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em/px/rem/vh/vw设备像素、css像素、设备独立像素、dpr、ppi

nanyue 2024-10-22 13:06:04 技术文章 4 ℃

介绍

传统的项目开发中，我们只会用到px、%、em这几个单位，它可以适用于大部分的项目开发，且拥有比较良好的兼容性

从CSS3开始，浏览器对计量单位的支持又提升到了另外一个境界，新增了rem、vh、vw、vm等一些新的计量单位

利用这些新的单位开发出比较良好的响应式页面，适应多种不同分辨率的终端，包括移动设备等

单位

在css单位中，可以分为长度单位、绝对单位，如下表所指示

CSS单位
相对长度单位	em、ex、ch、rem、vw、vh、vmin、vmax、%
绝对长度单位	cm、mm、in、px、pt、pc

这里我们主要讲述px、em、rem、vh、vw

1、px：相对长度单位。像素px是相对于显示器屏幕分辨率而言的。

2、em：相对长度单位。基准点为父节点字体的大小，即相对于当前对象内文本的字体尺寸（继承父节点字体大小）。如当前对行内文本的字体尺寸未被人为设置，则相对于浏览器的默认字体尺寸( 16px )。

3、rem：相对长度单位。r’是“root”的缩写，相对于根元素<html>的字体大小。

4、vh and vw：相对于视口的高度和宽度，而不是父元素的（CSS百分比是相对于包含它的最近的父元素的高度和宽度）。

5、vmin and vmax：关于视口高度和宽度两者的最小值或者最大值。

6、pt 设备像素（物理像素）

7、dpr = 设备像素 / 设备独立像素

8、ppi 每英寸像素，值越大，图像越清晰

px

px，表示像素，所谓像素就是呈现在我们显示器上的一个个小点，每个像素点都是大小等同的，所以像素为计量单位被分在了绝对长度单位中

有些人会把px认为是相对长度，原因在于在移动端中存在设备像素比，px实际显示的大小是不确定的

这里之所以认为px为绝对单位，在于px的大小和元素的其他属性无关

em

em是相对长度单位。相对于当前对象内文本的字体尺寸。如当前对行内文本的字体尺寸未被人为设置，则相对于浏览器的默认字体尺寸（1em = 16px）

为了简化 font-size 的换算，我们需要在css中的 body 选择器中声明font-size= 62.5%，这就使 em 值变为 16px*62.5% = 10px

这样 12px = 1.2em, 10px = 1em, 也就是说只需要将你的原来的px 数值除以 10，然后换上 em作为单位就行了

特点：

em 的值并不是固定的
em 会继承父级元素的字体大小
em 是相对长度单位。相对于当前对象内文本的字体尺寸。如当前对行内文本的字体尺寸未被人为设置，则相对于浏览器的默认字体尺寸
任意浏览器的默认字体高都是 16px

举个例子

<div class="big">
    我是14px=1.4rem<div class="small">我是12px=1.2rem</div>
</div>

样式为

<style>
    html {font-size: 10px;  } /*  公式16px*62.5%=10px  */  
    .big{font-size: 1.4rem}
    .small{font-size: 1.2rem}
</style>

这时候.big元素的font-size为14px，而.small元素的font-size为12px

rem

rem，相对单位，相对的只是HTML根元素font-size的值

同理，如果想要简化font-size的转化，我们可以在根元素html中加入font-size: 62.5%

html {font-size: 62.5%;  } /*  公式16px*62.5%=10px  */

这样页面中1rem=10px、1.2rem=12px、1.4rem=14px、1.6rem=16px;使得视觉、使用、书写都得到了极大的帮助

特点：

rem单位可谓集相对大小和绝对大小的优点于一身
和em不同的是rem总是相对于根元素，而不像em一样使用级联的方式来计算尺寸

vh、vw

vw ，就是根据窗口的宽度，分成100等份，100vw就表示满宽，50vw就表示一半宽。（vw 始终是针对窗口的宽），同理，vh则为窗口的高度

这里的窗口分成几种情况：

在桌面端，指的是浏览器的可视区域
移动端指的就是布局视口

像vw、vh，比较容易混淆的一个单位是%，不过百分比宽泛的讲是相对于父元素：

对于普通定位元素就是我们理解的父元素
对于position: absolute;的元素是相对于已定位的父元素
对于position: fixed;的元素是相对于 ViewPort（可视窗口）

