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使用謹慎的硬件加速度
>使用GPU可以提高動畫的質(zhì)量
>
>可以與CSS過渡一起使用硬件加速度?通過使用“變換”屬性,您可以觸發(fā)GPU呈現(xiàn)過渡,從而產(chǎn)生更順暢,更有效的動畫。
優(yōu)化用于硬件加速的CSS代碼涉及使用“轉(zhuǎn)換”屬性觸發(fā)GPU進行渲染動畫。避免過度使用硬件加速度也很重要,因為這可能導致功耗增加。此外,在各種設(shè)備和瀏覽器上測試您的網(wǎng)站或應用程序可以幫助確保兼容性。
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CSS動畫的硬件加速介紹

Feb 23, 2025 am 08:38 AM

CSS動畫的硬件加速介紹

在過去的幾年中,我們經(jīng)常聽到有關(guān)硬件加速度以及它如何有助于改善網(wǎng)頁上的動畫,即使在移動瀏覽器上也使它們變得既友善又光滑。但是我認為許多經(jīng)驗不足的開發(fā)人員不知道硬件加速度的工作原理以及我們?nèi)绾握_使用它來使動畫發(fā)光。

>

>術(shù)語本身聽起來像是過于復雜的,接近更高的數(shù)學。在本文中,我將闡明此主題,并演示如何在您的前端項目中使用此技術(shù)。

鑰匙要點

硬件加速度可以顯著提高CSS動畫的質(zhì)量,使其更順暢,更有效,尤其是在移動瀏覽器上。這是通過將渲染過程卸載到GPU(圖形處理單元)來實現(xiàn)的,該過程更好地用于此類任務(wù)。 CSS變換是對GPU友好的屬性,可用于避免昂貴的重新粉刷操作。 “變換黑客”也可以用來強制迫使元素在動畫開始之前在GPU中渲染,從而觸發(fā)硬件加速度。
    >應該謹慎使用硬件加速度,因為它可能導致內(nèi)存問題,尤其是在移動設(shè)備上。由于GPU和CPU的不同渲染機制,它也可能影響字體抗縮放。
  • >已引入“ Will-Change”屬性,以告知瀏覽器哪些屬性將要更改,以便瀏覽器可以事先進行相應的優(yōu)化。但是,并非所有瀏覽器都支持此屬性。
  • 我為什么要關(guān)心?
  • >
  • >讓我們看一個簡單的動畫示例,其中包含幾個堆疊在彼此的球(也就是說,在z軸上,看起來像一個球)。目的是用動畫移動這組球。最簡單的方法是調(diào)整左和頂部屬性。我們可以使用JavaScript執(zhí)行此操作,但是我們將使用CSS動畫。請注意,我不包括任何供應商前綴,但您應該使用諸如autoprefixer之類的東西來確保完全兼容。
  • >
這是一個實時演示,它使用按鈕使用JavaScript啟動動畫:

>請參閱codepen上的sitepoint(@sitepoint)的鋼筆與頂部/左屬性重疊的球。

>單擊“啟動動畫”按鈕后,您會注意到,即使在桌面瀏覽器上,動畫看起來也不是非常平滑的。如果您在移動設(shè)備上測試動畫,則會發(fā)現(xiàn)它遠非60fps。為了解決此問題,我們可以使用Translate()函數(shù)使用CSS變換,而不是對頂部和左值進行動畫。

<span><span>.ball-running</span> {
</span>  <span>animation: run-around 4s infinite;
</span><span>}
</span>
<span><span>@keyframes run-around</span> {
</span>  <span>0%: {
</span>    <span>top: 0;
</span>    <span>left: 0;
</span>  <span>}
</span>
  <span>25% {
</span>    <span>top: 0;
</span>    <span>left: 200px;
</span>  <span>}
</span>
  <span>50% {
</span>    <span>top: 200px;
</span>    <span>left: 200px;
</span>  <span>}
</span>
  <span>75% {
</span>    <span>top: 200px;
</span>    <span>left: 0;
</span>  <span>}
</span><span>}</span>
在下面的演示中嘗試以上代碼:

