CSS躬行记（7）——合成

　　在图形编辑软件中，可以按特定地方式处理不同图层的合成，最新的CSS规范也引入了该功能，并提供了mix-blend-mode和background-blend-mode两个属性。混合模式（blending mode）是一种数学算法，可计算元素重叠部分的颜色值，目前已定义了十多种不同的混合模式。

一、元素混合

　　元素混合是指将元素和其背后内容（backdrop，也叫背着物）混合，由mix-blend-mode属性设置混合模式。元素背后既可以是另一个元素，也可以是父元素的背景，并且声明了mix-blend-mode属性的元素被称为前景。注意，不同层叠上下文中的元素不能混合。接下来会对已有的混合模式逐个讲解，并给出相应的计算公式，下面列出的是会用到的符号含义。

　　（1）Cr：计算后的颜色值。

　　（2）B：进行混合的公式。

　　（3）Cs：前景中的颜色。

　　（4）Cb：元素背后的颜色（backdrop color）。

1）darken

　　比较Cb和Cs的颜色分量（即R、G和B），选择较暗的颜色，即保留较小值。

B(Cb, Cs) = min(Cb, Cs)

　　下面将img元素的mix-blend-mode属性定义为darken，父元素div声明了渐变背景。在下图中，左侧是img和div默认的混合效果，右侧是使用了darken混合后的效果。

<style>
  div {
    background: linear-gradient(to right, rgb(48,129,242) 10%, rgb(255,204,0) 66%, rgb(255,102,0));
  }
  img {
    mix-blend-mode: darken;
  }
</style>
<div>
  <img src="./avatar.png" />
</div>

2）lighten

　　与darken类似，但选择较亮的颜色，即保留较大值，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = max(Cb, Cs)

3）difference

　　取Cb和Cs颜色分量之差的绝对值，用较浅的颜色减去较深的颜色，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = | Cb - Cs |

4）exclusion

　　与difference类似，但对比度更低，颜色更柔和，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = Cb + Cs - 2 x Cb x Cs

5）multiply

　　将Cb和Cs中的颜色分量相乘，得到较暗的颜色，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = Cb x Cs

6）screen

　　将Cb和Cs的颜色反转，然后相乘，最后再反转，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = 1 - [(1 - Cb) x (1 - Cs)]

7）overlay

　　当Cb的颜色比Cs的颜色深时，执行multiply渲染；当Cb的颜色比Cs的颜色浅时，执行screen渲染，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = HardLight(Cs, Cb)

8）hard-light

　　也是对multiply和screen的综合应用，但判断条件与overlay相反，效果如下图所示。

if(Cs <= 0.5)
    B(Cb, Cs) = Multiply(Cb, 2 x Cs)
else
    B(Cb, Cs) = Screen(Cb, 2 x Cs -1)

9）soft-light

　　与hard-light类似，但颜色更加柔和，效果如下图所示。

    if(Cs <= 0.5)
        B(Cb, Cs) = Cb - (1 - 2 x Cs) x Cb x (1 - Cb)
    else
        B(Cb, Cs) = Cb + (2 x Cs - 1) x (D(Cb) - Cb)
with
    if(Cb <= 0.25)
        D(Cb) = ((16 * Cb - 12) x Cb + 4) x Cb
    else
        D(Cb) = sqrt(Cb)

10）color-dodge

　　不改变颜色，但会将其调亮，效果如下图所示。

if(Cb == 0)
    B(Cb, Cs) = 0
else if(Cs == 1)
    B(Cb, Cs) = 1
else
    B(Cb, Cs) = min(1, Cb / (1 - Cs))

11）color-burn

　　与color-dodge的作用相反，将颜色调暗，效果如下图所示。

if(Cb == 1)
    B(Cb, Cs) = 1
else if(Cs == 0)
    B(Cb, Cs) = 0
else
    B(Cb, Cs) = 1 - min(1, (1 - Cb) / Cs)

　　接下来的四个混合模式不操作颜色分量，而是以不同的方式合并Cs和Cb的色相、饱和度、亮度和颜色，会用到几个辅助函数，如下所示。

    Lum(C) = 0.3 x Cred + 0.59 x Cgreen + 0.11 x Cblue
    
    ClipColor(C)
        L = Lum(C)
        n = min(Cred, Cgreen, Cblue)
        x = max(Cred, Cgreen, Cblue)
        if(n < 0)
            C = L + (((C - L) * L) / (L - n))
        if(x > 1)
            C = L + (((C - L) * (1 - L)) / (x - L))
        return C
    
