WebGL

WebGL
Description de l'image WebGL Logo.svg.

Informations
Développé par WebGL Working Group
Première version 3 mars 2011[1]
Dernière version 2.0 ()
Environnement Web multi-plates-formes
Type API
Site web www.khronos.org/webgl/

WebGL est une spécification d'interface de programmation de 3D dynamique pour les pages et applications HTML5 créée par le Khronos Group. Elle permet d'utiliser le standard OpenGL ES au sein d'une page web, d'un livre numérique au format ePUB[2], d'un diaporama[3] ou bien d'une application basée sur le standard HTML5, en s'aidant du langage JavaScript, des données au format JSON et de l'accélération matérielle pour les calculs et le rendu 3D à l'aide des pilotes OpenGL ES du ou des processeurs graphiques du terminal informatique (Ordinateur, smartphone, tablette numériqueetc.). OpenGL ES a été choisi pour son large support au sein des architectures embarquées et mobiles.

Fonctionnement

WebGL permet d'afficher, de créer et de gérer dynamiquement des éléments graphiques complexes en 3D dans la fenêtre du navigateur web d'un client. Il est actuellement implémenté dans la plupart des grands navigateurs modernes, mais cette implémentation est récente, d'où le fait que cette technologie reste assez méconnue du grand public.

Lorsqu’un élément graphique de type WebGL est inclus dans une page web, le navigateur exécute un programme en JavaScript utilisant l'interface WebGL. La bibliothèque WebGL appelle à son tour le pilote OpenGL ES du système d'exploitation qui se chargera de faire les calculs nécessaires à l'affichage sur l'écran, en exploitant si possible l'accélération matérielle du ou des processeurs graphiques du terminal.

Implémentations

Si, en , aucun navigateur web ne permettait l'affichage 3D directement dans le navigateur sans greffon, ce n'est plus le cas aujourd'hui[4]:

  • Firefox le supporte depuis sa version 4 (), il utilise pour cela OpenGL ES dans sa version Android et OpenGL dans sa version Linux, MacOS et Windows[5] et depuis la version 50 du WebGL est disponible pour plus de 98 % des utilisateurs sur Windows 7 ou une version ultérieure [6]
  • Google Chrome à partir de la version 9 (). La version ChromeOS utilise OpenGL ES, la version Linux utilise OpenGL depuis la version 45 environ[8].
  • Safari propose le support de WebGL depuis sa version 5.1 ()
  • Opera, depuis la version 12 ()
  • Internet Explorer est le dernier des grands navigateurs, avec la version 11 sortie le .
  • Les versions mobiles de Firefox, Opera et du navigateur de Blackberry supportent également WebGL[4].

Limitations

WebGL est basé sur OpenGL ES 2.0 (OpenGL for Embedded Systems), une version d'OpenGL destinée aux systèmes embarqués. Elle n'a pas les fonctions d'appel fixe d'OpenGL 1.0 qui sont également dépréciées dans OpenGL 3.0 : par exemple, plutôt que de créer les objets, face par face, avec un appel de fonction à chaque face, une seule fonction soumet une liste de faces au moteur. Il est toujours possible de modifier les paramètres de la liste par la suite. Cela permet d'améliorer les performances en réduisant la bande passante entre le processeur principal (CPU) et le processeur graphique (GPU).

Comme WebGL est basé sur OpenGL ES, certaines fonctionnalités d'OpenGL y sont absentes, dont :

  • Le tampon de sélection (selection buffer, permettant de sélectionner un objet par un simple clic) ; des techniques alternatives, plus gourmandes en calcul, existent cependant[9].
  • Les textures 3D (technique de textures en volume) : bien qu'OpenGL ES 2.0 possède une extension Texture 3D[10], celle-ci n'existe pas en WebGL[11]. La bibliothèque webgl-texture3d tente de remédier à ce problème[12].
  • Le geometry shader : WebGL dispose du vertex shader et du fragment shader, mais pas du geometry shader.

