WebGL kann moderne Frontend-, Spiel- und Webentwicklung in digitale Meisterwerke verwandeln. Es nutzt die GPU, um Vektorelemente direkt im Browserfenster zu zeichnen und interaktive Webgrafiken zu erstellen. Dadurch wird eine verbesserte User Experience geschaffen. Die Qualität und Komplexität der visuellen Elemente heben dieses Werkzeug von anderen Methoden wie HTML oder CSS ab.

Das Interesse an WebGL ist groß und das Wachstum der Technologie ist deutlich erkennbar. Allerdings gibt es oft einen Mangel an detaillierten Informationen. In diesem Text werden die Grundlagen von WebGL aufgedeckt und die Vielfalt der verfügbaren Frameworks und Bibliotheken beleuchtet.

Grundlagen von WebGL

WebGL ist keine Grafiksuite, sondern nutzt Code, um geometrische Objekte zu zeichnen und die GPU des Clients, um grafische Objekte auf einem HTML-Canvas zu rasterisieren.

Um WebGL zu verstehen, ist es hilfreich, sich mit der Theorie der 3D-Grafik und dem Rendering-Workflow vertraut zu machen. In einer 3D-Szene wird jeder Punkt als Vertex mit seinen x,y,z-Koordinaten identifiziert. Die Vertices werden verbunden, um dreieckige Formen, sogenannte Primitive, zu bilden. Lichtquellen erzeugen Schatten und Tiefe. Anschließend werden die Primitive rasterisiert, um aus der 3D-Vektorgrafik eine 2D-Pixel-Projektion zu erzeugen. Dadurch wird das Gehirn in die Lage versetzt, ein 3D-Objekt auf einem 2D-Computerbildschirm zu sehen.

In einem WebGL-Code gibt es zwei Arten von Funktionen:

  • Vertex-Shader
  • Fragment-Shader

Sie dienen dazu, dem Computer zu sagen, wie er Pixel auf dem Bildschirm zeichnen soll. Der Hauptprogrammcode ist in JavaScript geschrieben, während die Shader die GL Shader Language verwenden, die C/C++ ähnelt.

Ein Vertex-Shader berechnet die Koordinaten der Vertices, und der Fragment-Shader berechnet die Pixel-Farben. Der Shading-Prozess erfordert unzählige Berechnungen, um Bilder reibungslos zu rendern. Oft ist die Arbeitslast für die CPU zu hoch. Deshalb nutzt WebGL GPUs, um die Berechnungen effizienter zu verteilen.

Die WebGL-API dient im Wesentlichen dazu, Shader-States anzupassen, um zu steuern, was auf den Bildschirmen der Clients gezeichnet wird.

Zum Glück müssen Programme nicht manuell erstellt werden, um 3D-Grafiken auf Ihrer Website hinzuzufügen. Sie können Ressourcen wie Three.js, PlayCanvas oder die Unity WebGL Build-Option nutzen, um schnell 3D-Erlebnisse zu gestalten, ohne viel über WebGL wissen zu müssen.

Zusätzliche Bibliotheken für WebGL

Es gibt viele WebGL-Frameworks und -Bibliotheken, die Webentwickler nutzen können, um Webprodukte zu erstellen. Die Verwendung vorgefertigter Elemente kann die Geschwindigkeit der Webentwicklung erheblich steigern. Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick über einige beliebte Bibliotheken, die für die Entwicklung von Anwendungen mit WebGL verwendet werden.

Unity WebGL

Dies ist wahrscheinlich die erste Bibliothek, auf die Sie stoßen, wenn Sie nach Ressourcen für die WebGL-Entwicklung suchen. Unity WebGL ermöglicht es Webentwicklern, direkt mit der JavaScript-Engine des Browsers zu interagieren, sodass alle Elemente auf der Webseite miteinander kommunizieren können. Unity WebGL bietet verschiedene Methoden dafür: Sie können Javascript- oder C-Funktionen aus Unity-Scripts aufrufen oder sogar Daten an das Unity-Script aus dem JavaScript des Browsers senden.

Three.js

Three.js ist eine JavaScript-Bibliothek für WebGL. Sie bietet eine Vielzahl von Effekten, Objekten, Kameras, Szenen, Materialien, Shadern und anderen Hilfsmitteln. Die Handbücher sind noch in Arbeit, aber eine große Entwicklergemeinschaft führt Foren und Diskussionen.

Babylon.js

Babylon.js ist eine Open-Source-Bibliothek auf Github. Sie wird oft als Engine für die Anzeige von 3D-Grafiken im Browser genutzt. Die Originalsprache ist Typescript, aber der Code wird nativ von allen Browsern interpretiert, die WebGL und HTML5 unterstützen. Babylon.js hat ein breites Anwendungsspektrum, einschließlich Gaming, Verbrechensdatenvisualisierung, Mode, Gesundheitserziehung und militärisches Training.

PlayCanvas

PlayCanvas, speziell für Gaming entwickelt, ist eine 3D-Engine, die von einer proprietären cloud-basierten Entwicklungsplattform unterstützt wird. Dies ermöglicht es Webentwicklungsteams, Webprojekte in Echtzeit von mehreren Computern aus zu bearbeiten. Zu den Funktionen gehören 3D-Animationen, Simulationen von starren Körpern und Sounddesign. Die Engine wurde 2014 als Open Source veröffentlicht und hat ebenfalls ein kostenloses Repository auf Github.

AFrame

Dieses Framework ist für die XR-Entwicklung (AR/VR und Mixed-Reality-Erlebnisse) gedacht und für die Anzeige von 3D- und VR-Elementen in einem Browser. AFrame ist im Wesentlichen ein VR-Plugin, das eine Reihe von Komponenten wie Animationen, Geometrien, Cursor, Steuerungen usw. bietet.

Deck.gl

Deck.gl wird hauptsächlich für die Visualisierung von Geodaten verwendet und eignet sich perfekt für die Verarbeitung großer Datensätze mit WebGL und die Erstellung komplexer Visualisierungen basierend auf Analysedaten. Es integriert sich gut mit React und liefert hervorragende Ergebnisse in Kombination mit MapboxGL, indem es überzeugende 2D- oder 3D-Grafiken auf den Mapbox-Karten erstellt.

Die Gesamtzahl der zusätzlichen WebGL-Bibliotheken übersteigt 80, und alle hier zu beschreiben, würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Sie können jedoch eine umfangreiche Liste von Bibliotheken auf Openbase verwenden, um diejenige zu finden, die Ihren geschäftlichen Zwecken perfekt entspricht.

Abschließende Gedanken

WebGL wird in 3D-Webdesign, interaktiven Apps, Spielen, Physiksimulationen, Datenvisualisierung und Kunstwerken eingesetzt und gilt als eine der innovativen Technologien, die einnehmende und interaktive Benutzererlebnisse schaffen. Erstellt von der KhronosGroup, ist diese Technologie ein direkter Nachfahre von OpenGL ES, das für 3D-Visualisierungen in Spielen und VR verwendet wird.

Wenn Sie nach plattform- und browserübergreifender Kompatibilität, Integration mit HTML und nahtloser Interaktion mit all seinen Elementen suchen, ist WebGL sicherlich der richtige Weg.