Эффекты CSS-фильтров

В данной статье рассматриваются API, которые еще не полностью стандартизированы и все еще продолжают развиваться. Будьте осторожны при использовании экспериментальных API, в собственных проектах.

API, которые еще не полностью стандартизированы

Введение

Фильтры являются мощным инструментом, который веб-разработчики могут использовать для создания интересных визуальных эффектов. В этой статье мы рассмотрим историю развития эффектов фильтров, что они делают и как ими пользоваться. Мы рассмотрим примеры всех предопределенных фильтров, заданных для CSS.

Мы также затронем ряд аспектов, касающихся производительности для использования на стационарных и мобильных устройствах, так как точное определение скорости взаимодействия фильтров важно для создания позитивного опыта пользователя. И наконец, мы рассмотрим состояние реализации эффектов фильтров в современных браузерах на текущий момент.

Прошлое, настоящее и будущее эффектов фильтров

Эффекты фильтров возникли как часть спецификации масштабируемой векторной графики (SVG). Они были созданы для применения в векторной графике набора различных пикселей, основываясь на эффектах изображения. Со временем, по мере того, как разработчики браузеров добавляли возможности работы с SVG, полезность фильтров стала очевидной.

У Роберта O’Каллахана из Mozilla возникла блестящая идея — использовать SVG фильтры путем применения CSS к «обычному» HTML-контенту.

Роберт разработал прототип, который показал, насколько мощными возможностями может обладать комбинация фильтров и стилей CSS. Рабочие группы W3C, занимавшиеся CSS и SVG, решили упорядочить через CSS-стили использование фильтров как для HTML, так и для SVG, и таким образом родилось свойство CSS — «filter«.

В данный момент совместная группа разработчиков, занимающихся CSS и SVG, работает над тем, чтобы сделать фильтры универсальными. Текущую спецификацию по этой теме вы можете найти здесь.

Новая жизнь свойства CSS «filter»

Веб-разработчики иногда переживают дежавю, когда видят «filter» в стилях CSS. Это связано с тем, что старые версии Internet Explorer имели свойство «filter», реализуемое через CSS для обеспечения некоторых функций платформы. Это было старое определение стандарта свойства «filter», которое теперь является частью CSS3.

Поэтому, когда вы видите «filter» в среде некоторых старых веб-страниц, не путайте его с новыми фильтрами. Новое свойство «filter» — это объект, в котором происходят все преобразования, и новые версии IE реализуют его так же, как и все остальные современные браузеры.

Как работают фильтры

Итак, что же именно делает фильтр? Фильтр можно представить себе, как этап завершающей обработки, который делает что-то магическое, после того, как контент уложен и выведен на странице.

Когда браузер загружает веб-страницы, ему необходимо применить стили, реализовать макет, а затем сформировать страницу, которую мы затем увидим. Фильтры вступают в действие после всех этих действий, непосредственно перед тем, как страница копируется на экран.

То, что они делают, можно описать как фотографирование отображаемой страницы в качестве растрового изображения, а затем выполнение некоторой графической магии с пикселями этой фотографии и вывод результата поверх оригинального изображения страницы.

Еще один образ, который можно представить — это фильтр, помещенный на объектив фотокамеры. Вы видите через объектив камеры внешний мир, измененный эффектом фильтра.

Это, естественно, означает, что при формировании страницы с помощью фильтров затрачивается определенное дополнительное время, но, если они применяются правильно, это минимально повлияет на скорость загрузки сайта.

Кроме того, точно так же, как вы можете наложить сразу несколько фильтров на объектив камеры, вы можете применять на веб-страницах произвольное количество фильтров один за другим для достижения всевозможных эффектов.

Фильтры, определяемые с помощью SVG и CSS

Поскольку фильтры изначально произошли из SVG, существуют различные способы их определения и использования. Непосредственно SVG имеет элемент, который упаковывает определение различных эффектов фильтра, используя синтаксис XML.

