HTML におけるレスポンシブ画像の使用

なぜレスポンシブ画像なのか？

典型的なシナリオを見てみましょう。 典型的なウェブサイトには、おそらく訪問者の印象を良くするためのヘッダー画像と、おそらくその下にはコンテンツ画像がいくつかあります。 おそらく、ヘッダー画像はヘッダーの幅全体にまたがるようにして、コンテンツ画像はコンテンツ列のどこかに合わせたいと思うでしょう。この簡単な例を見てみましょう。

これは、ノートパソコンやデスクトップなどの広い画面の端末ではうまく表示できます（ライブを見て、 GitHub でソースコードを見ることができます）。以下の点を除けば CSS については詳しく説明しません。

• 本文のコンテンツは、最大幅 1200 ピクセルに設定されています。 — その幅を超えるビューポートでは、本体は 1200 ピクセルのままで、利用可能な領域の中で中央に配置されます。それよりも狭いビューポートでは、本文はビューポートの幅の 100% になります。
• ヘッダー画像は、ヘッダーの幅がどのような幅であっても、その中心が常にヘッダーの中央に来るように設定されています。 ですから、サイトがより狭い画面で表示されている場合は、画像の中心にある重要なディテール（人物）が常に見え、両端の余分な部分が失われます。高さは 200 ピクセルです。
• コンテンツ画像は、 body 要素が画像より狭くなると、画像があふれるのではなく、常に本文内に収まるように縮小し始めるよう設定されています。

しかし、画面が狭い端末でサイトを見始めると、問題が発生します。下の図では、ヘッダーは問題なさそうですが、モバイル端末の画面の高さの多くを占め始めています。また、このサイズでは、最初のコンテンツ画像内の 2 人の顔が見えにくくなっています。

改善策として、狭い画面の内側へ表示される場合は、画像の重要な部分を表示するトリミングした版を表示することが考えられます。タブレットのような画面の内側が中型の機器には、 2 つ目のトリミングされた画像を表示することができます。このように、さまざまなレイアウトで異なるトリミング画像を提供したい場合の一般的な問題は、一般に「アートディレクション問題」と呼ばれます。

さらに、小さなモバイル画面で見ている場合、このような大きな画像をページに埋め込む必要はありません。このようなことをすると、帯域幅が無駄になります。具体的な例としては、モバイル端末のユーザーは、自分の端末では小さな画像で済むのに、デスクトップユーザー向けの大きな画像をダウンロードして、帯域幅を無駄にしたくないということがあります。逆に、小さなラスター画像は、元のサイズより大きく表示すると、粒状に見えてきます（ラスター画像は、幅の数のピクセルの集まりと、高さの数のピクセルの集まりです）。理想的な状況は、複数の解像度が利用可能で、ウェブサイト上のデータにアクセスする端末に応じて適切なサイズを提供することです。これは解像度切り替えの問題と呼ばれています。

状況をより複雑にしているのが、端末によっては高い解像度の画面を持ち、きれいに表示するには、期待されるよりも大きい画像を必要としていることです。 これは本質的に同じ問題ですが、少し異なる状況のものです。

ベクター画像はある側面でこれらの問題を解決すると思うかもしれません。 — ファイルサイズが小さくて容易に縮尺変更でき、どこでも利用できるからです。 しかし、すべての種類の画像に適しているわけではありません。単純な図形、パターン、インターフェイス要素などには適していますが、例えば写真のような精細なものをベクターベースの画像で作成すると、とても複雑になります。上記の例に見られるような種類の画像には、JPEG のようなラスター画像形式がより適しています。

この種の問題は、ウェブが最初に登場したとき、90 年代前半から中期の頃には存在しませんでした。 — ウェブをブラウズする唯一の端末はデスクトップとラップトップであったため、ブラウザーの技術者や仕様書の著者は解決策を実装することを考えませんでした。「レスポンシブ画像技術」は、上記のような問題を解決するために最近になって実装され、ブラウザーに様々な画像ファイル、どれも表示するものは同じですが、ピクセル数が異なる様々な画像（解像度の切り替え）、異なる領域の取り方が異なる様々な画像（アートディレクション）を含めることができます。

