从设备像素比到移动适配

一.设备像素比(device pixel ratio )

视觉稿

在前端开发之前，我们会有一个psd文件，称之为视觉稿。对于移动端开发而言，为了做到页面高清的效果，视觉稿的规范往往会遵循以下两点：
首先，选取一款手机的屏幕宽高作为基准(以前是iphone4的320×480，现在更多的是iphone6的375×667)。 对于retina屏幕(如: dpr=2)，为了达到高清效果，视觉稿的画布大小会是基准的2倍，也就是说像素点个数是原来的4倍（对iphone6而言：原先的375×667，就会变成750×1334）。

物理像素(physical pixel)

一个物理像素是显示器(手机屏幕)上最小的物理显示单元，在操作系统的调度下，每一个设备像素都有自己的颜色值和亮度值。

设备独立像素(density-independent pixel)

设备独立像素(也叫密度无关像素)，可以认为是计算机坐标系统中得一个点，这个点代表一个可以由程序使用的虚拟像素(比如: css像素)，然后由相关系统转换为物理像素。 所以说，物理像素和设备独立像素之间存在着一定的对应关系，这就是接下来要说的设备像素比。

设备像素比(device pixel ratio )

设备像素比(简称dpr)定义了物理像素和设备独立像素的对应关系，它的值可以按如下的公式的得到：

设备像素比 = 物理像素 / 设备独立像素 // 在某一方向上，x方向或者y方向

在javascript中，可以通过window.devicePixelRatio获取到当前设备的dpr。
在css中，可以通过-webkit-device-pixel-ratio，-webkit-min-device-pixel-ratio和 -webkit-max-device-pixel-ratio进行媒体查询，对不同dpr的设备，做一些样式适配(这里只针对webkit内核的浏览器和webview)。

综合上面几个概念，一起举例说明下,以iphone6为例： 设备宽高为375×667，可以理解为设备独立像素(或css像素)。 dpr为2，根据上面的计算公式，其物理像素就应该×2，为750×1334。

上图中可以看出，对于这样的css样式：

width: 2px;
height: 2px;

在不同的屏幕上(普通屏幕 vs retina屏幕)，css像素所呈现的大小(物理尺寸)是一致的，不同的是1个css像素所对应的物理像素个数是不一致的。
在普通屏幕下，1个css像素 对应 1个物理像素(1:1)。
在retina 屏幕下，1个css像素对应 4个物理像素(1:4)。

位图像素

一个位图像素是栅格图像(如：png, jpg, gif等)最小的数据单元。每一个位图像素都包含着一些自身的显示信息(如：显示位置，颜色值，透明度等)。

理论上，1个位图像素对应于1个物理像素，图片才能得到完美清晰的展示。在普通屏幕下是没有问题的，但是在retina屏幕下就会出现位图像素点不够，从而导致图片模糊的情况.一张图来表示：

由于单个位图像素不可以再进一步分割，所以只能就近取色，从而导致图片模糊(注意上述的几个颜色值)。
所以，对于图片高清问题，比较好的方案就是两倍图片(@2x)。如：200×300(css pixel)img标签，就需要提供400×600的图片。如此一来，位图像素点个数就是原来的4倍，在retina屏幕下，位图像素点个数就可以跟物理像素点个数形成 1 : 1的比例，图片自然就清晰了(这也解释了为啥视觉稿的画布大小要×2)。

这里就还有另一个问题，如果普通屏幕下，也用了两倍图片，会怎样呢？
很明显，在普通屏幕下，200×300(css pixel)img标签，所对应的物理像素个数就是200×300个，而两倍图片的位图像素个数则是200×300*4，所以就出现一个物理像素点对应4个位图像素点，所以它的取色也只能通过一定的算法(显示结果就是一张只有原图像素总数四分之一，我们称这个过程叫做downsampling)，肉眼看上去虽然图片不会模糊，但是会觉得图片缺少一些锐利度，或者是有点色差(但还是可以接受的)。

二.图片高清显示

两倍图片(@2x)，然后图片容器缩小50%。如：图片大小，400×600; 1.img标签

width: 200px;
height: 300px;

2.背景图片

width: 200px;
height: 300px;
background-image: url(image@2x.jpg);
background-size: 200px 300px; // 或者: background-size: contain;

这样的缺点，很明显，普通屏幕下：

同样下载了@2x的图片，造成资源浪费。
图片由于downsampling，会失去了一些锐利度(或是色差)。

所以最好的解决办法是：不同的dpr下，加载不同的尺寸的图片。不管是通过css媒体查询，还是通过javascript条件判断都是可以的。

那么问题来了，这样的话，不就是要准备两套图片了嘛？(@1x 和@2x)
一般公司都会有这么一个图片服务器，通过url获取参数，然后可以控制图片质量，也可以将图片裁剪成不同的尺寸。所以我们只需上传大图(@2x)，其余小图都交给图片服务器处理，我们只要负责拼接url即可。

