巧用 CSS 把图片马赛克化

一、image-rendering 介绍

CSS 中有一个有趣的特性叫 image-rendering，它可以通过算法来更好地显示被缩放的图片。

假设我们有一张尺寸较小的二维码截图（下方左），将其放大 10 倍后图像会被虚化（下方右）：

这时给放大的图片加上 image-rendering: pixelated 的特性，CSS 会通过算法将其像素化展示，使其图像轮廓具有更锐利的边缘：

该特性非常适合应用在色彩单一、轮廓分明、需要被放大的图片上，可以营造出一种伪矢量的既视感（减少放大后的失真）。

对于色彩丰富、细节较多的照片，image-rendering: pixelated 使用后会营造出一种马赛克的外观：

这离本文标题所希望实现的马赛克效果还有段距离 —— 目前图片需要被放大后才能显示出效果，而我们希望能在保有原图尺寸的基础上，给图片覆盖等尺寸马赛克。

然而 image-rendering 特性对尺寸未发生缩放的元素是不会生效的。

二、踩坑等尺寸马赛克的实现

等尺寸马赛克的原理相当于先把一张照片模糊化，然后再经过锐化算法处理得到各种小方格。

image-rendering: pixelated 帮我们实现了“锐化”的步骤，我们得想想怎么实现“模糊”。

首先使用滤镜的模糊方案是行不通的，因为 image-rendering 和图像缩放系数强相关，所以应当思考可以怎样利用图片的缩放能力。

这里得说一句，WEB 上的图片像极了 Photoshop 里的智能对象 —— 你可以任意修改它的尺寸（例如放大很多倍让其变模糊），但最后再把图片改回原本的大小时，图片会变回原来的样子（没有任何失真）。

如何保留图片放大后的“模糊”信息，是优先需要解决的问题。

聪明的小伙伴已经想到了可以尝试使用 canvas 来处理，毕竟 canvas 可以轻松获取、绘制图像，且绘制出来的图像信息是纯数据的，而非图形对象（Image），故经其放大绘制的图片数据再进行缩小绘制（到原尺寸）会失真（这正好是我们所希望发生的）。

但这里也存在一些坑：

• 外部图像通过 image-rendering: pixelated 算法处理后显示的信息，canvas 是无法拿到的，因为那是显示层的东西。canvas 拿到的依旧是未经锐化的、模糊的原生图像内容；
• canvas 本身如果没有缩放的话，给 canvas 添加 image-rendering: pixelated 没有任何意义。

这意味着你无法把图片在 canvas 外面放大锐化，然后再写入 canvas 去缩小绘制（并不断迭代处理）来得到锐化后的原尺寸图片。

三、有趣的 canvas 拉伸

在解决上述问题时，我们先来看看 canvas 一个有趣的特性。

如果我们在 canvas 标签里定义了宽高：

<canvas width="100" height="50" ></canvas>

同时又给 canvas 在样式中定义了另一个宽高：

canvas {
  width: 200px;
  height: 200px;
}

那么 canvas 会以哪个尺寸来显示呢？

答案是以 CSS 的尺寸来显示，但画布的内容尺寸会以画布标签内定义的宽高为准。这意味着虽然我们看到的是 200px * 200px 的画布，但它的内容实际被拉伸了（宽被拉伸了 2 倍，高被拉伸了 4 倍）。

注：左边为画布，右边为原图

这也是 canvas 作为可替换元素的一个特性 —— CSS 无法修改其内容。试想一下，如果 CSS 可以动态地修改 canvas 内容的尺寸，意味着 canvas 的内容会被裁剪掉一部分，或者多出来一部分空白区域，这显然是不可取的。所以 canvas 在保留内容完整的前提下，整体伸缩到样式规定尺寸，是合理的浏览器行为。

利用 canvas 的这个特性，我们可以这样来实现等尺寸马赛克：

• 创建一个画布，通过样式规定好其宽高，并设置 image-rendering: pixelated 特性；
• 计算图片最佳展示尺寸（以类似 background-size: contain 的形式展示）；
• 将画布的宽高（非样式）设置为样式宽高的 1/N；
• 绘制图像，绘制的图像宽高为最佳展示尺寸的 1/N。

如此一来，我们实际绘制了一个尺寸仅为最佳尺寸 1/N 的图像，再通过 canvas 的 N 倍放大又变回了视觉上的最佳尺寸。图像因为走的 canvas 绘制，所以放大回最佳尺寸后会保持模糊，从而满足了 image-rendering 的匹配需求。

注：这里提到的“最佳尺寸”，指的是步骤 2 里“确保完整展示图像”所对应的最佳尺寸，而非图片原生尺寸。

四、代码实现

我们按照上方步骤来书写对应代码，当然我们希望灵活一些，例如上述的 N 可以由用户自定义。另外本章的代码可以在 Github 上获取。

HTML 部分

主要为选择图片的 <input> 控件、画布、方便画布获取图像的 <img>、供用户自定义缩放倍数的文本框、执行按钮：

  <input id="file" type="file" accept="image/*" />
  <canvas id="canvas"></canvas>
  <img id="img-raw" />
  <label for="compress-times">压缩倍数：</label>
  <input id="compress-times" type="number" value="12">
  <button>马赛克化</button>

CSS 部分

我们需要通过样式规定好画布的外观尺寸，并配置 image-rendering: pixelated 特性。另外 <img> 标签只是一个传递用户所选图片到画布的中介，可以直接隐藏：

    canvas {
      display: block;
      border: gray solid 1px;
      width: 600px;
      height: 600px;
      image-rendering: pixelated;
    }

    img {
      display: none;
    }

JS 部分

    let imgBlobUrl;
    const file = document.getElementById('file');
    const img = document.getElementById('img-raw');
    const compressTimes = document.getElementById('compress-times');
    const defaultCompressTimes = compressTimes.value | 0;
    const canvas = document.getElementById('canvas');
    const button = document.querySelector('button');

    const boundingRect = canvas.getBoundingClientRect();
    const ctx = canvas.getContext('2d');
    const canvas_w = boundingRect.width;
    const canvas_h = boundingRect.height;

