WebglとWebgpuの概念および違いを理解しよう

ウェブ開発者であれば、誰もが一度は3Dグラフィックスや複雑な可視化を実装しなければならない場面に直面します。
これまでは WebGL がウェブ上で高性能グラフィックスを実現する標準でしたが、今では WebGPU という新たな選択肢が登場しています。

この投稿では、WebGL と WebGPU の核心的な違いを分析し、それぞれの長所・短所を検討します。
また、実際の開発現場でどの技術を選択すべきかについての 実用ガイドも提供します。

WebGLとは何か？

WebGL（Web Graphics Library）は2011年頃に登場した JavaScript APIで、ウェブブラウザ上で高性能な3Dおよび2Dグラフィックスをレンダリングできるようにします。OpenGL ES 2.0 を基盤としており、GPUの性能を直接活用できるという点が革新的でした。

WebGL の最も大きな強みは 幅広いブラウザ対応です。
Chrome 9（2011年）、Firefox 4（2011年）、Safari 5.1（2011年）バージョンからサポートが始まり、現在ではほぼすべてのモダンブラウザで安定して動作します。

しかしながら WebGL にはいくつかの制限があります：

複雑な状態管理：グローバル状態が多く、ライブラリの作成が難しい
同期的な API：非同期処理が制限されている
限定的な GPU 利用：最新の GPU 機能を十分に活用できない

WebGPU：次世代ウェブグラフィックス API

WebGPU は WebGL の後継技術で、現代の GPU アーキテクチャに最適化された API です。
単にグラフィックスレンダリングだけではなく、汎用 GPU コンピューティング（GPGPU）までサポートするのが特徴です。

WebGPU が解決しようとしている主な課題は以下のとおりです：

WebGL の複雑な状態管理の問題
現代 GPU の性能を十分に活かせない問題
コンピュートシェーダーのサポート欠如

Mozilla のドキュメントによれば、WebGPU は「現代GPUとの互換性の向上、汎用 GPU コンピューティングのサポート、より高速な演算、高度な GPU 機能へのアクセス」と説明されています。

核心的な違いの分析

API 設計哲学の違い

WebGL のステートベース設計
WebGL は OpenGL の伝統を受け継ぎ、グローバル状態を広く利用します。
これはシンプルなアプリケーションでは直感的ですが、複雑なアプリケーションやライブラリを作る際には状態管理が難しくなります。

WebGPU のステートレス設計
WebGPU ではパイプライン（pipeline）という概念を導入し、レンダリング状態をカプセル化します。
これによって開発者が追跡すべき状態の量が大きく減少しました。

// WebGPU パイプラインの例
const renderPipeline = device.createRenderPipeline({
  vertex: {module: shaderModule, entryPoint: 'vertex_main',
  },
  fragment: {module: shaderModule, entryPoint: 'fragment_main',
  },
  primitive: {topology: 'triangle-list',
  },
  // 全てのレンダリング状態が一つのオブジェクトにカプセル化されている
});

シェーディング言語の進化

WebGL：GLSL（OpenGL Shading Language）を使用
WebGPU：WGSL（WebGPU Shading Language）を使用

WGSL は現代の GPU アーキテクチャに最適化して設計されており、より直感的で安全な文法を提供します。

非同期処理の革新

WebGPU は 完全に非同期設計されています。
これはメインスレッドをブロックせずに GPU 作業を実行できるようにしてくれます。

// WebGPU の非同期デバイス初期化
async function initWebGPU() {
  if (!navigator.gpu) { throw Error("WebGPUがサポートされていません。"); }

  const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
  if (!adapter) { throw Error("WebGPUアダプターを要求できません。"); }

  const device = await adapter.requestDevice();
  return device;
}

コンピュートシェーダーのサポート

WebGPU の最大の革新のひとつは、コンピュートシェーダーのネイティブサポートです。
これによりグラフィックスレンダリングに加えて、さまざまな汎用コンピューティング作業を GPU で実行できます。