可以类似这样，进行图片裁剪：

// 200×200
https://img.alicdn.com/tps/TB1AGMmIpXXXXafXpXXXXXXXXXX.jpg_200x200.jpg

// 100×100
https://img.alicdn.com/tps/TB1AGMmIpXXXXafXpXXXXXXXXXX.jpg_100x100.jpg

retina下还会出现，border: 1px的问题：设计师想要的retina下border: 1px;，其实就是1物理像素宽，对于css而言，可以认为是border: 0.5px;，这是retina下(dpr=2)下能显示的最小单位。

三.多屏适配布局问题

移动端布局，为了适配各种大屏手机，目前最好用的方案莫过于使用相对单位rem。
基于rem的原理，我们要做的就是: 针对不同手机屏幕尺寸和dpr动态的改变根节点html的font-size大小(基准值)。
这里我们提取了一个公式(rem表示基准值)

rem = document.documentElement.clientWidth * dpr / 10

说明： 乘以dpr，是因为页面有可能为了实现1px border页面会缩放(scale) 1/dpr 倍(如果没有，dpr=1),。 除以10，是为了取整，方便计算(理论上可以是任何值)

对于动态改变根节点html的font-size，我们可以通过css做，也可以通过javascript做。

css方式，可以通过设备宽度来媒体查询来改变html的font-size：

html{font-size: 32px;}
//iphone 6 
@media (min-device-width : 375px) {
   html{font-size: 64px;}
}
// iphone6 plus 
@media (min-device-width : 414px) {
    html{font-size: 75px;}
}
*/

缺点：通过设备宽度范围区间这样的媒体查询来动态改变rem基准值，其实不够精确，比如：宽度为360px 和 宽度为320px的手机，因为屏宽在同一范围区间内(<375px)，所以会被同等对待(rem基准值相同)，而事实上他们的屏幕宽度并不相等，它们的布局也应该有所不同。最终，结论就是：这样的做法，没有做到足够的精确，但是够用。

javascript方式，通过上面的公式，计算出基准值rem，然后写入样式，大概如下(代码参考自kimi的m-base模块)

var dpr, rem, scale;
var docEl = document.documentElement;
var fontEl = document.createElement('style');
var metaEl = document.querySelector('meta[name="viewport"]');

dpr = window.devicePixelRatio || 1;
rem = docEl.clientWidth * dpr / 10;
scale = 1 / dpr;


// 设置viewport，进行缩放，达到高清效果
metaEl.setAttribute('content', 'width=' + dpr * docEl.clientWidth + ',initial-scale=' + scale + ',maximum-scale=' + scale + ', minimum-scale=' + scale + ',user-scalable=no');

// 设置data-dpr属性，留作的css hack之用
docEl.setAttribute('data-dpr', dpr);

// 动态写入样式
docEl.firstElementChild.appendChild(fontEl);
fontEl.innerHTML = 'html{font-size:' + rem + 'px!important;}';

// 给js调用的，某一dpr下rem和px之间的转换函数
window.rem2px = function(v) {
    v = parseFloat(v);
    return v * rem;
};
window.px2rem = function(v) {
    v = parseFloat(v);
    return v / rem;
};

window.dpr = dpr;
window.rem = rem;

这种方式，可以精确地算出不同屏幕所应有的rem基准值，缺点就是要加载这么一段js代码，但个人觉得是这是目前最好的方案了。
因为这个方案同时解决了三个问题：
border: 1px问题
图片高清问题
屏幕适配布局问题

四.如何在css编码中还原视觉稿的真实宽高

前提条件：
拿到的是一个针对iphone6的高清视觉稿 750×1334
采用上述的高清方案(js代码)。
如果有一个区块，在psd文件中量出：宽高750×300px的div，那么如何转换成rem单位呢？公式如：rem = px / 基准值;

所以，在确定了视觉稿(即确定了基准值)后，通常我们会用less写一个mixin，像这样：

// 例如: .px2rem(height, 80);
.px2rem(@name, @px){
    @{name}: @px / 75 * 1rem;
}

所以，对于宽高750×300px的div，我们用less就这样写：

.px2rem(width, 750);
.px2rem(height, 300);

转换成html，就是这样：

width: 10rem; // -> 750px
height: 4rem; // -> 300px

最后因为dpr为2，页面scale了0.5，所以在手机屏幕上显示的真实宽高应该是375×150px，就刚刚好。

http://www.aliued.com/?p=3166