#35 圖片的 1x, 2x, 3x 是什麼？關於網頁上圖片解析度的處理：HTML <img> srcset、CSS image-set() 與 @media resolution

↓ 今日學習重點 ↓

• 了解向量圖、點陣圖是什麼？

• 了解像素密度 (Pixel Density) 的原理

• 使用 HTML <img>srcset 屬性處理圖片

• 使用 CSS background-imageimage-set() 處理圖片

• 使用 CSS @media-resolution 處理圖片

為什麼我的圖片明明大小沒錯，在較好的螢幕上（例如 apple retina 螢幕）卻顯得糊糊的？

這些都是因為「像素密度 (Pixel Density) 」的緣故，我們在第 15 天的時候有稍微提過，只不過沒有深入探究，今天我們就來好好了解一下，並且學會 HTML 與 CSS 上的處理方法。

延伸閱讀：#15 網頁使用的單位大解析：px、rem、em、%、vw、vh (dvh, lvh, svh)、vmin、vmax

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一、向量圖 vs. 點陣圖

在開始優化圖片前，我們需要了解電腦中圖片檔案的基本知識。
圖片檔案分為 2 種，分別為向量圖與點陣圖。

1. 什麼是向量圖？

常見網頁檔案格式：svg
繪圖軟體檔案格式：esp、ai

向量圖片是由路徑組成，紀錄點與點之間的座標，如有曲線的話會使用貝茲曲線計算。在繪圖軟體中會有控制桿可以控制曲線的彎曲方式。

向量圖背後記錄的是各種點座標的數學運算，所以它放大縮小都不會失真，檔案大小通常也比較小，但缺點是比較難繪製出較細緻的筆觸或材質紋理等。

在網頁上，像 LOGO 與 icon 這種簡易的圖形通常都建議儲存為這種格式。

2. 什麼是點陣圖？

常見網頁檔案格式：
jpg (等同 jpeg)、bmp、png (可透明)、gif (可透明，可含動畫)、webp (可透明，可含動畫)、avif

螢幕的顯示是由很多格子組合起來的，在早期的螢幕上，眼睛湊很近看都能看到一格一格的格子，1 像素 (pixel) 就代表螢幕上的一個格子。

點陣圖片就是由像素組成，將圖片拉大就會看到許多由格子組成的色塊。照片或電腦繪圖因為有大量影像細節，難以用座標與數學運算紀錄，所以通常會儲存為點陣圖，使用許多像素色塊堆疊出整體樣貌。

點陣圖的缺點是當圖片的尺寸放大超過自己本身的大小時，會出現許多格子，明顯看到畫質不好。

BUT！我們開頭說過：
「明明大小沒錯，為何在較好的螢幕上（例如 apple retina 螢幕）卻顯得糊糊的？」

接下來，我們要來了解螢幕上的「像素密度 (Pixel Density) 」，就能解決這個問題了。

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二、像素密度 (Pixel Density) ：1x、2x 與 3x

隨著螢幕面板的科技發展，螢幕能顯示的畫面越來越好，除了顯色能力變好外，解析度也變高了。原本螢幕上的一個格子只能放 1 x 1 個像素（pixel），現在一個格子能夠放入 2 x 2 個，甚至是 3 x 3 個以上。

換言之，像素的密度變高了，所以呈現出來的畫面更細緻，舉個例子：

在 App 與網頁設計中，為了不同「像素密度」會準備不同的圖檔，讓高解析度裝置的使用者下載高解析度的圖片，而低解析度裝置的使用者下載低的就好，這樣可以讓下載速度快一點，達到最佳體驗。

這些圖檔通常稱之為 1x、2x、3x 的圖檔，1x、2x、3x 是 dppx 這個單位的簡寫。目前常見的裝置解析度是 2x，最高能到達 4x。

延伸閱讀：
Resolution by iOS device — iOS Ref
重新認識 Pixel、DPI / PPI 以及像素密度 | INFOLINK Blog
现在手机分辨率这么大，如何写响应式布局？ - 知乎