請參閱用codepen上的sitepoint(@sitepoint)的CSS變換的CSS轉(zhuǎn)換的筆動畫。

現(xiàn)在,動畫很好。偉大的!那么為什么這會有所幫助呢?好吧,與左和頂部屬性的動畫不同,CSS變換不會引起重新粉刷。讓我們看一下動畫執(zhí)行期間Chrome Devtools中的時間軸面板:

CSS動畫的硬件加速介紹

>在左和頂級示例中,我們可以在每個動畫步驟中看到綠色條。這是一個昂貴的重新粉刷操作。動畫幀速率小于60fps,我們始終旨在使動畫變得平穩(wěn)。

現(xiàn)在查看CSS轉(zhuǎn)換的時間表:>

如您所見,動畫期間沒有綠色條。>

> Chrome的DevTools中可用的另一個功能以跟蹤重新粉刷過程是“啟用油漆閃爍”。您可以通過打開DevTools,鍵入ESC鍵,然后選擇“渲染”選項卡來找到此選項。當打開此功能時,綠色框(即油漆矩形)將出現(xiàn)在重新粉刷的區(qū)域周圍。在左和頂部的示例中,球有一個用于整個動畫過程的綠色盒子,指示重新涂片。CSS動畫的硬件加速介紹

另一方面,在CSS轉(zhuǎn)換示例中,油漆矩形僅顯示在第一個也是最后一個動畫幀上。

>那么,如何確切地改變沒有重新粉的動畫?基本答案是,CSS變換直接出現(xiàn)在使用硬件加速度的GPU

內(nèi)存中,從而避免了軟件渲染。讓我們更詳細地看一下。CSS動畫的硬件加速介紹

硬件加速度的工作方式

>瀏覽器收到頁面標記時,它將其解析以構(gòu)建DOM樹。 DOM樹和CSS允許瀏覽器構(gòu)建渲染樹。渲染樹由渲染對象組成 - 頁面上要渲染的元素。每個渲染對象都分配給圖形層。每層都將其上傳到GPU作為紋理。這里的訣竅是,該層可以在不重新粉刷的情況下在GPU中轉(zhuǎn)換,就像3D圖形一樣。這些轉(zhuǎn)換是由單獨的合成過程進行的。您可以在此處找到有關(guān)Chrome中構(gòu)圖的更多信息。

> 在我們的示例中,CSS變換創(chuàng)建了一個可以直接在GPU中轉(zhuǎn)換的新復合層。 Chrome的DevTools允許使用“顯示層邊框”選項查看復合層。每個復合層都有一個橙色邊框。

我們與CSS轉(zhuǎn)換的球具有橙色邊界,并移動到單獨的復合層:

CSS動畫的硬件加速介紹

在這一點上,您可能會問:瀏覽器何時創(chuàng)建一個單獨的復合層?

在以下情況下這樣做:

>

對于3D或透視CSS變換(在我們的示例中)
    >
  • elements
  • 使用CSS過濾器
  • 對于一個元素,該元素與提取到復合??層的另一個元素重疊(例如,使用z index)
  • >
  • 您可能會在想,‘堅持下去。此示例使用2D翻譯,而不是3D變換。你是對的。這就是為什么有兩個額外的重新粉刷操作 - 在我們的時間表中動畫過程的開始和結(jié)束時。

CSS動畫的硬件加速介紹3D和2D變換之間的區(qū)別在于3D變換使瀏覽器事先創(chuàng)建一個單獨的復合層,而2D變換則可以飛行。在動畫開始時,創(chuàng)建了一個新的復合層,并將紋理加載到GPU上,該GPU啟動重新粉刷。然后,動畫由GPU中的合成器執(zhí)行。動畫完成后,將刪除附加的復合層,從而導致另一個重新粉刷的操作。

> gpu

中的渲染元素

并非所有CSS屬性上的元素都可以直接在GPU中處理。僅支持以下屬性:

>變換

    不透明度
  • >過濾
  • 為了確保獲得平滑,高質(zhì)量的動畫的最佳機會,我們應該始終嘗試使用這些gpu友好的屬性。
  • 強迫要在gpu
中渲染的元素 在某些情況下,即使在動畫開始之前,也可能需要在GPU中呈現(xiàn)一個元素。這有助于避免由新層創(chuàng)建引起的首次重新粉刷操作。為了實現(xiàn)這一目標,所謂的“轉(zhuǎn)型黑客”可能會派上用場。

>

>這是讓瀏覽器知道我們要執(zhí)行3D變換。這使得瀏覽器創(chuàng)建一個單獨的圖層并事先將元素移至GPU,從而觸發(fā)硬件加速度。 由于其背后的另一個元素的重新粉刷過于昂貴時,此技術(shù)也很有用。讓我們回到第一個示例,然后稍微更改它,以便它包含一個單個球和一個使用CSS濾鏡模糊的背景圖像的容器。球具有左側(cè)和頂部特性的動畫。

請參閱codepen上的sitepoint(@sitepoint)用頂部/左屬性的球動畫。

<span><span>.ball-running</span> {
</span>  <span>animation: run-around 4s infinite;
</span><span>}
</span>
<span><span>@keyframes run-around</span> {
</span>  <span>0%: {
</span>    <span>top: 0;
</span>    <span>left: 0;
</span>  <span>}
</span>
  <span>25% {
</span>    <span>top: 0;
</span>    <span>left: 200px;
</span>  <span>}
</span>
  <span>50% {
</span>    <span>top: 200px;
</span>    <span>left: 200px;
</span>  <span>}
</span>
  <span>75% {
</span>    <span>top: 200px;
</span>    <span>left: 0;
</span>  <span>}
</span><span>}</span>
>再次,球運動是生干的。發(fā)生這種情況是因為每個重新粉刷的操作都由于背景模糊。

現(xiàn)在,讓我們將轉(zhuǎn)換hack添加到容器中。

>

>請參閱codepen上的sitepoint(@sitepoint)的硬件加速的左/頂部屬性。

結(jié)果還不錯,動畫效果很好。為什么?因為現(xiàn)在變模的價格昂貴的背景已移至另一個復合層,并且每個動畫步驟的重新粉刷都很便宜。

>

使用謹慎的硬件加速度

>沒有免費的。有一些與硬件加速有關(guān)的問題。

>

內(nèi)存
最重要的問題與內(nèi)存有關(guān)。為GPU加載太多紋理可能會導致內(nèi)存問題。這在移動設(shè)備上確實至關(guān)重要,甚至可能崩潰移動瀏覽器。介意后果,不要為頁面上的每個元素使用硬件加速度。

>字體渲染

GPU的渲染會影響字體抗疊疊。發(fā)生這種情況是因為GPU和CPU具有不同的渲染機制。因此,即使您在動畫結(jié)束時關(guān)閉硬件加速度,在動畫過程中將顯示文本模糊。您可以在基思·克拉克(Keith Clark)的這篇文章中閱讀有關(guān)字體渲染問題的更多信息。
不久的將來

>使用“變換黑客”創(chuàng)建單獨的復合層的必要性很麻煩。瀏覽器絕對應該提供一種直接的方法來實現(xiàn)這一目標。這就是為什么引入了Will-Change屬性的原因。此功能使您可以通知瀏覽器哪些屬性將要更改,因此瀏覽器可以事先進行相應的優(yōu)化。這是一個告知瀏覽器的示例,將更改轉(zhuǎn)換屬性:>

不幸的是,并非所有瀏覽器都支持Will-Change。您可以在以下資源中了解有關(guān)Will-Change的更多信息:

<span><span>.ball-running</span> {
</span>  <span>animation: run-around 4s infinite;
</span><span>}
</span>
<span><span>@keyframes run-around</span> {
</span>  <span>0%: {
</span>    <span>top: 0;
</span>    <span>left: 0;
</span>  <span>}
</span>
  <span>25% {
</span>    <span>top: 0;
</span>    <span>left: 200px;
</span>  <span>}
</span>
  <span>50% {
</span>    <span>top: 200px;
</span>    <span>left: 200px;
</span>  <span>}
</span>
  <span>75% {
</span>    <span>top: 200px;
</span>    <span>left: 0;
</span>  <span>}
</span><span>}</span>
> CSS Will-Crange屬性的簡介nick salloum

