实现精准的流体排版原理

typography排版

流体排版这一词似乎看上去有点陌生，在英文中常把他称之为Fluid Typography，当然也有很多朋友称之为流体字号（Fluid Size）。大概的意思就是Web排版中的font-size会根据浏览器窗口的大小自动改为。比如下图所示的一个效果：

看到上图的效果，大家首先可能会想到的是CSS中的Viewport单位vw或者vh之类，当然也可能会认为是通过媒体查询来改变元素font-size来实现的。事实上，他们都能实现类似的效果，但问题是我们想要精确的实现流体排版（根据视窗大小变化精确改变font-size的值），那并不是件容易的事情。那问题来了，我们有没有方法可以实现所谓的精准流体排版呢？答案是肯定的，接下来我们就要来探讨这方面的实现思路、细节以及使用到的一些数学公式。

实现思路

精准流体排版最核心的就是浏览器视窗大小改变时，font-size能够根据视窗的大小做到精准的变化。当用户收缩和拉大浏览器窗口时，其大小有一个变化，在CSS中，咱们通过把每一个大小点称为断点，断点也是媒体查询中一个重要的概念。除此之外，如果我们用Viewport单位来描述的话，视窗大小始终是100vw。如果font-size设置为2vw，那么其大小就是浏览器窗口宽度的2%，当窗口拉到1000px时，这个时候font-size对应的是20px。

原理是不是很简单，而且其中还涉及到一些数学计算，CSS中动态计算的话，可以依赖calc()函数来进行计算，详细的使用方式可以点击这里。

其实有关于这方面的介绍，在早期分享的文章中也或多或少的提到过：

Web排版的缩放
如何精确控制响应式排版
基于视窗单位的排版

为了方便大家使用，在Sassmagic仓库中，使用SCSS声明了一个混合宏：

/// Fluid vertical rhythm and Fluid Modular scale /// @param {string} $properties - CSS属性 /// @param {string} $min-vw - 视窗最小宽度(viewport min-width) /// @param {string} $max-vw - 视窗最大宽度(viewport max-width) /// @param {string} $min-value - 最小值 /// @param {string} $max-value - 最大值 @mixin fluid-type($properties, $min-vw, $max-vw, $min-value, $max-value) {     & {         @each $property in $properties {             #{$property}: $min-value;         }          @media screen and (min-width: $min-vw) {             @each $property in $properties {                 #{$property}: calc(#{$min-value} + #{strip-units($max-value - $min-value)} * ((100vw - #{$min-vw}) / #{strip-units($max-vw - $min-vw)}));             }         }          @media screen and (min-width: $max-vw) {             @each $property in $properties {                 #{$property}: $max-value;             }         }     } }

只需要这样调用：

$minScreen: 20rem; // $min-vw $maxScreen: 50rem; // $max-vw $minFont: .8rem; // $min-value $maxFont: 2rem; // $max-value :root {     @include fluid-type(font-size, $minScreen, $maxScreen, $minFont, $maxFont); }

就可以编译出：

:root {     font-size: 0.8rem; } @media screen and (min-width: 20rem) {     :root {         font-size: calc(0.8rem + 1.2 * ((100vw - 20rem) / 30));     } } @media screen and (min-width: 50rem) {     :root {         font-size: 2rem;     } }

既然前面都有多篇文章介绍过了，为何还需要花时间来整理这篇文章呢？正如文章开头所说，我们今天主要介绍一些细节和原理以及一些数学知识。在继续阅读下面的内容之前，需要特别感谢@Jake Wilson分享的博文：《CSS Poly Fluid Sizing using calc(), vw, breakpoints and linear equations》。这篇文章介绍了精准流体排版的一些细节以及用到的相关数学知识。接下来的文章中，将会直接使用@Jake Wilson文章中使用到的公式。

计算的演变过程与细节

假设页面中有一个h1的标题元素，希望在不同的断点之下有不一样的font-size，这样可以让我们阅读体验更友好。比如：

在小屏幕下（Small：576px）标题h1的font-size是22px
在中间屏幕下（Medium：768px）标题h1的font-size是24px
在大屏幕下（Large：992px）标题h1的font-size是34px

前面也提到过了，改变font-size我们有多种方式。首先来看CSS媒体查询的实现方式：

h1 {     font-size: 22px; } @media (min-width:576px) {     h1 {         font-size: 22px;     } } @media (min-width:768px) {     h1 {         font-size: 24px;     } } @media (min-width:992px) {     h1 {         font-size: 34px;     } }