Набор фильтров, определяемых через CSS, имеет то преимущество, что при той же графической модели они гораздо проще определяются и их легко использовать в таблице стилей.

Большинство CSS-фильтров может быть выражено в терминах фильтров SVG, и CSS также позволяет ссылаться на фильтр, определенный в SVG.

Разработчики CSS-фильтров потратили немало усилий на то, чтобы упростить использование фильтров для веб-дизайнеров, и поэтому в этой статье будут описаны только фильтры, доступные непосредственно из CSS. Игнорируя фильтры, определяемые через SVG.

Как применять CSS-фильтр

Примечание: описания и примеры, приведенные ниже, используют официальный синтаксис <b>W3C</b>, который рано или поздно будет доступен во всех современных браузерах. Чтобы использовать фильтры в данный момент, вы должны использовать версию свойства «<i>filter</i>» с вендорным префиксом. Но не волнуйтесь, есть простой способ справиться со всем этим, о чем мы расскажем в конце этой статьи.


Использование фильтров из CSS осуществляется с помощью свойства «filter», применяемого к любому видимому элементу страницы. В качестве очень простого примера мы можем написать нечто подобное:

div { +filter: grayscale(100%); }

и тогда все содержимое внутри всех элементов <div> на странице будет окрашено в серые тона. Отлично подходит для создания страницы в стиле телевизионной картинки 40-х годов прошлого века:

Оригинальное изображение
Оригинальное изображение
Изображение после применения фильтра
Изображение после применения фильтра

Большинство фильтров используют определенную форму параметра для регулировки того, насколько интенсивно применяется фильтр.

Так, например, если вы хотите задать, чтобы контент представлял собой что-то среднее между оригинальным цветом и картинкой полностью пропущенной через фильтр серых тонов, вы можете сделать это следующим образом:

div { +filter: grayscale(50%); }
Отфильтрованное на 50% изображение
Отфильтрованное на 50% изображение

Если вы хотите применить сразу несколько различных фильтров один за другим, это просто — поместите их в соответствующем порядке в файле CSS вот так:

div { +filter: grayscale(100%) sepia(100%); }

В этом примере сначала применяется серый фильтр, а затем — эффект сепии. В конечном итоге изображение будет выглядеть вот так:

эффект сепии

Благодаря возможности применять фильтры один за другим, можно добиться очень разных эффектов — все зависит от вашего воображения. Поэкспериментировав, вы можете получить действительно удивительные результаты.

Какие эффекты фильтров доступны через CSS

Таким образом, оригинальный механизм SVG-фильтров является довольно мощным, но в то же время он довольно сложен в использовании. В связи с этим в CSS было введено огромное множество стандартных эффектов фильтра, что делает их использование очень простым.

Давайте рассмотрим каждый из них и разберемся, что они делают.

grayscale(amount)

Этот фильтр переводит цвета входящего изображения в оттенки серого. «amount» указывает, на сколько процентов применяется данный фильтр. Если «amount» равно 100%, то все цвета будут представлены в оттенках серого, если это 0% — цвета остаются неизменными.

Вы можете использовать для определения значения число с плавающей точкой, если предпочитаете обойтись без процентов. То есть, 0 обозначает то же, что и 0%, 1.0 — 100%:

Оригинал
Оригинал
grayscale(100%)
grayscale(100%)

sepia(amount)

Этот фильтр передает цвета с оттенками сепии, как на старых фотографиях. «amount» используется так же, как и для фильтра grayscale.

А именно: 100% делает все цвета полностью представленными в оттенках сепии, меньшие значения позволяют применить эффект не так интенсивно:

Оригинал
Оригинал
sepia(100%)
sepia(100%)

saturate(amount)

Это эффект задает насыщенность цветов, что делает их более яркими. Это крутой эффект, который позволяет сделать фотографии выглядящими, как плакаты или постеры.