レスポンシブ画像の作り方

この節では、上で説明した 2 つの問題を踏まえ、 HTML のレスポンシブ機能を使用してそれらを解決する方法を示します。 なお、上記の例のコンテンツ領域に見られるように、この節では HTML の <img> に注目します。サイトヘッダーの画像は単なる装飾なので、 CSS 背景画像を使用して実装します。 CSS はおそらく、 HTML よりもレスポンシブデザインのための優れたツールを持っています(英語)ので、これについては将来 CSS のモジュールで説明します。

解像度の切り替え: 様々な寸法

それでは、解像度切り替えで解決したい問題は何でしょうか？ 同じ画像コンテンツを、機器に応じて大きくしたり小さくしたりして表示することです。これは、例の中の 2 番目のコンテンツ画像の状況です。 標準的な <img> 要素は、伝統的にブラウザーにソースファイルを一つだけしか指定できません。

<img src="elva-fairy-800w.jpg" alt="妖精の衣装を着たエルバ" />

しかし、複数の追加のソース画像と、ブラウザーが正しいものを選択する助けになるヒントを提供することができる、 2 つの属性 — srcset 及び sizes — を使用することができます。 この例は、 GitHub の responsive.html で見ることができます(ソースコードも参照してください)。

<img
  srcset="elva-fairy-480w.jpg 480w, elva-fairy-800w.jpg 800w"
  sizes="(width <= 600px) 480px,
         800px"
  src="elva-fairy-800w.jpg"
  alt="妖精の衣装を着たエルバ" />

srcset および sizes 属性は複雑に見えますが、上記のように属性値のそれぞれの部分を別々の行に書けば、理解することは難しくありません。 それぞれの値にはカンマ区切りのリストが設定されており、それぞれのリストの部分は 3 つの部分からなっています。 それぞれの中身を見てみましょう。

srcset は、ブラウザーが選択することができる画像のセットと、それぞれの画像の寸法を定義します。 それぞれのカンマの前に書くものは以下の通りです。

1. 画像ファイル名 (elva-fairy-480w.jpg)
2. 空白
3. 画像の幅の内在的なピクセル数 (480w) — なお、これは単位に px ではなく w を使用します。画像の内在サイズは実際の寸法で、これはコンピューターの画像ファイルを調べると分かります（例えば Mac では Finder で画像を選択して、 Cmd + I を押すと情報画面が出てきます）。

sizes は、一連のメディア条件(例えば画面の幅)であり、特定のメディア条件が成立したときに、どの寸法の画像を選択するのが最適かを示します。これらは以前に説明したヒントです。 この場合、それぞれのカンマの前には次のようなものを書きます。

1. メディア条件 ((width <= 600px)) — これについては CSS の記事で詳しく学びますが、今はメディア条件とは画面がなる可能性がある状態であるとだけ言っておきましょう。 この場合、「ビューポートの幅が 600 ピクセル以下であるとき」と言っています。
2. 空白
3. メディア条件が成立したときに埋めるスロットの幅 (480px)

したがって、これらの属性を使用すると、ブラウザーは次のようになります。

1. 画面の大きさ、ピクセル密度、ズームレベル、画面の向き、ネットワーク速度を見ていく。
2. sizes リストの中のどのメディア条件が真であるかを確認する。
3. そのメディアクエリーで与えられたスロットサイズを見る。
4. srcset リストで指定された画像のうち、スロットのサイズと一致するものを読み込みます。表示サイズに完全に一致する画像がない場合、ブラウザーは選択されたスロットのサイズよりも大きい最初の画像を選び、表示サイズに合わせて変倍します。