是不是很简单，大家感兴趣的话，可以把这段代码复制到你的项目中，你就能看到效果。如果为了效果看上去更佳，你可以在h1中添加一个过渡效果：

h1 {     font-size: 22px;     transition: font-size .2s; }

虽然你在不同的断点下，借助媒体查询的特性，能轻易的改变font-size值，从而得到你所需要的效果。但如果你够仔细的话，他的改变都是一下跳到断点对应的值（特别是没有添加transition属性的时候）。另外他只适应三个断点内，如果你需要更多的屏幕断点效果时，需要不断的添加媒体查询的条件以及对应的改变font-size值。

是不是感觉有点蛋疼，而且难维护。此时可能很多同学会立马想到CSS新特性：Viewport单位（vw）。那来看看vw应用，比如给h1标题设置font-size的值为2vw。根据vw的一些原理，我们可以计算出对应的值（还是拿前面所说的三个断点为例吧）：

576px时 2vw对应的是 576 * 2% = 11.52，也就是说这个时候font-size的值为11.52px
768px时 2vw对应的是 768 * 2% = 15.36，也就是说这个时候font-size的值为15.36px
992px时 2vw对应的是 992 * 2% = 19.84，也就是说这个时候font-size的值为19.84px

从计算的结果上来看，这几个值并不是设计师所需的22px、24px和34px。这个时候我们可以进行反推，在不同的断点下它其实都是100vw，那么每1vw在不同断点下的值是：

576px 对应的是576 / 100
768px 对应的是768 / 100
992px 对应的是992 / 100

接着继续推算出不同断点下，22px、24px和34px所对应的vw值：

22px对应567px的值：22 / 576 * 100% = 3.82%，也就是3.82vw
24px对应768px的值：24 / 768 * 100% = 3.13%，也就是3.13vw
34px对应992px的值：34 / 992 * 100% = 3.43%，也就是3.43vw

这个时候，它们的值是对应上了，但依旧是离不开媒体查询，font-size在过渡的时候仍将跳跃。而且还会有一个奇怪的副作用：

断点767px时，3.82%对应的视窗宽度是29.33759999px。用户把浏览器宽度减小1px，这个时候font-size就立马跳到24px。这将是让人感到非常的奇怪。

那么我们的核心问题就是这个了，如何解决这个现象？

如果我们把这些数据做一个简单的图表统计，不难发现，屏幕宽度越大，元素对应的font-size值也就越大，如下图所示：

如果根据这个趋势图，h1可以得到所有分辨率尺寸下最接近匹配设计师所需要的font-size值。这里有一个数学公式，直线方程中的斜截式：

y = mx + b

其中参数对应的意义：

m直线的斜率（Slope）
b是y轴截距（y-intercept）
x是当前视窗宽度(Viewport Width)
y是font-size的值

这里关键是怎么来决定斜率(Slope)和截距（y-intercept）。决定这两个参数有多种方法，最常见的方法是最小二乘法：

看到这里，不是觉得数学对于一位程序员是有多么的重要（虽然偶还不是一位真正的程序员，但在制作一些CSS的动画以及Canvas的运用中，体会到了数学公式是多么的重要）。继续我们今天要聊的话题，既然知道如何计算出自己所需参数，那么怎么将这些运用到我们的Web开发中来呢？对于CSS而言，要具备计算能力，目前也仅有calc()函数可以帮助我们实现。

既然如此，我们就把y = mx + b转到我们CSS代码当中来：

h1 {     font-size: calc( {slope} * 100vw + {y-intercept}px); }

要得到想要的结果还是斜率（slope）和截距（y-intercept）。因为我们的视窗宽度是100vw。而1vw单位就是视窗宽度的1/100。如果我们把斜率做多次的计算，比如100次，那么每一次对应的也就是1vw。

这只是人肉的计算。那么有没有什么方式可以帮我们自动计算呢？这里我们可以采用CSS处理器来完成，比如Sass：

/// leastSquaresFit /// Calculate the least square fit linear regression of provided values /// @param {map} $map - A Sass map of viewport width and size value combinations /// @return Linear equation as a calc() function /// @example ///   font-size: leastSquaresFit((576: 24, 768: 24, 992: 34)); /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @function leastSquaresFit($map) {     // Get the number of provided breakpoints     $length: length(map-keys($map));      // Error if the number of breakpoints is < 2     @if($length < 2) {         @error "leastSquaresFit() $map must be at least 2 values"     }      // Calculate the Means     $resTotal: 0;     $valueTotal: 0;     @each $res, $value in $map {         $resTotal: $resTotal + $res;         $valueTotal: $valueTotal + $value;     }      $resMean: $resTotal / $length;     $valueMean: $valueTotal / $length;      // Calculate some other stuff     $multipliedDiff: 0;     $squaredDiff: 0;      @each $res, $value in $map {         // Differences from means         $resDiff: $res - $resMean;         $valueDiff: $value - $valueMean;          // Sum of multiplied differences         $multipliedDiff: $multipliedDiff + ($resDiff * $valueDiff);          // Sum of squared resolution differences         $squaredDiff: $squaredDiff + ($resDiff * $resDiff);     }      // Calculate the Slope     $m: $multipliedDiff / $squaredDiff;      // Calculate the Y-Intercept     $b: $valueMean - ($m * $resMean);      // Return the CSS calc equation     @return calc( #{$m * 100}vw + #{$b}px); }

