WebGPU vs WebGL: Einführung und technischer Vergleich der Grafik‑APIs

WebGPU vs WebGL beschreibt zwei Grafik‑APIs, die aktuell die Zukunft der Webgrafik entscheidend prägen.

WebGL (Web Graphics Library) basiert auf OpenGL ES 2.0, ist seit 2011 im Einsatz und ermöglicht interaktive 3D‑Inhalte direkt im Browser.

WebGPU ist eine moderne, hardwarenahe Low‑Level‑API, inspiriert von Vulkan, Metal und DirectX 12. Sie ist offizieller W3C‑Kandidatenstandard und zunächst verfügbar in Chrome 113 (April 2023).

Unterschiede zwischen WebGPU und WebGL

1. State‑Management & Pipelines

Globaler Zustand (WebGL): Einstellungen wie Farben, Texturen oder Shader bleiben aktiv, bis sie explizit geändert werden. Entwickler müssen stets wissen, was im System aktuell eingestellt ist – sonst entstehen Fehler oder unerwartete Effekte. In großen Projekten können sich Einstellungen zudem überschneiden und für unvorhersehbares Verhalten sorgen.

Pipelines & Command Encoder (WebGPU): Alles, was für eine Grafikaufgabe nötig ist – Shader, Texturen, Farben, Render‑Einstellungen – wird in einer sogenannten Pipeline zusammengefasst. Wenn etwas geändert werden soll, erzeugt man einfach eine neue Pipeline. Dadurch bleibt der Code klar, und unterschiedliche Module stören sich nicht gegenseitig. Das erhöht die Wartbarkeit und Robustheit.

2. Shader‑Modelle & Sprachen

WebGL verwendet GLSL ES für Vertex‑ und Fragment‑Shader – eine etablierte, aber ältere Sprache.

WebGPU nutzt WGSL – eine moderne, typisierte Sprache, klar strukturiert und leistungsfähiger für aktuelle Hardware.

3. Compute‑Shader

WebGL bietet keine echten Compute‑Shader und erfordert oft umständliche Workarounds.

WebGPU bietet dedizierte Compute‑Shader – optimal für Simulationen, Datenverarbeitung und Raytracing.

4. Synchronität & Performance

WebGL arbeitet überwiegend synchron – jeder Befehl wird direkt ausgeführt, was in komplexen Szenen zu Verzögerungen und schlechter Performance führen kann.

WebGPU arbeitet asynchron mit Command‑Queues. Befehle sind geplant und entlasten die CPU‑GPU‑Pipeline, was Effizienz in komplexen Szenen steigert.

Technische Tiefe

Bei WebGPU sind Shader, Texturen und Uniforms klar zugeordnet und typisiert. Buffer‑Layouts sind exakt definiert. WebGL arbeitet mit weniger strukturiertem Speicherzugriff und untypisiertem Modell.

Praxisbeispiel: Performance‑Verhalten

In verschiedenen Tests zeigte sich, dass WebGL in einigen Fällen schneller arbeitet – z. B. bei einfachen Partikeleffekten. WebGPU punktet dagegen bei komplexen Rechnungen oder Simulationen. Die tatsächliche Performance hängt stark von der Anwendung, Komplexität und Hardware ab.

Wann lohnt sich was?

Fazit: Hybridansatz

WebGL ist ideal, wenn es schnell gehen muss und maximale Kompatibilität gewünscht ist.

WebGPU eignet sich besonders für langfristige, sehr performante Projekte mit hoher Wartbarkeit.

Empfehlung für Design4real: Nutzt WebGL als Basis und integriert WebGPU gezielt dort, wo Performance und modulare Architektur entscheidende Vorteile bringen – z. B. bei Simulationen, datenintensiven Grafiken oder XR-Anwendungen.