以上です！ この時点で、480px のビューポート幅を持つ対応しているブラウザーがこのページを読み込むと、(width <= 600px) メディア条件が真となるため、ブラウザーは 480px のスロットを選択します。elva-fairy-480w.jpg の固有幅 (480w) が最も近いため、これが読み込まれます。 800px の画像は 128KB ですが、480px の画像は 63KB で 65KB の節約になります。 今、これが多くの写真があるページだったと想像してみてください。 この技術を使用することで、モバイルユーザーは多くの帯域幅を節約できます。

これらの機能に対応していない古いブラウザーはこれらを無視し、 src 属性で参照されている画像を通常の方法で読み込みます。

解像度の切り替え: 同じサイズ、異なる解像度

さまざまな解像度のディスプレイに同じ実寸で表示される画像があるとします。高解像度のディスプレイでは、より高解像度の画像を提供することで、より優れたユーザー体験を提供することができます。

こうするためには、srcset で x 記述子を指定し、sizes を指定しないことで、ブラウザーに適切な解像度の画像を選択させることができます。やや簡単な構文です。これは srcset-resolutions.html のようなものです(ソースコードも参照してください)。

<img
  srcset="elva-fairy-320w.jpg, elva-fairy-480w.jpg 1.5x, elva-fairy-640w.jpg 2x"
  src="elva-fairy-640w.jpg"
  alt="妖精の衣装を着たエルバ" />

画像は常に同じサイズで表示されますが、高解像度のディスプレイではより多くの詳細を確認できることに注意してください。

この例では、次の CSS が画像に適用され、画面上に 320 ピクセルの幅が設定されます（CSS ピクセルとも呼ばれます）。

img {
  width: 320px;
}

この場合、sizes は必要ありません。ブラウザーは、表示されている画面がどの解像度であるかを単純に調べ、srcset で参照される最も適切な画像を提供します。 したがって、ページにアクセスする端末が標準解像度や低解像度の画面を持っていて、1 つのデバイスピクセルが各 CSS ピクセルを表している場合、elva-fairy-320w.jpg の画像が読み込まれます(1x は暗黙のため、含める必要はありません)。 端末が CSS ピクセルあたり 2 つのデバイスピクセルの高解像度を持つ場合、elva-fairy-640w.jpg の画像が読み込まれます。 640px の画像は 93KB ですが、320px の画像は 39KB です。

アートディレクション

要約すると、アートディレクションの問題は、表示される画像を異なる画像表示サイズに合うように変更したいことを含みます。 たとえば、デスクトップブラウザーで見たときに中央に人がいる大きな風景をウェブサイトに表示している場合、モバイルブラウザーでウェブサイトを表示すると縮小され、人がとても小さくて見えにくいので格好悪くなります。 モバイルでは、人にズームインしたより小型のポートレイト画像を表示するほうがよいでしょう。 <picture> 要素は、この種の解決法を実装することを可能にします。

オリジナルの not-responsive.html の例に戻ると、画像がひどくてアートディレクションが必要なものがあります。

<img src="elva-800w.jpg" alt="クリスは立って彼の娘エルバを抱えています" />

<picture> でこれを修正しましょう。 <video>や<audio>と同様に、<picture> 要素はラッパーで、ブラウザーが選択できるいくつかの異なるソースを提供するいくつかの <source> 要素を含み、次に極めて重要な <img> 要素が続きます。 responsive.html のコードは次のようになります。

<picture>
  <source media="(width < 800px)" srcset="elva-480w-close-portrait.jpg" />
  <source media="(width >= 800px)" srcset="elva-800w.jpg" />
  <img src="elva-800w.jpg" alt="クリスは立って彼の娘エルバを抱えています" />
</picture>