这样写，真的有效吗？打开这个DEMO，然后调整你的浏览器大小，你就可以看到变化了。而且字体大小非常接近最初的设计要求。

现在虽然font-size能随着视窗变化非常接近设计师要的，但如果你追求完美的话，你可能还是不太会接受。这是因为一个线性趋势线是一个特定的font-size与特定的视窗宽度接近。这是继承的线性回归。在你的结果中总是会有一些错误。这个时候就需要一个权衡，你要不要一个准确性。

这个时候你可能会追求更好。那我们可以做到？

前面采用的是直线趋势线，使用的是最小二乘法。接下来我们再一起来看看多项式最小二乘法。就像一个多项式回归趋势线,可能看起来像这样:

他对应也有一个数学公式，只是变得更为复杂：

简单点说：想要越精准的曲线，需要更复杂的方程。但是非常的不幸，在CSS中我们使用calc()函数并不能完成这样复杂的方程式计算。具体来说，没有指数运算：

font-size: calc(3vw * 3vw); /* This doesn't work in CSS */

那又来了一个新问题，calc()不支持这种类型的非线性数学计算，那我们能怎么做？

我们来考虑一下断点加多元线性方程的方式来弥补这方面的欠缺。如果我们只计算每一对断点之间一条线，趋势图看起来像这样：

在这个例子中我们将计算22px和24px之间的直线，然后另一个是24px和34px之间的直线。用Sass看起来像这样：

h1 {     @media (min-width:576px) {         font-size: calc(???);     }     @media (min-width:768px) {         font-size: calc(???);     } }

还记得我们前面介绍的方程式？

y = mx + b

现在我们要说的是两个点，那我们的方程式就变成：

同样使用Sass的函数来完成上面的公式转换：

/// linear-interpolation /// Calculate the definition of a line between two points /// @param $map - A SASS map of viewport widths and size value pairs /// @returns A linear equation as a calc() function /// @example ///   font-size: linear-interpolation((320px: 18px, 768px: 26px)); /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @function linear-interpolation($map) {     $keys: map-keys($map);     @if (length($keys) != 2) {         @error "linear-interpolation() $map must be exactly 2 values";     }      // The slope     $m: (map-get($map, nth($keys, 2)) - map-get($map, nth($keys, 1)))/(nth($keys, 2) - nth($keys,1));      // The y-intercept     $b: map-get($map, nth($keys, 1)) - $m * nth($keys, 1);      // Determine if the sign should be positive or negative     $sign: "+";     @if ($b < 0) {         $sign: "-";         $b: abs($b);     }      @return calc(#{$m*100}vw #{$sign} #{$b}); }

在调用的时候可以这样使用：

h1 {     // Minimum font-size     font-size: 22px;      // Font-size between 576 - 768     @media (min-width:576px) {         $map: (576px: 22px, 768px: 24px);         font-size: linearInterpolation($map);     }      // Font-size between 768 - 992     @media (min-width:768px) {         $map: (768px: 24px, 992px: 34px);         font-size: linearInterpolation($map);     }      // Maximum font-size     @media (min-width:992px) {         font-size: 34px;     } }

编译出来的CSS:

h1 {     font-size: 22px; } @media (min-width: 576px) {     h1 {         font-size: calc(1.04166667vw + 16px);     } } @media (min-width: 768px) {     h1 {         font-size: calc(4.46428571vw - 10.28571429px);     } } @media (min-width: 992px) {     h1 {         font-size: 34px;     } }

为了Sass能更好的高效工作，对前面的再进行封装一下，比如我们把其封装成一个poly-fluid-sizing()函数：

/// poly-fluid-sizing /// Generate linear interpolated size values through multiple break points /// @param $property - A string CSS property name /// @param $map - A SASS map of viewport unit and size value pairs /// @requires function linear-interpolation /// @requires function map-sort /// @example ///   @include poly-fluid-sizing('font-size', (576px: 22px, 768px: 24px, 992px: 34px)); /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @mixin poly-fluid-sizing($property, $map) {     // Get the number of provided breakpoints     $length: length(map-keys($map));      // Error if the number of breakpoints is < 2     @if ($length < 2) {         @error "poly-fluid-sizing() $map requires at least values"     }      // Sort the map by viewport width (key)     $map: map-sort($map);     $keys: map-keys($map);      // Minimum size     #{$property}: map-get($map, nth($keys,1));      // Interpolated size through breakpoints     @for $i from 1 through ($length - 1) {         @media (min-width:nth($keys,$i)) {             #{$property}: linear-interpolation((nth($keys,$i): map-get($map, nth($keys,$i)), nth($keys,($i+1)): map-get($map, nth($keys,($i + 1)))));         }     }      // Maxmimum size     @media (min-width:nth($keys,$length)) {         #{$property}: map-get($map, nth($keys,$length));     } }