总结

px：绝对单位，页面按精确像素展示

em：相对单位，基准点为父节点字体的大小，如果自身定义了font-size按自身来计算，整个页面内1em不是一个固定的值

rem：相对单位，可理解为root em, 相对根节点html的字体大小来计算

vh、vw：主要用于页面视口大小布局，在页面布局上更加方便简单

设备独立像素dpr、ppi

像素背景

在css中我们通常使用px作为单位，在PC浏览器中css的1个像素都是对应着电脑屏幕的1个物理像素

这会造成一种错觉，我们会认为css中的像素就是设备的物理像素

但实际情况却并非如此，css中的像素只是一个抽象的单位，在不同的设备或不同的环境中，css中的1px所代表的设备物理像素是不同的

当我们做移动端开发时，同为1px的设置，在不同分辨率的移动设备上显示效果却有很大差异

这背后就涉及了css像素、设备像素、设备独立像素、dpr、ppi的概念

像素介绍

设备像素指的是物理像素，一般手机的分辨率指的就是设备像素，一个设备的设备像素是不可变的。

css像素和设备独立像素是等价的，不管在何种分辨率的设备上，css像素的大小应该是一致的，css像素是一个相对单位，它是相

对于设备像素的，一个css像素的大小取决于页面缩放程度和dpr的大小。

dpr指的是设备像素和设备独立像素的比值，一般的pc屏幕，dpr=1。在iphone4时，苹果推出了retina屏幕，它的dpr

为2。屏幕的缩放会改变dpr的值。

ppi指的是每英寸的物理像素的密度，ppi越大，屏幕的分辨率越大。

CSS像素

CSS像素（css pixel, px）: 适用于web编程，在 CSS 中以 px 为后缀，是一个长度单位

在 CSS 规范中，长度单位可以分为两类，绝对单位以及相对单位

px是一个相对单位，相对的是设备像素（device pixel）

一般情况，页面缩放比为1，1个CSS像素等于1个设备独立像素

CSS像素又具有两个方面的相对性：

在同一个设备上，每1个 CSS 像素所代表的设备像素是可以变化的（比如调整屏幕的分辨率）
在不同的设备之间，每1个 CSS 像素所代表的设备像素是可以变化的（比如两个不同型号的手机）

在页面进行缩放操作也会引起css中px的变化，假设页面放大一倍，原来的 1px 的东西变成 2px，在实际宽度不变的情况下1px 变得跟原来的 2px 的长度（长宽）一样了（元素会占据更多的设备像素）

假设原来需要 320px 才能填满的宽度现在只需要 160px

px会受到下面的因素的影响而变化：

每英寸像素（PPI）
设备像素比（DPR）

设备像素

设备像素（device pixels），又称为物理像素

指设备能控制显示的最小物理单位，不一定是一个小正方形区块，也没有标准的宽高，只是用于显示丰富色彩的一个“点”而已

可以参考公园里的景观变色彩灯，一个彩灯(物理像素)由红、蓝、绿小灯组成，三盏小灯不同的亮度混合出各种色彩

从屏幕在工厂生产出的那天起，它上面设备像素点就固定不变了，单位为pt

设备独立像素

设备独立像素（Device Independent Pixel）：与设备无关的逻辑像素，代表可以通过程序控制使用的虚拟像素，是一个总体概念，包括了CSS像素

在javaScript中可以通过window.screen.width/ window.screen.height 查看

比如我们会说“电脑屏幕在 2560x1600分辨率下不适合玩游戏，我们把它调为 1440x900”，这里的“分辨率”（非严谨说法）指的就是设备独立像素

一个设备独立像素里可能包含1个或者多个物理像素点，包含的越多则屏幕看起来越清晰

至于为什么出现设备独立像素这种虚拟像素单位概念，下面举个例子：

iPhone 3GS 和 iPhone 4/4s 的尺寸都是 3.5 寸，但 iPhone 3GS 的分辨率是 320x480，iPhone 4/4s 的分辨率是 640x960

