【Hello CSS】第三章-浏览器的视图与坐标

作者：陈大鱼头

github： KRISACHAN

在上一篇【Hello CSS】的第二章第二章-CSS的逻辑属性与盒子模型中提了个问题：

为什么Flex box跟Grid box的是以start、end为排列规则，而不是常规的top 、right 、bottom 跟left？

现在各位看官有答案了吗？

因为上一篇中有提到过CSS 逻辑属性的变革，从物理概念跳跃到了逻辑概念，也就是从top 、 right 、 bottom、 left更新为block、inline、start、 end。由于Flex box跟Grid box是CSS3的布局模式，所以自然而然会使用更加适应于新时代的语言属性。

上一篇主要介绍了CSS的逻辑属性跟盒子模型的基本现状。本篇则会介绍浏览器的视图与坐标。

关于设备屏幕，我们应该知道的知识

像素(Pixel)

像素(pixel)是影像显示的基本单位，一个像素通常被视为影像的最小的完整取样。用来表示一幅影像的像素越多，结果更接近原始的影像。

我们看看下图，图中最小的点就是设备的像素。

分辨率(Image resolution)

分辨率(Image resolution)日常用语中之分辨率多用于影像的清晰度。分辨率越高代表影像质量越好，越能表现出更多的细节。

显示分辨率列表：https://zh.wikipedia.org/wiki/显示分辨率列表

下图是不同分辨率下的图像显示

每英寸像素(PPI)

每英寸像素（英语：Pixels Per Inch，缩写：PPI），又被称为像素密度，是一个表示打印图像或显示器单位面积上像素数量的指数。一般用于计量电子设备屏幕的精细程度。通常情况下，每英寸像素值越高，屏幕能显示的图像也越精细。如上面分辨率的图显示。

视网膜显示屏(Retina Display)

视网膜显示屏(Retina Display)是一种由苹果公司设计和委托制造的显示屏。有研究表明，人类肉眼能够分辨的最高PPI是300PPI，所以超过PPI超过300的往往被称为Retina显示屏，这个概念是不对的，Retina显示屏指的是在人体正常使用距离下，无法用肉眼看到屏幕像素的显示屏。

下图为显示了“地图”二字的Retina显示屏

每英寸点数(DPI)

DPI（英语：Dots Per Inch，每英寸点数）是一个量度单位，用于点阵数位影像，意思是指每一英寸长度中，取样或可显示或输出点的数目。如：打印机输出可达600DPI的分辨率，表示打印机可以在每一平方英寸的面积中可以输出600X600＝360000个输出点。

下图为喷墨打印机以较低质量在约 0.25 平方英寸的范围内按 150 dpi 打印的效果的特写

设备独立像素(DIP, DP)

设备独立像素(Device Independent Pixels，DIP，又称设备无关像素)是一种物理测量单位，基于计算机控制的坐标系统和抽象像素（虚拟像素），是定义UI布局时使用的虚拟像素单位。

设备像素比(DPR)

设备像素比(DPR)是设备上物理像素和DIP的比例。公式如下：

window.devicePixelRatio = 物理像素 / dips

CSS像素(CSS Pixels)

CSS像素(CSS Pixels)是WEB编程中诞生的概念，用于定于浏览器中每个模型不同CSS的值大小。由于CSS像素（CSS Pixels）是个逻辑性的像素，而非物理性的像素，所以1个CSS像素在不同设备上大小可能会有不同。但即便是如此，对于CSS来说，还是希望在不同设备上大小尽可能地看起来相同。

那么这该如何实现呢？

基于这个问题，W3C提出参考像素这个概念。定义如下：

参考像素是设备上一个像素的视角，像素密度为96dpi，离设备长一臂。标准的手臂长度为28英尺，所以视角大概为0.0213度。对于臂长的读数，1px应该为0.26mm（1/96 英尺）。

如下图：

所以1px CSS像素大小该是多少？

基于这个问题，W3C给出的答案如下：

对于CSS设备而言，这些尺寸要么锚定(i)通过将物理单元与其物理测量关联起来，或者锚定(ii)通过将像素单元与参考像素关联起来。对于打印介质和类似的高分辨率设备，锚单元应该是标准物理单位之一（像英尺，厘米等）。对于低分辨率的设备和具有不寻常观看距离的设备，建议将锚单元作为像素大圆。对于此类设备，建议像素单元参考最接近参考像素的设备像素的整数。

以上就是1px CSS像素的定义。也合理的解释了为什么显示设备的物理尺寸与物理像素不同，但是同样CSS值的元素大小却相差无几了。这是因为不同设备的px实现的参考锚点不同。

