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Designcember 電卓

Window Controls Overlay API と Ambient Light Sensor API を使用して、ウェブで太陽光発電電卓を再現するスキューモーフィックな試み。

Thomas Steiner

課題

私は 1980 年代の子どもです。高校生のころ、太陽光発電の計算機が大流行でした。私たちは全員、学校から TI-30X SOLAR を渡されました。TI-30X が処理できる最大の数である 69 の階乗を計算することで、各計算機のベンチマークを互いに比較したときのことを思い出します。（速度のばらつきは非常に測定可能でしたが、原因はまだわかりません）。

約 28 年後の今、HTML、CSS、JavaScript で計算機を再現するのは、Designcember の楽しいチャレンジになるだろうと思いました。私はデザイナーではないので、ゼロから始めるのではなく、Sassja Ceballos の CodePen を使っていました。

左側に HTML、CSS、JS のパネルが積み重ねられ、右側に計算ツールのプレビューが表示された CodePen ビュー。

インストール可能にする

なかなか良いスタートでしたが、スキューモーフィックな映像に仕上げることにしました。最初のステップは PWA 化でインストールできるようにしましたGlitch でベースライン PWA テンプレートを管理しており、簡単なデモが必要なときはいつでもリミックスしています。Service Worker がコーディング賞を受賞することはなく、明らかに本番環境に対応していませんが、アプリをインストールするには Chromium のミニ情報バーを表示するだけで十分です。

self.addEventListener('install', (event) => {
  self.skipWaiting();
});

self.addEventListener('activate', (event) => {
  self.clients.claim();
  event.waitUntil(
    (async () => {
      if ('navigationPreload' in self.registration) {
        await self.registration.navigationPreload.enable();
      }
    })(),
  );
});

self.addEventListener('fetch', (event) => {
  event.respondWith(
    (async () => {
      try {
        const response = await event.preloadResponse;
        if (response) {
          return response;
        }
        return fetch(event.request);
      } catch {
        return new Response('Offline');
      }
    })(),
  );
});

モバイルとの統合

アプリがインストール可能になったので、次はオペレーティングシステムのアプリにできる限り統合します。モバイルの場合は、ウェブアプリマニフェストで表示モードを fullscreen に設定します。

{
  "display": "fullscreen"
}

カメラホールやノッチがあるデバイスでは、コンテンツが画面全体を覆うようにビューポートを微調整すると、アプリが見栄えが良くなります。

<meta name="viewport" content="initial-scale=1, viewport-fit=cover" />

Google Pixel 6 Pro で全画面表示になっている Designcember 電卓。

デスクトップとの組み合わせ

パソコンには、ウィンドウコントロールオーバーレイという便利な機能があります。この機能を使うと、アプリウィンドウのタイトルバーにコンテンツを配置できます。まず、表示モードのフォールバックシーケンスをオーバーライドして、window-controls-overlay が使用可能になったときに最初に使用を試みます。

{
  "display_override": ["window-controls-overlay"]
}

これにより、タイトルバーが実質的に非表示になり、コンテンツがタイトルバー領域にあたかもその位置にないかのように上に移動します。私のアイデアは、スキューモーフィック型太陽電池をタイトルバーに移動し、それに応じて計算ツール UI の残りの部分を下に移動することです。titlebar-area-* 環境変数を使用する CSS でこれを行うこともできます。すべてのセレクタに wco クラスがあります。このクラスは、数段落下に関連するものです。

#calc_solar_cell.wco {
  position: fixed;
  left: calc(0.25rem + env(titlebar-area-x, 0));
  top: calc(0.75rem + env(titlebar-area-y, 0));
  width: calc(env(titlebar-area-width, 100%) - 0.5rem);
  height: calc(env(titlebar-area-height, 33px) - 0.5rem);
}

#calc_display_surface.wco {
  margin-top: calc(env(titlebar-area-height, 33px) - 0.5rem);
}

次に、通常ドラッグに使用するタイトルバーが使用できないため、どの要素をドラッグ可能にするかを決める必要があります。クラシックウィジェットのスタイルでは、(-webkit-)app-region: no-drag を取得するボタンとは別に、(-webkit-)app-region: drag を適用することで計算機全体をドラッグ可能にし、ドラッグに使用されないようにすることもできます。