Данный эффект также позволяет использовать значение, превышающее 100%, чтобы действительно подчеркнуть насыщенность. Определенно это тот эффект, который может сделать изображения действительно потрясающими!

Оригинал
Оригинал
saturate(10)
saturate(10)

Примечание: В Chrome версии 19, в соответствии со спецификацией W3C, функция saturate() принимает целое значение (без знака процентов) вместо десятичных чисел или процентов. Не волнуйтесь, об этой ошибке известно разработчикам, вскоре она будет исправлена.

hue-rotate(angle)

Этот фильтр задает слегка причудливый цветовой эффект, который может использоваться для получения интересных результатов. Он сдвигает цветовую гамму, в результате чего изображение выглядит совершенно иначе. Представьте себе цветовую гамму от красного до фиолетового, расположенную по кругу.

Этот эффект сдвигает все исходные цвета на определенный угол, который задается параметром «angle«. Это, конечно, упрощенное представление того, что делает этот фильтр, но, надеюсь, вы приблизительно улавливаете логику:

Оригинал
Оригинал
hue-rotate(90deg)
hue-rotate(90deg)

invert(amount)

Этот эффект переворачивает цвета — так что, если параметр «amount» равен 100%, результат будет выглядеть как негатив пленки старого фотоаппарата! Аналогично предыдущим фильтрам, используя значения меньше 100%, мы можем регулировать интенсивность применения фильтра:

Оригинал
Оригинал
invert(100%)
invert(100%)

opacity(amount)

Если вы хотите, чтобы контент выглядел полупрозрачным, этот фильтр — то, что вам нужно. Значение «amount» определяет, насколько прозрачным будет содержимое страницы. Так значение 100% устанавливает полную непрозрачность, то есть изображение на входе будет аналогично выходному изображению.

По мере уменьшения значения параметра изображения становятся более прозрачными, и все менее и менее заметными. Естественно, это означает, что, если они до того перекрывали что-то на странице, эти объекты становятся видимыми.

«amount» 0% означает, что изображение полностью исчезнет — но обратите внимание, вы все равно можете задавать для них отслеживание событий, таких как клик мыши и т.д. Это возможно даже для полностью прозрачных объектов. Что удобно, если вы хотите создать интерактивные области, в которых совсем ничего не будет отображаться.

Этот фильтр работает так же, как свойство «opacity», которое вы уже знаете. Как правило, для свойства CSS «opacity» не применяется аппаратное ускорение, но некоторые браузеры, реализующие фильтры с использованием аппаратного ускорения, для большей производительности ускоряют версию фильтра непрозрачности:

Оригинал
Оригинал
opacity(50%)
opacity(50%)

brightness(amount)

Этот эффект действует, как регулировка яркости в телевизоре. Он изменяет цвета от полностью черного до первоначального цвета пропорционально заданному параметру «amount«.

Если вы установите его на 0%, то не увидите ничего, кроме черного цвета, но по мере увеличения значения к 100% вы будете видеть, как постепенно проявляется оригинальное изображение, пока на 100% вы не увидите сам исходный элемент.

Конечно, вы можете продолжить — установив что-то вроде 200%, вы получите изображение в два раза более яркое, чем оригинал — отличный способ для обработки снимков, сделанных при низкой освещенности!

Оригинал
Оригинал
brightness(140%)
brightness(140%)

contrast(amount)

Еще одна функция управления из телевизора! Этот фильтр корректирует разницу между самыми темными и самыми светлыми частями входного изображения. Если вы используете 0%, в итоге получите черный фон, как и в случае с «brightness», это не слишком интересно.

Однако по мере увеличения значения к 100% в темноте будет проступать исходное изображение, пока на 100% вы его не получите. Для этого эффекта вы также можете выйти за пределы 100%, что увеличит разницу между светлыми и темными цветами еще больше:

Оригинал
Оригинал
contrast(200%)

contrast(200%)

blur(radius)

Если вы хотите сгладить границы контента, вы можете добавить размытие. Это выглядит как классический взгляд через матовое стекло, который раньше был популярным методом съемки кинофильмов.