如果想知道不同设备屏幕的具体差异，可以参考这个网站：https://uiiiuiii.com/screen/index.htm

屏幕尺寸怎么算？

首先我们可以知道1英寸=2.54CM，基本所有的屏幕都以对角线来衡量尺寸。

手机屏幕常见尺寸有：5、6、5.5、6.5、7

笔记本一般是：10、12、13、14、15、18、19

想知道自己屏幕的尺寸可以使用勾股定理：

如果想知道你的显示器尺寸，可以参考这个网站：https://zh.infobyip.com/detectdisplaysize.php

鱼头注：关于CSS的单位值，会在后面的章节讲解，有兴趣的千万不要错过。

视图

视口(viewport)

视口(viewport)代表当前可见的计算机图形区域。在 Web 浏览器术语中，通常与浏览器窗口相同，但不包括浏览器的 UI，菜单栏等——即指你正在浏览的文档的那一部分。

在WEB开发中，视口(viewport) 是个很重要的概念，尤其在响应式网页设计中是必备的。

通过上述一系列的名词介绍，我们可以知道不同设备的尺寸，分辨率，CSS像素大小都不尽相同，所以 视口(viewport) 的大小也就跟设备相关。
在尺寸较大的设备中，在这些设备上，应用显示区域不一定是全屏的，viewport 是浏览器窗口的大小。
在大多数移动设备中，浏览器是全屏的，viewport 是整个屏幕的大小。
在全屏模式下，viewport 是设备屏幕的范围，窗口是浏览器窗口，浏览器窗口大小小于或等于视口的大小，并且文档是这个网站，文档的大小可比 viewport 长或宽。

如何设置文档viewport？

文档viewport可以通过三种方式进行设置：

HTML标签

第一种方式就是在HTML的<head></head>中引入<meta name="viewport">

<meta name="viewport" content="">

下面表格来自MDN

Value	可能值	描述
`width`	一个正整数或者字符串 `device-width`	以pixels（像素）为单位，定义viewport（视口）的宽度。
`height`	一个正整数或者字符串 `device-height`	以pixels（像素）为单位，定义viewport（视口）的高度。
`initial-scale`	`一个0.0` 到`10.0之间的正数`	定义设备宽度（纵向模式下的设备宽度或横向模式下的设备高度）与视口大小之间的缩放比率。
`maximum-scale`	`一个0.0` 到`10.0之间的正数`	定义缩放的最大值；它必须大于或等于`minimum-scale`的值，不然会导致不确定的行为发生。
`minimum-scale`	一个`0.0` 到`10.0`之间的正数	定义缩放的最小值；它必须小于或等于`maximum-scale`的值，不然会导致不确定的行为发生。
`user-scalable`	一个布尔值（`yes`或者`no`）	如果设置为 `no`，用户将不能放大或缩小网页。默认值为 `yes`。

鱼头注：具体的<meta>作用跟属性会在后面的章节讲解，有兴趣的千万不要错过。

CSS伪类选择器@viewport

@viewport规则让我们可以对文档的大小进行设置 viewport。这个特性主要被用于移动设备，但是也可以用在支持类似“固定到边缘”等特性的桌面浏览器，如微软的Edge。

按百分比计算尺寸的时候，就是参照的初始视口（viewport）。初始视口指的是任何用户代理和样式对它进行修改之前的视口。桌面浏览器如果不是全屏模式的话，一般是基于窗口大小。

在移动设备上（或者桌面浏览器的全屏模式），初始视口通常就是应用程序可以使用的屏幕部分。它可能是全屏或者减去由操作系统或者其它应用程序所占用的部分（例如状态栏）。

语法如下：

@viewport {
    <group-rule-body>
}

描述符：

属性值	描述
`min-width`	设置viewport的最小宽度
`max-width`	设置viewport的最大宽度
`width`	同时设置 `min-width` 和 `max-width`
`min-height`	设置viewport的最小高度
`max-height`	设置viewport的最大高度
`height`	同时设置 `min-height` 和 `max-height`
`zoom`	设置初始缩放系数
`min-zoom`	设置最小缩放系数
`max-zoom`	设置最大缩放系数
`user-zoom`	设置用户是能更改缩放系数
`orientation`	控制文档的方向
`viewport-fit`	控制非矩形显示屏上文档的显示。

据can_i_use显示，兼容性几乎全线飙红。

对于我们在移动设备上常用的viewport设置

<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, minimum-scale=0.5, maximum-scale=2.0, user-scalable=yes">

就可以这么来写

@viewport {
    width: device-width;
    zoom: 1.0;
    min-zoom: 0.5;
    max-zoom: 2.0;
    user-zoom: zoom;
}