#calc_inside.wco,
#calc_solar_cell.wco {
  -webkit-app-region: drag;
  app-region: drag;
}

button {
  -webkit-app-region: no-drag;
  app-region: no-drag;
}

最後のステップでは、アプリをウィンドウコントロールオーバーレイの変更に対してリアクティブにします。真のプログレッシブエンハンスメントアプローチでは、ブラウザでサポートされている場合にのみ、この機能のコードを読み込みます。

if ('windowControlsOverlay' in navigator) {
  import('/wco.js');
}

ウィンドウコントロールオーバーレイのジオメトリが変更されるたびに、可能な限り自然に見えるようにアプリを変更します。このイベントはユーザーがウィンドウのサイズを変更したときに頻繁にトリガーされる可能性があるため、デバウンスすることをおすすめします。つまり、wco クラスを一部の要素に適用するため、上記の CSS が有効になり、テーマの色も変更します。ウィンドウコントロールオーバーレイが表示されているかどうかは、navigator.windowControlsOverlay.visible プロパティを確認することで確認できます。

const meta = document.querySelector('meta[name="theme-color"]');
const nodes = document.querySelectorAll(
  '#calc_display_surface, #calc_solar_cell, #calc_outside, #calc_inside',
);

const toggleWCO = () => {
  if (!navigator.windowControlsOverlay.visible) {
    meta.content = '';
  } else {
    meta.content = '#385975';
  }
  nodes.forEach((node) => {
    node.classList.toggle('wco', navigator.windowControlsOverlay.visible);
  });
};

const debounce = (func, wait) => {
  let timeout;
  return function executedFunction(...args) {
    const later = () => {
      clearTimeout(timeout);
      func(...args);
    };
    clearTimeout(timeout);
    timeout = setTimeout(later, wait);
  };
};

navigator.windowControlsOverlay.ongeometrychange = debounce((e) => {
  toggleWCO();
}, 250);

toggleWCO();

これで、電卓ウィジェットが完成しました。電卓ウィジェットは、従来の Winamp のテーマの一つを備えた従来の Winamp とほぼ同じです。デスクトップに電卓を自由に配置し、右上のシェブロンをクリックしてウィンドウコントロール機能を有効にできます。

スタンドアロンモードで実行し、ウィンドウコントロールオーバーレイ機能がアクティブになっている Designcember Calculator。ディスプレイには、電卓のアルファベットで「Google」と表示されます。

実際に動作している太陽電池

究極の技術を求めるには、もちろん太陽電池を実際に動作させる必要がありました。電卓は十分な明るさがある場合にのみ機能します。これをモデル化するには、JavaScript で制御する CSS 変数 --opacity を使用して、表示する数字の CSS opacity を設定します。

:root {
  --opacity: 0.75;
}

#calc_expression,
#calc_result {
  opacity: var(--opacity);
}

計算ツールが動作するのに十分な明るさがあるかどうかを検出するには、AmbientLightSensor API を使用します。この API を使用できるようにするには、about:flags で #enable-generic-sensor-extra-classes フラグを設定し、'ambient-light-sensor' 権限をリクエストする必要がありました。以前と同様に、プログレッシブエンハンスメントを使用して、API がサポートされている場合にのみ関連するコードを読み込みます。

if ('AmbientLightSensor' in window) {
  import('/als.js');
}

センサーは、新しい測定値が得られるたびに周囲光をルクス単位で返します。一般的な光の状況の値の表に基づいて、ルクス値を 0 ～ 1 の値に変換する非常に簡単な数式を思いつき、これをプログラムで --opacity 変数に代入しました。

const luxToOpacity = (lux) => {
  if (lux > 250) {
    return 1;
  }
  return lux / 250;
};

const sensor = new window.AmbientLightSensor();
sensor.onreading = () => {
  console.log('Current light level:', sensor.illuminance);
  document.documentElement.style.setProperty(
    '--opacity',
    luxToOpacity(sensor.illuminance),
  );
};
sensor.onerror = (event) => {
  console.log(event.error.name, event.error.message);
};

(async () => {
  const {state} = await navigator.permissions.query({
    name: 'ambient-light-sensor',
  });
  if (state === 'granted') {
    sensor.start();
  }
})();

次の動画では、部屋を明るくすると電卓がどのように動作するかを確認できます。これで、スキューモーフィック型の太陽光発電計算機が完成しました。私が長年テストしてきた TI-30X SOLAR は確かに長い道のりです。

デモ

Designcember Calculator デモを試し、Glitch のソースコードを確認してください。（アプリをインストールするには、アプリを別のウィンドウで開く必要があります。下記の埋め込みバージョンでは、ミニ情報バーは表示されません）。

Designcember をお楽しみください！