• <source> 要素にはメディア条件が含まれている media 属性が含まれています。 最初の srcset の例のように、これらの条件はどの画像が表示されるかを決定するテストであり、最初に真を返すものが表示されます。 この場合、ビューポート幅が 800 ピクセル未満の場合、最初の <source> 要素の画像が表示されます。 ビューポート幅が 800 ピクセル以上であれば、2 番目のものになります。
• srcset 属性には、表示する画像へのパスが含まれます。 上記の <img> で見たように、<source> は複数の画像を参照する srcset 属性と sizes 属性をとることができます。 したがって、<picture> 要素で複数の画像を提供することもできますが、それぞれの画像も複数の解像度で提供することができます。 現実的には、この種のことを非常に頻繁にやりたいとは思わないでしょう。
• すべての場合で、<img> 要素に src と alt を付けて </picture> の直前に置く必要があります。 そうしないと画像は表示されません。 これはメディア条件のどれも true を返さない場合(この例では 2 番目の <source>要素を実際に削除できる)や、<picture> 要素をサポートしないブラウザーの代替に適用されるデフォルトのケースを提供します。

このコードでは、以下に示すように、広い画面と狭い画面の両方に適切な画像を表示することができます。

なぜ CSS や JavaScript を使って実現できないのか

ブラウザーがページの読み込みを開始すると、メインのパーサーがページの CSS と JavaScript を読み込んで解釈する前に、画像のダウンロード（先読み）を開始します。 これは便利なテクニックで、平均してページ読み込み時間の 20％ を削減します。 しかし、レスポンシブ画像では役に立ちません。 そのため、srcset のような解決法を実装する必要があります。 たとえば、 <img> 要素を読み込んでから JavaScript でビューポートの幅を検出し、必要に応じて元の画像をより小さなものに動的に変更することはできません。 それまでには、元の画像が既に読み込まれていて、さらに小さい画像も読み込むことになります。 これは、レスポンシブ画像の条件ではさらに悪化します。

自分自身のレスポンシブ画像の実装

この演習では、勇気を出して、基本的には自分自身で取り組んでいただくことを期待しています。<picture> を使用して、自分自身でデザインした縦長画面／横長画面のスクリーンショットを実装し、さらに srcset を使用した解像度切り替えの例も作成してください。

1. 自分のコードを格納するための HTML を書きましょう（必要に応じて not-responsive.html を出発点として使用する）。
2. どこかから細かく素晴らしい広い画面の風景画像を探してきましょう。 グラフィックエディターを使用してウェブサイズの画像を作成し、それをトリミングしてディテールを拡大した小さな部分を表示し、2 番目の画像を作成しましょう（約 480px の幅がこれに適しています）。
3. <picture> 要素を使用して、アートディレクション画像切り替えを実装しましょう。
4. サイズの異なる複数の画像ファイルを作成し、それぞれが同じ画像を表示しましょう。
5. srcset/sizes を使用して、端末の解像度に応じて同じサイズの画像を異なる解像度で提供したり、ビューポートの幅に応じて異なるサイズの画像を提供したりすることができる解像度スイッチャーの例をしましょう。

まとめ

レスポンシブ画像の解説は以上です。新しいテクニックを楽しんでいただけたでしょうか。おさらいとして、ここで学んできた、2 つの異なる問題を振り返りましょう。

• アートディレクション: 異なるレイアウトでトリミングされた画像を提供したいという問題 — 例えば、デスクトップレイアウトではシーン全体を表す横長の画像を、モバイルレイアウトでは中心の被写体にズームインした縦長の画像にする画像などです。これは、 <picture> 要素を使用して解決できます。
• 解像度切り替え: 狭い画面の端末では、デスクトップ画面のような巨大な画像を必要としないため、小さな画像ファイルを配信したいという問題 — 必要に応じて異なる解像度の画像を高密度や低密度の画面に表示したい場合もあります。 これは、ベクターグラフィックス（SVG 画像）と srcset と sizes 属性を使用して解決できます。

関連情報

• 学習: レスポンシブデザイン
• Jason Grigsby のレスポンシブ画像の優れた紹介 (英語)
• レスポンシブ画像: 解像度を変更するだけの場合は、srcset を使う — ブラウザーがどの画像を使用するかの詳細な説明が含まれています(英語)
• <img>
• <picture>
• <source>