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Die 6 besten WebGL-Bibliotheken für beeindruckende 3D-Webgrafiken

Moderne Frontend-, Spiele- und Webentwicklungen können mit WebGL in digitale Meisterwerke verwandelt werden. WebGL ermöglicht das Zeichnen von Vektorelementen auf dem Browser-Bildschirm mit Hilfe der GPU, um interaktive Webgrafiken zu erstellen und so die Benutzererfahrung zu verbessern. Die Qualität und Komplexität der visuellen Elemente unterscheidet dieses Werkzeug von anderen Methoden wie HTML oder CSS.

Es gibt ein starkes Wachstum und wachsendes Interesse an WebGL, aber oft fehlt es an detaillierten Informationen über diese Technologie. Lassen Sie uns die Grundlagen von WebGL und die Vielfalt der verfügbaren Frameworks und Bibliotheken entdecken.

WebGL Grundlagen

Entgegen der weit verbreiteten Annahme ist WebGL keine Grafiksuite. Stattdessen verwendet es Code, um geometrische Objekte zu zeichnen, und die GPU des Clients, um grafische Objekte auf einem HTML-Bildschirm zu rasterisieren.

Um die Grundlagen von WebGL zu verstehen, ist es hilfreich, sich mit der grundlegenden 3D-Grafiktheorie und dem Rendering-Workflow vertraut zu machen. In einer 3D-Szene ist jeder Punkt ein Vertex, der durch seine x,y,z-Koordinaten identifiziert wird. Die Eckpunkte werden dann verbunden, um eine Gruppe von Dreiecken zu bilden, die als Primitive bekannt sind. Eine Lichtquelle wird verwendet, um den Eindruck von Schatten und Tiefe zu erzeugen. Die Primitive werden dann gerastert, um eine 3D-Vektorgrafik in eine Projektion eines 2D-Pixels umzuwandeln, so dass das Gehirn ein 3D-Objekt auf einem 2D-Bildschirm sieht.

Es gibt zwei Arten von Funktionen in einem WebGL-Code:

  1. Vertex-Shader
  2. Fragment-Shader

Sie werden verwendet, um dem Computer mitzuteilen, wie die Pixel auf dem Bildschirm gezeichnet werden sollen. Obwohl der Hauptcode des Programms in JavaScript geschrieben ist, verwenden die Shader die GL Shader Language, die C/C++ sehr ähnlich ist.

Ein Vertex-Shader berechnet die Koordinaten der Eckpunkte und ein Fragment-Shader ist für die Berechnung der Pixelfarben zuständig. Der Shading-Prozess erfordert vom Computer viele Berechnungen, um Bilder flüssig zu rendern. Oft ist dieser Aufwand für die CPU zu groß. Deshalb verwendet WebGL GPUs, um die Berechnungen effizienter zu verteilen.

Im Wesentlichen dreht sich die WebGL-API um die Anpassung von Shader-Zuständen, um zu steuern, was auf den Bildschirmen der Clients gezeichnet wird.

Glücklicherweise müssen Sie keine Programme manuell erstellen, um Ihrer Website 3D-Grafiken hinzuzufügen. Sie können Ressourcen wie Three.js, PlayCanvas oder die Unity WebGL Build-Option verwenden, um schnell 3D-Erlebnisse zu erstellen, ohne viel Hintergrundwissen über WebGL zu haben.

Weitere Bibliotheken für WebGL

Es gibt eine Vielzahl von WebGL-Frameworks und -Bibliotheken, die Webentwickler zur Erstellung von Webprodukten verwenden können. Anstatt das Rad neu zu erfinden, kann die Verwendung vorgefertigter Elemente die Geschwindigkeit der Webentwicklung erheblich erhöhen. Im Folgenden soll ein kurzer Überblick über einige der beliebtesten Zusatzbibliotheken gegeben werden, 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, bei der Erstellung von Inhalten innerhalb einer Webseite direkt mit der JavaScript-Engine des Browsers zu interagieren.