poly-fluid-sizing()函数中还依赖linear-interpolation()、map-sort()、list-sort()和list-remove()几个函数：

linear-interpolation()函数

/// linear-interpolation /// Calculate the definition of a line between two points /// @param $map - A SASS map of viewport widths and size value pairs /// @returns A linear equation as a calc() function /// @example ///   font-size: linear-interpolation((320px: 18px, 768px: 26px)); /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @function linear-interpolation($map) {     $keys: map-keys($map);      @if (length($keys) != 2) {         @error "linear-interpolation() $map must be exactly 2 values";     }      // The slope     $m: (map-get($map, nth($keys, 2)) - map-get($map, nth($keys, 1)))/(nth($keys, 2) - nth($keys,1));      // The y-intercept     $b: map-get($map, nth($keys, 1)) - $m * nth($keys, 1);      // Determine if the sign should be positive or negative     $sign: "+";     @if ($b < 0) {         $sign: "-";         $b: abs($b);     }      @return calc(#{$m*100}vw #{$sign} #{$b}); }

map-sort()函数

/// map-sort /// Sort map by keys /// @param $map - A SASS map /// @returns A SASS map sorted by keys /// @requires function list-sort /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @function map-sort($map) {     $keys: list-sort(map-keys($map));     $sortedMap: ();      @each $key in $keys {         $sortedMap: map-merge($sortedMap, ($key: map-get($map, $key)));     }      @return $sortedMap; }

list-sort()函数

/// list-sort /// Sort a SASS list /// @param $list - A SASS list /// @returns A sorted SASS list /// @requires function list-remove /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @function list-sort($list) {     $sortedlist: ();      @while length($list) > 0 {         $value: nth($list,1);          @each $item in $list {             @if $item < $value {                 $value: $item;             }         }          $sortedlist: append($sortedlist, $value, 'space');         $list: list-remove($list, index($list, $value));     }      @return $sortedlist; }

list-remove()函数

/// list-remove /// Remove an item from a list /// @param $list - A SASS list /// @param $index - The list index to remove /// @returns A SASS list /// @author Jake Wilson <jake.e.wilson@gmail.com>  @function list-remove($list, $index) {     $newList: ();      @for $i from 1 through length($list) {         @if $i != $index {             $newList: append($newList, nth($list,$i), 'space');         }     }      @return $newList; }

显然这种方法要强大的多，它不仅仅适用于font-size，它适用于任何带有单位或长度属性，比如margin、padding等。在实际使用当中，你可以使用poly-fluid-sizing()函数，当然你也可以使用前面最早提到的leastSquaresFit()函数。这里有一个poly-fluid-sizing()的使用示例。感兴趣的可以看看。

其他类似方案

@eduardoboucas提供的responsive-font()混合宏：

/// Viewport sized typography with minimum and maximum values /// /// @author Eduardo Boucas (@eduardoboucas) /// /// @param {Number}   $responsive  - Viewport-based size /// @param {Number}   $min         - Minimum font size (px) /// @param {Number}   $max         - Maximum font size (px) ///                                  (optional) /// @param {Number}   $fallback    - Fallback for viewport- ///                                  based units (optional) /// /// @example scss - 5vw font size (with 50px fallback),  ///                 minumum of 35px and maximum of 150px ///  @include responsive-font(5vw, 35px, 150px, 50px); ///  @mixin responsive-font($responsive, $min, $max: false, $fallback: false) {     $responsive-unitless: $responsive / ($responsive - $responsive + 1);     $dimension: if(unit($responsive) == 'vh', 'height', 'width');     $min-breakpoint: $min / $responsive-unitless * 100;      @media (max-#{$dimension}: #{$min-breakpoint}) {         font-size: $min;     }      @if $max {         $max-breakpoint: $max / $responsive-unitless * 100;          @media (min-#{$dimension}: #{$max-breakpoint}) {             font-size: $max;         }     }      @if $fallback {         font-size: $fallback;     }      font-size: $responsive; }

总结

文章介绍了如何实现精准的流式排版。其中原理非常的简单，通过CSS的Viewport单位和calc()配合一些数学公式，较为精准的实现随着视窗改变，能较为精准的改变font-size的大小，甚至只要是带有长度单位的属性都可以通过这样方式，达到精准的值。

【注：本文源自网络文章资源，由站长整理发布】

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这货来去如风，什么鬼都没留下！！！