活用例としては以下です：

物理シミュレーション
画像処理
機械学習推論
大規模データ処理

向上したエラー処理

WebGPU は API から返される全てのメッセージに対して 呼び出しスタックを提供します。
また、各 WebGPU オブジェクトにカスタムラベルを指定できるため、デバッグがはるかに容易になっています。

パフォーマンス比較分析

理論上の性能優位性

WebGPU は次のような理由で理論的に優れた性能を提供します：

低い CPU オーバーヘッド：パイプラインベース設計により状態変更コストが削減
現代 GPU 機能の活用：最新 GPU アーキテクチャに最適化された設計
非同期処理：メインスレッドのブロックを最小化

実際の性能テスト結果

しかしながら実際の性能テストでは興味深い結果が出ています。
Babylon.js コミュニティの報告によれば：

「WebGL が WebGPU エンジンよりも目立って良い性能を示しました。
特に GPU パーティクルが多いシーンでは WebGL が圧倒的に優れていました。」

具体的な数値：

WebGPU：85〜90 FPS
WebGL：144 FPS を維持

これは WebGPU がまだ初期段階であり、ドライバー最適化および実装の成熟度の観点で改善が必要であることを示しています。

性能最適化方法

WebGPU で最適な性能を得るためには次を考慮してください：

レンダーバンドル（Render Bundles） の活用
高度な最適化技法 の適用
適切なメモリ管理 の実施

現時点では WebGPU の性能潜在能力を完全に引き出すには、より多くの学習と経験が必要です。

ブラウザ対応状況

WebGL のブラウザ対応

WebGL はほぼ全てのブラウザで完全にサポートされています：

デスクトップ：Chrome、Firefox、Safari、Edge 全て完全サポート
モバイル：iOS Safari、Chrome Mobile、Samsung Internet 全てサポート
安定性：10年以上の検証された安定性

WebGPU のブラウザ対応

WebGPU はまだ限定的なサポート状況です（2023年11月時点）：

Chrome/Edge：ChromeOS、macOS、Windows で部分サポート
Firefox：Windows でのみフラグを有効にする必要あり
Safari：まだ実験的サポート

完全なサポートは以下のとおりです：

Safari 26 → 2025年9月15日予定
Chrome Android 121 → 2024年1月23日
Samsung Internet 25 → 2024年4月24日

実務適用ガイド

WebGL を選択すべき場合

幅広いブラウザ互換性が必要なプロジェクト
実証済みのエコシステムとライブラリを活用すべき場合
迅速な開発と安定性が優先されるプロジェクト

WebGPU を検討すべき場合

コンピュートシェーダーが必要なプロジェクト
最新 GPU 性能を最大限に活用する必要がある場合
未来志向の技術スタックを構築しようとしている場合

ハイブリッドアプローチ

現実的な解決策は 段階的な改善（Progressive Enhancement） のアプローチです。

async function initGraphicsAPI() {
  if (navigator.gpu) { try {  const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();  if (adapter) {      return await initWebGPU(adapter);  }  
  } catch (error) {  console.warn('WebGPU 初期化失敗、WebGL にフォールバック:', error);
  }}

  // WebGL フォールバック
  return initWebGL();
}

学習リソースとコミュニティ

WebGL 学習資料

WebGL Fundamentals：最も包括的な WebGL チュートリアル
Three.js：WebGL を簡単に使えるライブラリ
Babylon.js：3D エンジンとして WebGL を抽象化して提供

WebGPU 学習資料

MDN WebGPU ドキュメント：公式 API リファレンス
WebGPU Samples：Google 提供のサンプルコード
WGSL 仕様：シェーディング言語学習資料

将来展望と開発トレンド

ウェブグラフィックスの進化方向

WebGPU は単なる WebGL の代替ではなく、
ウェブプラットフォームのコンピューティング能力を拡張する核心技術です。

特に次の分野で大きな変化を起こすと期待されます：

ウェブベース機械学習 — TensorFlow.js との統合
リアルタイムシミュレーション — 物理・流体力学など
高度な可視化 — 科学データ、医療画像など