一种巧妙的使用 CSS 制作波浪效果的思路

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在之前，我介绍过几种使用纯 CSS 实现波浪效果的方式，关于它们有两篇相关的文章：

• 纯 CSS 实现波浪效果![1]
• 巧用 CSS 实现酷炫的充电动画[2]

本文将会再介绍另外一种使用 CSS 实现的波浪效果，思路非常有意思。

从定积分实现曲边三角形面积说起

在进入主题之前，先看看这个，在高等数学中，我们可以通过定积分求二次函数曲边图形面积。

我们可以将曲线下的面积分割成 n 个的细高的矩形，当 n 无限趋近于无穷时，所有矩形的面积就等于曲边图形的面积。

两张简单的示意图，图取自为什么定积分可以求面积?[3]：

当 n 无限趋近于无穷时，所有矩形的面积就等于曲边图形的面积：

image

利用这个思路，我们也可以通过多个 div 在 CSS 中模拟出一条曲边，也就是波浪线。

Step 1. 将图形切割为多份

首先，我们可以定义一个父容器，父容器下有 12 个子 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> 

通过 flex 布局，简单布局一下，得到这样一个图形，每个子元素等高：

.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. 让每个子元素以不同负延迟运行高度变换动画

接下来，简单改造下，我们需要让这个图动起来，通过改变每个子元素的高度实现：

.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：

接下来，只需要，让每个子元素的动画顺序设定一个不同时间的负延迟即可，就可以得到一个初步的波浪效果，这里为了减少工作量，我们借助 SASS 实现：

$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; 
    } 
} 

这样，我们就得到了一个初步的波浪效果：

Step 3. 消除锯齿

可以看到，上述的波浪动画是存在一定的锯齿的，接下来我们要做的就是尽可能的消除掉这些锯齿。

法一：增加 div 的数量

按照一开始使用定积分求曲边图形面积的思想，我们只需要尽可能增加子 div 的数量即可，当 div 的数量无穷多的时候，锯齿也就会消失不见。

我们可以尝试将上述的 12 个子 div，替换成 120 个试下，一个一个写 120 个 div 太费力了，我们这里借助 Pug[4] 模板引擎：

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

对于 CSS 代码，只需要改动动画延迟的时间即可，120 个子 div 的负延迟都控制在 1s 内：

// 12 -- 120 
$count: 120; 
$speed: 1s; 
 
.g-item { 
    // 注意，只有这里发生了变化 
    --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}); 
    } 
} 

这样，我们就可以得到一条比较光滑的曲线啦：

法二：通过 transform: skew() 模拟弧度

当然，实际情况，使用那么多个 div 实在是太浪费了，那么有没有其它方法在 div 数量比较少的情况下，也能够尽可能的消除锯齿呢?

这里，我们可以尝试给子元素在运动变换的过程中添加不同的 transform: skewY() 去模拟弧度。

再改造下代码，我们将 div 的数量调低，并且给每个子 div 再添加一个 transform: skewY()的动画效果：

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

完整的 CSS 代码如下：

$count: 24; 
$speed: 1s; 
 
.g-item { 
    // 注意，只有这里发生了变化 
    --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); 
    } 
} 

为了方便理解，首先看看，高度变换动画一致的情况下，子 div 的添加了 skewY() 的变换是如何的：

能看到每次变换是有明显的突起的锯齿的，叠加上延迟的高度变换，就能够很好的消除大部分的锯齿效果：

至此，我们就得到了另外一种 div 数量适中的消除锯齿的方法!上述所有效果的完整代码，你可以戳这里：

CodePen -- PureCSS Wave Effects[5]

混合使用

最后，我们可以通过调整几个变量参数，将几个不同的波浪效果组合在一起，得到一些组合效果，也很不错。

类似这样：

CodePen -- PureCSS Wave Effects 2[6]

基于此，我联想到我们公司(Shopee)的母公司 -- Sea Group 的 LOGO，它长得如下：

利用本文的方案，给它实现一个动态的 LOGO 动画：

CodePen Demo -- PureCSS Wave - Sea Group Logo[7]

缺点

该方案的缺点还是很明显的：

• 首先是废 div，需要比较多的 div 来实现效果，而且 div 越多，效果会越好，当然增加到一定程度，卡顿是不可避免的
• 锯齿无法完全消除，这个是最致命或者说影响它真正能够有用武之地的地方吧

当然，本文的目的重点更多的是开拓一下思维，探讨一下这种方式的优劣，实现动画的整个过程，动画负延迟时间的运用，都是有一些参考学习意义的。CSS 还是非常有趣的~ 🤣

最后

好了，本文到此结束，希望对你有帮助 :)

参考资料

[1]纯 CSS 实现波浪效果!:

https://github.com/chokcoco/iCSS/issues/22

[2]巧用 CSS 实现酷炫的充电动画:

https://github.com/chokcoco/iCSS/issues/75

[3]为什么定积分可以求面积?:

https://www.zhihu.com/question/21439225

[4]Pug:

https://github.com/pugjs/pug

[5]CodePen -- PureCSS Wave Effects:

https://codepen.io/Chokcoco/pen/XWpxQBd

[6]CodePen -- PureCSS Wave Effects 2:

https://codepen.io/Chokcoco/pen/yLgQgLo

[7]CodePen Demo -- PureCSS Wave - Sea Group Logo:

https://codepen.io/Chokcoco/pen/zYZrmvb

[8]Github -- iCSS:

https://github.com/chokcoco/iCSS