VisualViewport

首先我们看Window.visualViewport

这是一个只读的实验性的web api，目前只有chrome 60 +跟Opera 47+支持。

属性如下：

{
    height: 936, // 视觉视口高度，返回值为CSS像素值。
    offsetLeft: 0, // 视觉视口边缘与布局视口左边的偏移量
    offsetTop: 0, // 视觉视口边缘与布局视口顶边的偏移量
    onresize: null, // 视觉视口大小变化时触发
    onscroll: null, // 滚动视觉视口时触发。
    pageLeft: 0, // 视觉视口边缘的初始化包含原点的X坐标，返回值为CSS像素值。
    pageTop: 6680, // 视觉视口边缘的初始化包含原点的Y坐标，返回值为CSS像素值。
    scale: 1, // 返回值为视觉视口的缩放比例
    width: 1364, // 视觉视口宽度，返回值为CSS像素值。
}

坐标系统

通过上述对设备屏幕跟视口的介绍，我们应该可以对电子设备中的浏览器显示情况有了基本的了解。那么接下来我们来了解一下浏览器中的坐标系系统。

迪卡尔坐标系

早在初中开始，我们就开始接触一个非常重要的概念 —— 笛卡尔坐标系。在数学里，笛卡尔坐标系（英语：Cartesian coordinate system），也称直角坐标系，是一种正交坐标系。

下图是数学概念中的平面坐标系：

下图是数学概念中的三维直角坐标系：

图上信息就不作过多的解释了，有需要详细了解的可以参考https://zh.wikipedia.org/笛卡尔坐标系

WEB中的坐标系统

上面介绍的是我们数学概念中的坐标系，在WEB页面中，也有相应的坐标系统。计算法则也相仿，只是它和我们数学中的概念有点不一样，就是原点位于浏览器的左上角。整个浏览器屏幕就是第一象限，表现上只有正值，负值都隐藏了起来。无论是平面坐标还是三维坐标都是如此，只不过由于浏览器屏幕是个平面，所以三维坐标中的Z轴是贯穿浏览器的。

平面坐标系的坐标值可以看以下图示与DEMO：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0,maximum-scale=1.0,user-scalable=no" />
    <meta name="screen-orientation" content="portrait">
    <meta name="x5-orientation" content="portrait">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1" />
    <meta http-equiv="Cache-Control" content="no-siteapp">
    <title>平面坐标系</title>
    <style>
      html,
      body,
      div {
        margin: 0;
        padding: 0;
      }
      html,
      body {
        width: 100%;
        height: 100%;
      }
      .poinerPosition {
        font-size: 2vw;
        position: absolute;
        left: 0;
        top: 0;
      }
    </style>
  </head>
  <body>
    <div id="poinerPosition" class="poinerPosition"></div>
    <script>
      'use strict';
      window.addEventListener('pointermove', PointerEvent => {
        const {
          x,
          y,
        } = PointerEvent;
        poinerPosition.innerHTML = `
          (${x}, ${y})
        `;
        poinerPosition.style.left = `${x + 20}px`;
        poinerPosition.style.top = `${y}px`;
      });
    </script>
  </body>
</html>

DEMO地址：https://krissarea.gitee.io/blog/css/css-ccs.html

鱼头注：关于CSS 二维与三维的图像跟动画会在后续的章节进行讲解，有兴趣的可以继续关注本系列。

参考资料

你真的了解css像素嘛？

什么是CSS像素？什么是参考像素？

devicepixelrati

设备像素比devicePixelRatio简单介绍

在移动浏览器中使用viewport元标签控制布局

Visual Viewport API

视口概念

VisualViewport

【Hello CSS】系列

【Hello CSS】是以CSS基础概念为主题的系列文章，旨在帮助大家更深刻地了解并且提高CSS在各位开发者心目中的地位。由于鱼头我水平有限，文笔有限，如果各位在文章中发现有任何不合理，不正确的地方，还烦不吝指出，我会非常感谢的；如果通过文章有任何想法或疑问，也希望各位能积极留言，我们互相探讨；如果通过本系列文章有所收获，这就让鱼头我喜不自胜了！

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【Hello CSS】第三章-浏览器的视图与坐标

关于设备屏幕，我们应该知道的知识

像素(Pixel)

分辨率(Image resolution)

每英寸像素(PPI)

视网膜显示屏(Retina Display)

每英寸点数(DPI)

设备独立像素(DIP, DP)

设备像素比(DPR)

CSS像素(CSS Pixels)

那么这该如何实现呢？

所以1px CSS像素大小该是多少？

屏幕尺寸怎么算？

视图

视口(viewport)

如何设置文档viewport？

HTML标签

CSS伪类选择器@viewport

VisualViewport

坐标系统

迪卡尔坐标系

WEB中的坐标系统

参考资料

【Hello CSS】系列

陈大鱼头

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