您需要了解的有關(guān)CSS Will-Crange屬性的所有信息。
  • 結(jié)論
  • 總結(jié)我們涵蓋的內(nèi)容:

>使用GPU可以提高動畫的質(zhì)量

在每個設(shè)備上,GPU渲染的動畫應為60fps >

使用gpu友好的CSS屬性

    >了解如何使用“變換黑客”強制構(gòu)成在GPU中渲染的元素。
  • 如果您使用了這些技術(shù)或有任何反饋,請隨時提供您的評論。

    經(jīng)常詢問有關(guān)硬件加速和CSS動畫的問題

    > GPU在硬件加速CSS動畫中的作用是什么?它負責渲染圖形和圖像處理。當CSS動畫被硬件加速時,GPU接管了中央處理單元(CPU)渲染動畫的任務(wù)。由于GPU專門設(shè)計用于處理此類任務(wù),因此這會導致更流暢,更快,更有效的動畫。

    >

    >硬件加速如何改善CSS動畫的性能?通過從CPU到GPU的某些圖形處理任務(wù)來卸載CSS動畫。這使CPU可以專注于其他任務(wù),從而提高網(wǎng)站或應用程序的整體性能。此外,GPU可以更好地處理圖形任務(wù),從而使動畫更順暢,更有效??梢源蟠筇岣咝阅?,存在潛在的缺點。主要問題之一是兼容性問題。并非所有設(shè)備或瀏覽器都支持硬件加速度,這可能導致不一致的用戶體驗。此外,過度使用硬件加速可能會導致功耗增加,這可能是移動設(shè)備的問題。

    >

    >我如何啟用CSS動畫的硬件加速度?

    啟用CSS動畫的硬件加速度可以通過在CSS代碼中使用“變換”屬性來完成。該屬性觸發(fā)GPU接管動畫的渲染。例如,您可以使用'transform:transforatez(0)'或'變換:旋轉(zhuǎn)(0deg)'來啟用硬件加速度。

    哪種類型的CSS動畫最大程度地從硬件加速器中受益? > CSS動畫涉及復雜的圖形任務(wù),例如3D變換,過渡和關(guān)鍵幀動畫,可以從硬件加速度中受益匪淺。當通過CPU處理時,這些任務(wù)可能是資源密集的,但是GPU可以更有效地處理它們,從而產(chǎn)生更順暢的動畫。

    >在使用硬件加速CSS動畫時,我如何確保兼容性? ??>要確保使用硬件加速CSS動畫時的兼容性,在各種設(shè)備和瀏覽器上測試您的網(wǎng)站或應用程序很重要。您還可以在CSS代碼中使用后備為不支持硬件加速的設(shè)備或瀏覽器提供替代動畫。

    >

    >可以與CSS過渡一起使用硬件加速度?通過使用“變換”屬性,您可以觸發(fā)GPU呈現(xiàn)過渡,從而產(chǎn)生更順暢,更有效的動畫。

    >

    >硬件加速度如何影響移動設(shè)備上的電池壽命?盡管硬件加速可以提高CSS動畫的性能,但它也可以增加功耗,從而可能影響移動設(shè)備上的電池壽命。在使用硬件加速時,在性能和功耗之間取得平衡很重要。

    >我可以將硬件加速器用于2D動畫嗎?

    是的,可以將硬件加速器用于2D動畫。通過在CSS代碼中使用“變換”屬性,您可以觸發(fā)GPU渲染動畫,從而產(chǎn)生更順暢,更有效的動畫。

    >

    >如何優(yōu)化我的CSS代碼以進行硬件加速度? >

    優(yōu)化用于硬件加速的CSS代碼涉及使用“轉(zhuǎn)換”屬性觸發(fā)GPU進行渲染動畫。避免過度使用硬件加速度也很重要,因為這可能導致功耗增加。此外,在各種設(shè)備和瀏覽器上測試您的網(wǎng)站或應用程序可以幫助確保兼容性。

以上是CSS動畫的硬件加速介紹的詳細內(nèi)容。更多信息請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章!

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