    // 以 background-size: contain 形式设置图片尺寸
    function matchImgSizeToCanvas(imgElem = img) {
      let w = imgElem.width;
      let h = imgElem.height;
      if (w > canvas_w || h > canvas_h) {
        let radio = Math.max(h / canvas_h, w / canvas_w);
        radio = Number(radio.toFixed(2));
        imgElem.width = parseInt(w / radio);
        imgElem.height = parseInt(h / radio);
      }
    }

    // 绘制 1/N 大小的图像，画布宽高属性设为样式宽高的 1/N，从而实现画布内容的 N 倍放大
    function run() {
      let ct = parseInt(compressTimes.value) || defaultCompressTimes;
      canvas.width = parseInt(canvas_w / ct);
      canvas.height = parseInt(canvas_h / ct);
      ctx.drawImage(img, 0, 0, parseInt(img.width / ct), parseInt(img.height / ct));
    }

    function cleanCanvas() {
      ctx.clearRect(0, 0, canvas_w, canvas_h);
    }

    function reset() {
      img.removeAttribute('width');
      img.removeAttribute('height');
      cleanCanvas();
      matchImgSizeToCanvas(img);
      run();
    }

    file.addEventListener('change', function (e) {
      window.URL.revokeObjectURL(imgBlobUrl);
      const picFile = this.files[0];
      imgBlobUrl = window.URL.createObjectURL(picFile);
      img.onload = function init() {
        reset();
      }
      img.src = imgBlobUrl;
    }, false);

    button.addEventListener('click', reset, false);

执行效果：

五、马赛克插件封装

通过上方示例我们学习了如何利用 canvas 特性来设计等尺寸的马赛克效果，现在我们尝试把该功能封装为一个简易插件，可以让页面上的图片列表一键马赛克化。

插件的实现方案也很简单 —— 用户点击按钮时，往图片容器上插入一个和容器等尺寸的画布（尺寸通过样式设置），再绘制覆盖画布的图像，并缩小画布的宽高属性来放大画布内容：

插件脚本

/** @file mosaic.js **/

class Mosaic {
    constructor(url, container, options = {}) {
        if (typeof container === 'string') {
            container = document.querySelector(container);
        }

        if (!url || !container?.style) {
            console.error('参数不正确');
        }

        this.url = url;
        this.options = options;
        this.container = container;

        this.init();
    }
    init() {
        const img = new Image();
        const canvas = document.createElement('canvas');
        canvas.style.position = 'absolute';
        canvas.style.zIndex = 999;
        canvas.style.imageRendering = 'pixelated';
        this.img = img;
        this.canvas = canvas;
        this.ctx = canvas.getContext('2d');
        const containerBoundingRect = this.container.getBoundingClientRect();
        const container_w = containerBoundingRect.width;
        const container_h = containerBoundingRect.height;

        // 通过样式初始化画布尺寸为容器尺寸
        canvas.style.width = container_w + 'px';
        canvas.style.height = container_h + 'px';

        img.onload = () => {
            this.run(container_w, container_h);
        }

        img.src = this.url;
    }
    run(w, h) {
        // 缩小倍数，可以由参数传入，默认为 12
        const compressTimes = parseInt(this.options.compressTimes) || 12;
        let compress_w = parseInt(w / compressTimes);
        let compress_h = parseInt(h / compressTimes);
        // 修改画布尺寸属性为 1/缩小倍数
        this.canvas.width = compress_w;
        this.canvas.height = compress_h;
        // 绘制图片覆盖缩小后的画布
        this.ctx.drawImage(this.img, 0, 0, compress_w, compress_h);
        this.container.prepend(this.canvas);
        this.img = null;
    }
    remove() {
        this.container.removeChild(this.canvas);
        this.canvas = null;
    }
}

export default Mosaic;

插件使用页

/** @file plugin-demo.html **/
<head>
  <style>
    ul {
      list-style: none;
      margin: 0;
      padding: 0;
    }

    li {
      float: left;
      line-height: 0;
      margin: 0 20px 20px 0;
    }

    li>img {
      max-height: 180px;
    }

    div {
      display: block;
      clear: both;
    }
  </style>
</head>

<body>
  <ul>
    <li><img src="./assert/0.png" /></li>
    <li><img src="./assert/1.png" /></li>
    <li><img src="./assert/2.png" /></li>
    <li><img src="./assert/3.png" /></li>
  </ul>
  <div>
    <button id="generate">铺上马赛克</button>
    <button id="remove">移除马赛克</button>
  </div>

  <script type="module">
    import Mosaic from './mosaic.js';

    let liElems = document.querySelectorAll('li');
    let mosaicList = [];

    document.querySelector('#generate').onclick = () => {
      remove();
      for (let i = 0; i < liElems.length; i++) {
        let liElem = liElems[i];
        let url = liElem.querySelector('img').src;
        let mosaic = new Mosaic(url, liElem);
        mosaicList.push(mosaic);
      }
    }

    function remove() {
      mosaicList.forEach((mosaic) => {
        mosaic.remove();
      });
      mosaicList.length = 0;
    }

    document.querySelector('#remove').onclick = remove;

  </script>
</body>

执行效果：

以上便是本文全部内容，相关代码可以在 Github 上获取。

希望能令你有所收获，共勉~