Этот эффект заставляет все цвета разливаться за пределы тех зон, которые они заполняли в исходном изображении и сливаться с соседними цветами — как будто вы потеряли фокусировку глаза.

Параметр «radius» влияет на то, как много пикселей на экране смешиваются друг с другом. Чем больше его значение, тем сильнее размытие. Ноль, конечно, оставляет изображение без изменений:

Оригинал
Оригинал
blur(10px)
blur(10px)

drop-shadow(shadow)

Хорошо иметь в распоряжении эффект, который дает возможность сделать так, чтобы контент выглядел, будто он расположен на солнце, которое отбрасывает тень на землю позади него. И это, конечно, достигается с помощью фильтра «drop-shadow».

Он делает снимок изображения, переводит его в один цвет, размывает, а затем немного компенсирует результат так, что это выглядит, как тень от исходного контента. Параметр «shadow» на самом деле является немного более сложным, чем просто одно значение. Это ряд значений, разделяемых пробелом — и некоторые значения являются необязательными!

«shadow» задает такие параметры, как расположение тени, степень размытия, цвет тени и т.д. Для получения полной информации о том, что задается значениями параметра «shadow», ознакомьтесь со спецификацией «box-shadow» CSS3 Backgrounds.

Несколько примеров, приведенных ниже, должны дать вам представление о том, какие варианты эффектов доступны с помощью этого фильтра:

drop-shadow(16px 16px 20px black)
drop-shadow(16px 16px 20px black)
drop-shadow(10px -16px 30px purple)
drop-shadow(10px -16px 30px purple)

Это еще одна операция с фильтрами, которая похожа на существующий CSS функционал, доступный через свойство ‘box-shadow’. Использование этого фильтра означает, что в некоторых браузерах вы можете оптимизировать его работу с помощью аппаратного ускорения, как это было описано в разделе «opacity».

Фильтры url-адресов, связанных с SVG

Поскольку фильтры изначально были созданы, как часть SVG, вполне логично, что вы можете укладывать контент с помощью SVG-фильтров. С помощью возможностей, которые на сегодняшний день обеспечивает свойство «filter», это делается очень просто.

Все фильтры SVG определены с помощью атрибута ‘ID‘, который можно использовать, чтобы ссылаться на конкретный эффект фильтра. Таким образом, все, что вам нужно сделать, чтобы использовать любой SVG-фильтр из CSS, это разместить на него ссылку при помощи синтаксиса ‘url’.

Например, SVG-разметка для фильтра может представлять собой примерно следующее:

<filter id=”foo”>...</filter>

А в CSS вы можете разместить такой простой код:

div { +filter: url(#foo); }

И вуаля! Все блоки <div> в документе будут оформлены с применением SVG-фильтра.

custom (ожидается вскоре)

Совсем скоро мы сможем использовать пользовательские фильтры. Это позволит полностью задействовать весь потенциал вашего GPU через использование специального шейдерного языка программирования и создавать совершенно удивительные эффекты, ограниченные только вашей фантазией.

Эта часть спецификации «filter» все еще находится в стадии обсуждения, но как только она будет реализована в большинстве популярных браузеров, мы обязательно подробно ее опишем.

Вопросы производительности

Одним из основных аспектов, о котором заботится каждый веб-разработчик, является производительность веб-страницы или приложения. CSS фильтры являются мощным инструментом визуальных эффектов, но в то же время они могут сказаться на производительности сайта.

Понимание того, что они делают и как это влияет на производительность, имеет важное значение. Особенно если вы хотите, чтобы ваш сайт нормально работал на мобильных устройствах.

Во-первых, не все фильтры одинаковы! На самом деле, большинство фильтров работают быстро на любой платформе и очень незначительно влияют на производительность.