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了解這點，我們就可以知道開頭的問題是為什麼發生了。

如果我在 2x 的螢幕上放了 1x 的圖，就會像下面這樣，顯得有點模糊，尤其是文字邊緣（不過這要使用 2x 以上的螢幕才看得出來）：

如果想要知道自己的螢幕解析度是多少，可以開開看下面網友做的 Code Pen DEMO 連結：

連結：DPI check

關於螢幕像素密度的相關單位 ppi 、 dpi 、 dppx 的換算關係如下：

1. ppi（Pixels Per Inch） = dpi（Dots Per Inch）

   • ppi 代表每英寸的「像素」數量。
     ppi = pixels / inch (對角線)

   • dpi 代表每英寸的「點」數量。
     在螢幕上「點」代表像素，所以等於 ppi，但是在印刷中由它的機械結構決定的。
     dpi = ppi = pixels / inch (對角線)

2. dppx（Dots Per Pixel）

   • dppx 代表每 CSS 像素中包含的物理像素數量。
     dppx = pixels / CSS pixel

如果覺得算數很麻煩，沒關係。
在 CSS 中，我們只要知道 1x、2x、3x 的觀念，使用 dppx 這個單位就足夠了！

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三、HTML/CSS 實作 DEMO

1. HTML <img>srcset

使用 HTML 的 <img>srcset 屬性就能很輕易地依據使用者裝置切換對應像素密度的圖片，不同密度的圖片使用逗號隔開，語法如下：

<img srcset="1x圖檔連結 1x,
             2x圖檔連結 2x,
             3x圖檔連結 3x">

DEMO：1x vs. Current dppx: HTML srcset

我發現使用這種方式，圖片比較容易被瀏覽器快取住（瀏覽器為了讓讀取速度快一點，存下之前載過的圖片，不重新再拿一次圖片），所以如果你使用雙螢幕測試，直接來回切換螢幕可能不會馬上變化。

延伸閱讀：[教學] 如何使用 img srcset 讓圖片在 RWD 網頁顯示適當解析度 - Shubo 的程式開發筆記

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2. CSS background-image 的 image-set()

還有一種方法，那就是 CSS 中 background-image 的 image-set() ，詳細語法如下：

.img-set{
    background-image: image-set(
        url("1x圖檔連結") 1x,
        url("2x圖檔連結") 2x,
        url("3x圖檔連結") 3x);
}

DEMO：1x vs. Current dppx: CSS image-set()

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3. CSS @mediamin-resolution / max-resolution

最後一種方式，是使用 CSS Media Queries 的新屬性：min-resolution 或 max-resolution ，語法如下：

.img-set{
    @media screen and (min-resolution: 1x) {
        background-image: url("1x圖檔連結");
    }
    @media screen and (min-resolution: 2x) {
        background-image: url("2x圖檔連結");
    }
    @media screen and (min-resolution: 3x) {
        background-image: url("3x圖檔連結");
    }
}

DEMO：1x vs. Current dppx: CSS @media resolution

Media Queries 的 resolution 屬性，除了使用 1x、2x、3x 作為單位，也可以使用 dppx、dpi、dpcm 作為單位。此外，除了運用在螢幕上，也可以運用在列印上。

延伸閱讀：resolution - CSS: Cascading Style Sheets | MDN

另外，還有一個寫法是 -webkit-device-pixel-ratio ，它也可以達到一樣的效果，但是它並非標準寫法，MDN 建議還是使用 resolution 的寫法。

延伸閱讀：-webkit-device-pixel-ratio - CSS：級聯樣式表 |MDN

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四、DEBUG

1. 使用 JS 取得像素密度 (Pixel Density)

如果想要知道自己的螢幕解析度是多少，還可以使用 JS 取得當前裝置的 dppx，語法如下：

window.devicePixelRatio;

延伸閱讀：Window: devicePixelRatio property - Web APIs

最快的實測方式，就是打開瀏覽器的開發者模式，在 console 面板把這行打上去，以 Chrome 為例：

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2. 使用開發者工具查看實際下載的圖片

如果想要知道網頁實際下載的是哪一張圖片，可以打開瀏覽器的開發者模式，切到 Network 頁籤，然後清除紀錄，再重新整理頁面（在重整按鈕上按右鍵可清除快取），觀察總共載入了哪些東西。

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