Khronos Group prépare depuis 2012 le brouillon de la norme WebGL 2.0, basée sur OpenGL ES 3.0[13],[14],[15]. En , un support partiel de WebGL 2.0 est rendu disponible dans Firefox 51 et Chrome 46[16].

Problèmes de jeunesse

Certains problèmes de compatibilité étant apparus à ses débuts, de nombreuses cartes graphiques avaient été bloquées dans WebGL, les différents constructeurs ont donc fait des efforts sur les pilotes afin de rendre leurs cartes compatibles[17].

Microsoft en retard sur la concurrence

En , Microsoft a renouvelé sa défiance vis-à-vis de cette technologie[18], d'après ses dires, principalement pour des raisons de sécurité. WebGL restait alors exclu d'Internet Explorer alors qu'il était supporté par la plupart des navigateurs. Mike Shaver, vice-président de la stratégie technique de la fondation Mozilla répond que les critiques de Microsoft valent pour toutes les technologies 3D web (Silverlight de Microsoft inclus), s'appuyant sur l'accélération 3D matérielle[19].

En , Microsoft confirme que son prochain navigateur Internet Explorer 11 aura la prise en charge de la technologie WebGL[20].

Projets et réalisations

Malgré la finalisation récente de WebGL et en raison de son fort potentiel, les projets utilisant cette technologie se multiplient.

Des compilateurs C/C++ vers JavaScript tels qu'Emscripten, Mandreel ou Duetto, permettent de faciliter le portage d'applications préexistantes[21],[22],.

Parmi les projets et réalisations en WebGL, on notera en particulier la contribution de Google concernant la création de multiples applications en WebGL (Google Map en 3D par exemple), Chrome Experiments[24], démonstrations régulièrement mises à jour à partir du site The Chromium Projects.

Du côté des jeux vidéo, le portage de Quake 2[25] est à noter, ainsi que quelques projets de jeux amateurs.

Et enfin les possibilités de la visualisation 3D en ligne pour imagerie médicale ou scientifique, comme la visualisation de l'anatomie humaine ou plus généralement animale[26], de molécules[27].

Différents outils de cartographie, comme l'ancienne application de cartographie 3D Nokia Maps 3D WebGL qui représentait des villes entières dont les bâtiments avaient été reconstruit par des procédés automatiques d'imagerie numérique. F4map qui se base sur les données 3D fournies par OpenStreetMap, c'est également le cas plus récemment du moteur WikiMiniAtlas[28] de Wikipedia.

Il existe des sites regroupant des collections d'objets 3D à télécharger et permettant de visualiser les objets disponibles directement dans l'interface web. On peut citer Sketchfab[29]. C'est le cas aussi du « FlightGear Scenery Model Directory » du simulateur de vol libre FlightGear Flight Simulator[30].

Egalement, des plateformes SaaS permettent de téléverser, de visualiser et d'exploiter des objets 3D directement depuis l'interface web. Telle que la plateforme Arskan SiloData[31].


La NASA a développé une application web interactive appelée "Experience Curiosity" pour célébrer le 3e anniversaire de l'atterrissage du rover Curiosity sur Mars[32]. This Blend4Web-based app[33]. L'application permet de contrôler le rover, ses caméras, son bras articulé et de reproduire les événements importants de la mission Mars Science Laboratory[34],[35]. L'application a été présentée au début de la section WebGL au SIGGRAPH 2015[36].

Bibliothèques orientées 3D

Il existe de plus en plus de bibliothèques pour faciliter le développement en WebGL[37]. Three.js est l'une des plus répandues.

On peut également citer Babylon.js[38], Blend4Web[39], GLGE[40], CopperLicht[41], C3DL[42], SceneJS[43], SpiderGL[44], OSGJS[45] et Verge3D, qui permettent l'implémentation d'objets ou de scènes en trois dimensions dans le navigateur. Certaines sont même dédiées à la visualisation scientifique et médicale, telle que XTK [46].