    SetLum(C, l)
        d = l - Lum(C)
        Cred = Cred + d
        Cgreen = Cgreen + d
        Cblue = Cblue + d
        return ClipColor(C)
        
    Sat(C) = max(Cred, Cgreen, Cblue) - min(Cred, Cgreen, Cblue)

    SetSat(C, s)
        if(Cmax > Cmin)
            Cmid = (((Cmid - Cmin) x s) / (Cmax - Cmin))
            Cmax = s
        else
            Cmid = Cmax = 0
        Cmin = 0
        return C;

12）hue

　　将Cb的颜色的饱和度与亮度跟Cs中对应位置的色相合并，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = SetLum(SetSat(Cs, Sat(Cb)), Lum(Cb))

13）saturation

　　将Cb的颜色的色相与亮度跟Cs中对应位置的饱和度合并，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = SetLum(SetSat(Cb, Sat(Cs)), Lum(Cb))

14）color

　　将Cb的颜色的亮度跟Cs中对应位置的色相与饱和度合并，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = SetLum(Cs, Lum(Cb))

15）luminosity

　　将Cb的颜色的色相与饱和度跟Cs中对应位置的亮度合并，效果如下图所示。

B(Cb, Cs) = SetLum(Cb, Lum(Cs))

二、背景混合

　　背景混合适合一个元素包含多个背景的情况，由background-blend-mode属性设置混合模式。当混合多个背景时，会从后往前进行混合。如果包含背景色，那么首先由背景色与最下层的背景图混合，其结果再与次下层的背景图混合，以此类推。

　　在下面的示例中，包含两个div元素，都使用lighten混合，其中第二个div元素包含背景色。两个元素的混合效果如下图所示，左侧无背景色，右侧有背景色。

<style>
  div {
    background: url(./avatar.png) no-repeat center,
            url(./lake.png);
    background-size: 40% 40%, cover;
    background-blend-mode: lighten;
  }
  .color {
    background-color: #F60;
  }
</style>
<div></div>
<div class="color"></div>

　　注意，background-blend-mode属性可接收多种混合模式，用逗号分隔，样式如下，效果如下图所示。

div {
  background-blend-mode: lighten, hard-light;
}

三、隔离

　　在合成的过程中，还可通过isolation属性隔离混合，即让那些元素自成一组。注意，isolation属性需要声明到某个容器元素中，并且不能和混合模式存在于同一个元素上。

　　接下来用一个简单的例子来演示isolation属性的用法，首先创建HTML结构，section是img的祖先元素，div是img的父元素。

<section>
  <div>
    <img src="./avatar.png" class="blend" />
  </div>
</section>
<section>
  <div class="isolation">
    <img src="./avatar.png" class="blend" />
  </div>
</section>

　　然后添加CSS样式，将混合模式声明在img元素上，第二个div元素定义了isolation属性。得到的效果如下图所示，左侧的祖先元素的背景会与图像混合，而右侧因为发生了隔离，所以就不会与背景混合。

section {
  background: linear-gradient(to right, #3081F2 10%, #FC0 66%, #F60);
}
.blend {
  mix-blend-mode: lighten;
}
.isolation {
  isolation: isolate;
}

　　注意，建立层叠上下文的元素可自动独立，而不受isolation属性的影响，能发生层叠上下文的情形包括：

　　（1）文档根元素，例如html元素。

　　（2）相对或绝对定位且z-index属性值不为auto的元素。

　　（3）固定或粘滞定位的元素。

　　（4）弹性盒的子元素，且z-index属性值不为auto。

　　（5）网格容器的子元素，且z-index属性值不为auto。

　　（6）opacity属性值小于1的元素。

　　（7）mix-blend-mode属性值不为normal的元素。

　　（8）transform、filter、perspective、clip-path、mask、mask-image和mask-border属性值不为none的元素。

　　（9）isolation属性值为isolate的元素。

　　（10）-webkit-overflow-scrolling属性值为touch的元素。

　　（11）contain属性值为layout、paint或包含它们其中之一的合成值（例如strict、content）的元素。

　　（12）为will-change定义任一属性。