Dadurch können alle Elemente der Webseite miteinander kommunizieren. Unity WebGL bietet dafür verschiedene Methoden an: Aufruf von JavaScript- oder C-Funktionen aus Unity-Skripten oder sogar das Senden von Daten an das Unity-Skript aus dem JavaScript des Browsers.

Derzeit wird Unity WebGL Content von den meisten großen Desktop-Browsern unterstützt. Es gibt jedoch noch keine Unterstützung für mobile Geräte.

Three.js

Three.js ist eine Bibliothek mit vorgefertigten JavaScript-Elementen, die speziell für WebGL entwickelt wurde. Die Bibliothek enthält eine Vielzahl von Effekten, Objekten, Kameras, Szenen, Materialien, Shadern und anderen Hilfsmitteln. Die Handbücher sind noch in Arbeit, aber eine große Entwicklergemeinschaft im Web betreibt Foren und Diskussionen.

Das Open-Source-Repository finden Sie auf Github.

Babylon.js

Eine weitere Open-Source-Bibliothek auf Github, Babylon.js, wird oft als Engine zur Darstellung von 3D-Grafiken im Browser beschrieben. Ihre ursprüngliche Sprache ist TypeScript, aber ihr Code wird von allen Browsern, die WebGL und HTML5 unterstützen, nativ interpretiert. Babylon.js hat ein breites Anwendungsspektrum, darunter Spiele, Datenvisualisierung in der Kriminalistik, Mode, Gesundheitserziehung und militärisches Training.

PlayCanvas

PlayCanvas wurde speziell für Spiele entwickelt und ist eine 3D-Engine, die von einer proprietären Cloud-basierten Entwicklungsplattform unterstützt wird, die es Webentwicklungsteams ermöglicht, Webprojekte in Echtzeit von mehreren Computern aus zu bearbeiten. Zu den Funktionen gehören 3D-Animationen, physikalische Rigid-Body-Simulationen und Sounddesign. Die Engine ist seit 2014 Open Source und verfügt über ein kostenloses Repository auf Github.

AFrame

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

Der von AFrame erzeugte Code kann auf den meisten gängigen VR-Headsets ausgeführt werden und stellt Grafiken auch auf Desktop- und Mobilgeräten dar. Dies macht AFrame zu einer perfekten Bibliothek für die Erstellung von Browserspielen, die auf jedem Gerät laufen. Das kostenlose Repository ist auch auf Github verfügbar.

Deck.gl

Deck.gl wird hauptsächlich für die Visualisierung von georäumlichen Daten verwendet und ist perfekt geeignet, um große Datensätze mit WebGL zu verarbeiten und komplexe Visualisierungen auf Basis der Analysedaten zu erstellen. Es lässt sich gut mit React integrieren und liefert hervorragende Ergebnisse, wenn es zusammen mit MapboxGL verwendet wird, um überzeugende 2D- oder 3D-Grafik-Overlays auf Mapbox-Karten zu erstellen. Sie können das Github-Repository Deck.gl verwenden, um WebGL-Geodatenvisualisierungen zu erstellen.

Die Gesamtzahl der zusätzlichen WebGL-Bibliotheken übersteigt 80, und sie alle zu beschreiben würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Sie können jedoch eine umfangreiche Liste von Bibliotheken auf Openbase verwenden, um diejenige zu finden, die am besten für Ihre geschäftlichen Zwecke geeignet ist.

Fazit

WebGL wird in 3D-Webdesign, interaktiven Anwendungen, Spielen, physikalischen Simulationen, Datenvisualisierung und Kunst eingesetzt und gilt als eine der innovativen Technologien, die ansprechende und interaktive Benutzererlebnisse schaffen. Die von der Khronos Group entwickelte Technologie ist ein direkter Nachfolger von OpenGL ES, das für 3D-Visualisierungen in Spielen und VR verwendet wird.

WebGL ist sicherlich die richtige Wahl, wenn Sie plattform- und browserübergreifende Kompatibilität, Integration mit HTML und nahtlose Interaktion mit allen Elementen suchen.

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