Les moteurs de jeu professionnels offrent maintenant la possibilité aux développeurs d'exporter directement dans les navigateurs en WebGL [47],[48], ouvrant ainsi la porte au développement de jeux AAA sur WebGL.

Bibliothèques orientées 2D

Différents frameworks dynamiques 2D utilisent également WebGL, pour tirer parti de son accélération matérielle, c'est le cas par exemple des bibliothèques WebGL-2d, enchant.js ou encore pixi.js, qui permettent également d'ajouter quelques éléments tridimensionnels dans des applications bidimensionnelles. Pixi.js est par exemple utilisée sur les sites promotionnels de la chaîne de restauration rapide américaine McDonald's[49].

Notes et références

  1. (en) [1]
  2. (en) 3D 4 ebook – FAQ
  3. (en) This presentation is an HTML5 website – Canvas 3D (WebGL)
  4. a et b (en)Can I use WebGL?
  5. (en) « Platform/GFX/WebGL/Backends », sur mozilla.org
  6. [2] sur mozilla.org
  7. il faut le lancer avec les options -ignore-gpu-blacklist -use-egl options pour que les versions ≤44 fonctionnent avec OpenGL ES
  8. (fr) Le picking en WebGL
  9. (en) OES_texture_3D
  10. (en)3D textures in WebGL sur le forum d'aide aux développeurs de Khronos
  11. (en) webgl-texture3d
  12. (en) https://wiki.mozilla.org/Platform/GFX/WebGL2
  13. http://www.khronos.org/registry/webgl/specs/latest/2.0/
  14. (en)What's coming in WebGL 2.0
  15. Support d'une partie de WebGL 2.0 par Firefox 51 et Chrome 56
  16. Pilotes de cartes graphiques bloqués
  17. Avis de Microsoft juin 2011
  18. A three-dimensional plateform
  19. WebGL sur Internet Explorer 11
  20. (en) kripken / emscripten – OpenGL support
  21. (en)Duetto (C++ for the Web) 0.9.2 is out — OpenGL ES implementation in WebGL and toolchain improvements
  22. Chrome Experiments
  23. Quake 2 WebGL
  24. Zygote Body
  25. GLmol - Molecular Viewer on WebGL/Javascript
  26. WikiMiniAtlas
  27. https://sketchfab.com/explore/models/staffpicks
  28. FlightGear Scenery Model Directory
  29. (fr + en) « Arskan SiloData », sur arskan.com
  30. « New Online Exploring Tools Bring NASA's Journey to Mars to New Generation », NASA (consulté le )
  31. « Experience Curiosity », NASA's Eyes (consulté le )
  32. « Prenez le contrôle de Curiosity avec Blend4Web », Greg G.d.Bénicourt Blog (consulté le )
  33. « Internet 3D: Take the Curiosity Rover for a Spin Right on the NASA Website », Technology.Org (consulté le )
  34. « Khronos Events - 2015 SIGGRAPH », Khronos (consulté le )
  35. (en) HTML5 game engines - WebGL
  36. http://www.i-programmer.info/news/144-graphics-and-games/6243-babylonjs-a-webgl-game-engine-from-microsoft.html
  37. Blend4Web
  38. GLGE
  39. CopperLicht
  40. C3DL
  41. SceneJS
  42. SpiderGL
  43. http://osgjs.org/
  44. « Xtk/X », sur GitHub (consulté le ).
  45. (en) « GDC 14 : Mozilla & Epic Games Run Unreal Engine 4 in Firefox - PC Perspective », sur PC Perspective (consulté le ).
  46. « In-depth on Unity 5's WebGL publishing tech », sur gamasutra.com (consulté le ).
  47. (en) Look Ma! We made the cut… — goodboydigital.com

Voir aussi

Liens externes