Тем не менее, фильтры, которые выполняют различные виды размытия, как правило, медленнее, чем другие. Это относится к таким эффектам, как ‘blur’ и ‘drop-shadow’. Это, конечно, не означает, что вы не должны их использовать, просто нужно понимать, как они работают.

Когда вы применяете фильтр ‘blur’, для генерации эффекта размытия он смешивает цвета из разных пикселей по всему выходному изображению. Так, скажем, если параметр ‘radius’ равен 2, то для генерации смешанных цветов фильтр должен обрабатывать 2 пикселя в каждом направлении от каждого исходного пикселя.

Так как это делается для каждого исходного пикселя, то автоматически это означает большое количество расчетов. И чем больше радиус, тем больше расчетов. Поскольку ‘blur’ обрабатывает пиксели в каждом из направлений, удвоение радиуса означает, что должно быть обработано в 4 раза больше пикселей.

То есть каждое увеличение радиуса в два раза влечет за собой замедление работы в четыре раза. Фильтр ‘drop-shadow’ содержит эффект ‘blur’ как одну из составляющих частей обработки объектов. Поэтому он ведет себя так же, как и ‘blur’, когда вы изменяете части ‘radius’ и ‘spread’ параметра ‘shadow’.

Однако с ‘blur’ на самом деле не все так плохо, так как на некоторых платформах можно использовать графический процессор для его ускорения. Но это доступно не во всех браузерах.

Если вы сомневаетесь, лучше всего экспериментировать и вывести наименьшее значение ‘radius’, которое дает вам приемлемый визуальный эффект. Такая настройка сделает счастливее ваших пользователей, особенно если они заходят на ваш сайт со смартфона.

Если вы используете ‘url’ фильтры, ссылающиеся на SVG-фильтры, они могут содержать любые произвольные эффекты фильтров, и поэтому также могут работать медленно.

Поэтому постарайтесь точно выяснить, что именно делает этот эффект фильтра, и поэкспериментируйте с мобильными устройствами, чтобы быть уверенным, что с производительностью у вас все в порядке.

Доступность в современных браузерах

На данный момент ряд CSS эффектов «filter» доступны в WebKit-браузерах и Mozilla Firefox. В ближайшее время мы ожидаем того же и в Opera, а также в Internet Explorer 10.

Так как спецификация находится в стадии разработки, некоторые производители браузеров реализовали этот материал с помощью префиксов. Таким образом, в WebKit вам нужно использовать ‘-webkit-filter’, в Mozilla Firefox ‘-moz-filter’. Кроме того следите за версиями, выходящими для других браузеров, по мере их релиза.

Не все браузеры будут поддерживать абсолютно все эффекты фильтров, поэтому набор фильтров будет варьироваться для разных платформ. В настоящее время браузер Mozilla Firefox поддерживает только функцию ‘filter: url()‘ — без вендорного префикса, поскольку ее реализация предваряет другие функции эффектов.

Ниже мы просуммировали основные эффекты CSS фильтров, доступные в различных браузерах, приведя для них приблизительные показатели производительности, когда они реализуются в различном программном обеспечении.

Обратите внимание, что ряд современных браузеров начинают реализовывать их в аппаратных средствах (доступно GPU-ускорение). Когда для них предусмотрена поддержка GPU, для более медленных эффектов производительность будет значительно улучшена. Как обычно, провести тестирование в разных браузерах — это лучший способ оценить их работу.

Эффект фильтра Поддержка браузерами Производительность
grayscale Chrome Очень быстро
Sepia Chrome Очень быстро
Saturate Chrome Очень быстро
hue-rotate Chrome Быстро
Invert Chrome Очень быстро
Opacity Chrome Может работать медленно
brightness Chrome Быстро
contrast Chrome Быстро
Blur Chrome   Медленно без ускорения
drop-shadow Chrome   Может работать медленно
url() Chrome, Mozilla  По-разному, быстро и медленно

Перевод статьи «Understanding CSS Filter Effects» был подготовлен дружной командой проекта Сайтостроение от А до Я.