造下，我們需要讓這個圖動起來，通過改變每個子元素的高度實現：

.g-item {
    flex-grow: 1;
    height: 60px;
    background-color: #000;
    animation: heightChange 1s infinite ease-in-out alternate;
}

@keyframes heightChange {
    from {
        height: 60px;
    }
    to {
        height: 90px;
    }
}

效果如下：

接下來，只需要，讓每個子元素的動畫順序設定一個不同時間的負延遲即可，就可以得到一個初步的波浪效果，這裡為了減少工作量，我們藉助 SASS 實現：

$count: 12;
$speed: 1s;

.g-item {
    --f: #{$speed / -12};
    flex-grow: 1;
    height: 60px;
    background-color: #000;
    animation: heightChange $speed infinite ease-in-out alternate;
}

@for $i from 0 to $count {
    .g-item:nth-child(#{$i + 1}) {
        animation-delay: calc(var(--f) * #{$i});
    }
}

@keyframes heightChange {
    from {
        height: 60px;
    }
    to {
        height: 90px;
    }
}

這樣，我們就得到了一個初步的波浪效果：

Step 3. 消除鋸齒

可以看到，上述的波浪動畫是存在一定的鋸齒的，接下來我們要做的就是儘可能的消除掉這些鋸齒。

法一：增加 div 的數量

按照一開始使用定積分求曲邊圖形面積的思想，我們只需要儘可能增加子 div 的數量即可，當 div 的數量無窮多的時候，鋸齒也就會消失不見。

我們可以嘗試將上述的 12 個子 div，替換成 120 個試下，一個一個寫 120 個 div 太費力了，我們這裡藉助 Pug 模板引擎：

div.g-container
 -for(var i=0; i<120; i++)
    div.g-item

對於 CSS 程式碼，只需要改動動畫延遲的時間即可，120 個子 div 的負延遲都控制在 1s 內：

// 12 -- 120
$count: 120;
$speed: 1s;

.g-item {
    // 注意，只有這裡發生了變化
    --f: #{$speed / -120};
    flex-grow: 1;
    height: 60px;
    background-color: #000;
    animation: heightChange $speed infinite ease-in-out alternate;
}

@for $i from 0 to $count {
    .g-item:nth-child(#{$i + 1}) {
        animation-delay: calc(var(--f) * #{$i});
    }
}

這樣，我們就可以得到一條比較光滑的曲線啦：

法二：通過 transform: skew() 模擬弧度

當然，實際情況，使用那麼多個 div 實在是太浪費了，那麼有沒有其它方法在 div 數量比較少的情況下，也能夠儘可能的消除鋸齒呢？

這裡，我們可以嘗試給子元素在運動變換的過程中新增不同的 transform: skewY() 去模擬弧度。

再改造下程式碼，我們將 div 的數量調低，並且給每個子 div 再新增一個 transform: skewY() 的動畫效果：

div.g-container
 -for(var i=0; i<24; i++)
    div.g-item

完整的 CSS 程式碼如下：

$count: 24;
$speed: 1s;

.g-item {
    // 注意，只有這裡發生了變化
    --f: #{$speed / -24};
    flex-grow: 1;
    height: 60px;
    background-color: #000;
    animation: 
        heightChange $speed infinite ease-in-out alternate,
        skewChange $speed infinite ease-in-out alternate;
}

@for $i from 0 to $count {
    .g-item:nth-child(#{$i + 1}) {
        animation-delay: 
            calc(var(--f) * #{$i}), 
            calc(var(--f) * #{$i} - #{$speed / 2});
    }
}

@keyframes heightChange {
    from {
        height: var(--h);
    }
    to {
        height: calc(var(--h) + 30px);
    }
}

@keyframes skewChange {
    from {
        transform: skewY(20deg);
    }
    to {
        transform: skewY(-20deg);
    }
}

為了方便理解，首先看看，高度變換動畫一致的情況下，子 div 的新增了 skewY() 的變換是如何的：