这意味着，iPhone 3GS 有 320 个物理像素，iPhone 4/4s 有 640 个物理像素

如果我们按照真实的物理像素进行布局，比如说我们按照 320 物理像素进行布局，到了 640 物理像素的手机上就会有一半的空白，为了避免这种问题，就产生了虚拟像素单位

我们统一 iPhone 3GS 和 iPhone 4/4s 都是 320 个虚拟像素，只是在 iPhone 3GS 上，最终 1 个虚拟像素换算成 1 个物理像素，在 iphone 4s 中，1 个虚拟像素最终换算成 2 个物理像素

至于 1 个虚拟像素被换算成几个物理像素，这个数值我们称之为设备像素比，也就是下面介绍的dpr

dpr

dpr（device pixel ratio），设备像素比，代表设备独立像素到设备像素的转换关系，在JavaScript中可以通过 window.devicePixelRatio 获取

计算公式如下：

当设备像素比为1:1时，使用1（1×1）个设备像素显示1个CSS像素

当设备像素比为2:1时，使用4（2×2）个设备像素显示1个CSS像素

当设备像素比为3:1时，使用9（3×3）个设备像素显示1个CSS像素

如下图所示：

当dpr为3，那么1px的CSS像素宽度对应3px的物理像素的宽度，1px的CSS像素高度对应3px的物理像素高度

ppi

ppi （pixel per inch），每英寸像素，表示每英寸所包含的像素点数目，更确切的说法应该是像素密度。数值越高，说明屏幕能以更高密度显示图像

计算公式如下：

总结

无缩放情况下，1个CSS像素等于1个设备独立像素

设备像素由屏幕生产之后就不发生改变，而设备独立像素是一个虚拟单位会发生改变

PC端中，1个设备独立像素 = 1个设备像素（在100%，未缩放的情况下）

在移动端中，标准屏幕（160ppi）下 1个设备独立像素 = 1个设备像素

设备像素比（dpr） = 设备像素 / 设备独立像素

每英寸像素（ppi），值越大，图像越清晰

前端页面适配的rem换算

有时我们会看到有些使用rem的页面里会先给页面根元素一个样式：

html {font-size: 62.5%; /*10 ÷ 16 × 100% = 62.5%*/}

为什么是62.5%？

大多数浏览器的默认字号是16px，因此1rem=16px，这样不方便我们px和rem的换算，假设1rem=10px，那么100px=10rem，25px=0.25rem。这样就好换算很多，于是就有了上面的10/16。

如果是640的设计稿，需要除以2转化为和iphone5屏幕等宽的320。所以设计稿px单位/2/10转为rem。之后再媒体查询设置每个屏幕大小的font-size百分比，页面会根据上面设置的根font-size适配。

看到这里是不是觉得一切很完美？然而，这里面有两个深坑：

1.我看了网上很多关于rem的资料，基本都说浏览器的默认字号就是16px，然后直接定义font-size:62.5%。但是，rem属于css3的属性，有些浏览器的早期版本和一些国内浏览器的默认字号并不是16px，那么上面的10/16换算就不成立，直接给html定义font-size: 62.5%不成立。

2.chrome强制字体最小值为12px，低于12px按12px处理，那上面的1rem=10px就变成1rem=12px，出现偏差（下面给demo）。

解决方案： 将1rem=10px换为1rem=100px（或者其它容易换算的比例值）;不要在pc端使用rem。

那么上面的页面根元素样式要改为：

html {font-size: 625%; /*100 ÷ 16 × 100% = 625%*/}

再用本工厂总结得出的各分辨率媒体查询换算：

@media screen and (min-width:360px) and (max-width:374px) and (orientation:portrait) {
    html { font-size: 703%; }
}
@media screen and (min-width:375px) and (max-width:383px) and (orientation:portrait) {
    html { font-size: 732.4%; }
}
@media screen and (min-width:384px) and (max-width:399px) and (orientation:portrait) {
    html { font-size: 750%; }
}
@media screen and (min-width:400px) and (max-width:413px) and (orientation:portrait) {
    html { font-size: 781.25%; }
}
@media screen and (min-width:414px) and (max-width:431px) and (orientation:portrait){
    html { font-size: 808.6%; }
}
@media screen and (min-width:432px) and (max-width:479px) and (orientation:portrait){
    html { font-size: 843.75%; }
}

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