Web or Native 谁才是元宇宙的未来（上）？

Orillusion WebGPU 论坛

随着元宇宙概念的爆炸式出现，3D渲染技术再次受到了巨大关注度。

沉浸、3D世界、虚拟社交、虚拟购物，这些都是元宇宙的概念实例。就像电影《失控玩家》那样，人们畅想通过AR/VR以及其他互联网技术，把现实世界的楼房街道、天气温度、人际关系等投射到虚拟世界，构建“元宇宙”，拥有一个网络分身。

但目前来看，要想实现这一构想，开发者们还有很长一段路要走。毕竟“元宇宙”的背后是庞大的3D虚拟世界构建，需要海量且高质量的3D内容支撑，以还原真实世界。R星引擎的游戏《荒野大镖客》除了游戏世界里各种各样让人拍案叫绝的细节之外，在画质上3D世界渲染的技术细节也仍然让人惊叹。

《荒野大镖客2》

3D渲染技术的迭代路线分成了两种技术方案：Native和Web。

Native，是我们的电脑、手机等硬件设备，通过安装本地的应用程序APP，直接通过图形API和相关驱动调用显卡的计算和渲染能力，完成真实物体的3D渲染数字化的过程。

Web，是通过浏览器，在网页页面中，实现现实世界的数字化渲染的过程。

打趣的说，选择Native技术栈还是Web技术栈，这是一个哲学问题。两种技术方案都有自己的优势和劣势，同时双方的生态也都比较丰富，很多项目从最终的技术实现角度来说，选择哪一条路线都可以完成。

Native 3D渲染的发展

1992年，Khronos制定了第一代的渲染引擎的图形学的框架叫做OpenGL 1.0，包括现在很多电脑用的基本上3D应用都是基于OpenGL。OpenGL也在不停的发展，目前最新版是2017年发布的OpenGL 4.6版本。同时，也出现了专门为移动端设计的OpenGL ES版本。由于OpenGL是开源和跨平台的，不方便为Windows做优化，1996年，微软作为第一大操作系统的提供商，发布了自己的图形API Direct3D。DX5/DX6/DX9有很多游戏的代表作，《古墓丽影》《极品飞车》都是当时的作品。

发展到了2009年，微软提出了DX11版本，有一个比较大的特性，计算着色器。简单说就是在图形的渲染能力上，可以更加充分的调用显卡的并行计算能力。

2014年，微软发布了下一代图形渲染API DX12，同年6月份，苹果在WWDC大会上发布了自己的图形学API Metal。2015年，Khronos发布了Vulkan。最早是发布的 OpenGL，随着显卡能力的提升，OpenGL的全局状态机设计离线，已经无法调用和优化先进现代显卡的能力。可以说Khronos不在会全力以赴的长期升级和维护OpenGL，反而选择发布了全新架构的现代图形API，即Vulkan。

2014年这个节点，就形成了三种现代图形学API并驾齐驱的情况。目前所有电脑上的游戏，或者一些3D应用，包括CG渲染动画，为了达到最好的渲染效果，几乎都会采用这三种现代图形API。

Web 3D渲染的发展

总体来说，在Web上渲染3D内容的相关技术发展还是比较缓慢的。最早的时候在浏览器是无法实现3D内容的，需要安装Flash插件。在校内网时代，那些农场类的游戏应用，以及在浏览器里看视频音频，几乎都需要安装Flash插件。2020年的时候，因为有一些安全的问题和其他种种原因，Adobe宣布停止维护Flash这项技术。

在Flash的发展过程中，出现了HTML5的标准，简称H5。2008年的时候，H5雏形出现。人们不需要在浏览器里面装Flash的插件，能够直接播放视频音频，包括通过Web原生的Canvas组件实现一些动画效果。

真正的Web 3D的技术标准的出现，是WebGL。由于浏览器天然具备的易分享等优势，在Web中展示和渲染3D内容一直都具有大量的需求。Khronos在2009年启动WebGL标准的讨论和制定工作。WebGL思路很简单，就是依靠浏览器的内核，对OpenGL ES版本做打包和封装，然后就可以让浏览器里的这些JS前端开发者直接用Web环境去调用底层的图形学能力，最终展示3D内容。当然也就意味着WebGL能力被限制到了OpenGL的时代。

Web的技术在持续快速的发展。尤其2014年，Native侧已经出了三大现代图形API了: DX12, Vulkan, Metal。在2017年的时候，W3C就提出在Web侧发展下一代图形学的技术标准,即WebGPU。跟WebGL一样，WebGPU的思路就是对三个现代图形API直接打包，然后在实现跨平台的同时，让浏览器里面直接可以调用这三个现代图形API能力，实现高质量的渲染效果，调用GPU的强大计算能力。

WebGPU Wiki
https://en.wikipedia.org/wiki/WebGPU

我们熟知的Unity和Unreal就是典型的Native技术栈下的3D渲染引擎产品，而Web端也有大名鼎鼎的Three.js，Barbylon.js, Cesium.js 和 Playcanvas等等。面对这样两条路线，下面聊一聊关于技术栈选择上的思考。

Web优势1: 生态的发展和普及程度广

从技术角度来看，Web相对于Native的发展相对是缓慢的。因为很多最新的技术都会在Native上最先实现。但是因为Web本身独特的优势，跨平台，易分享，易协同等等，一直都很受技术人员和多种应用场景的青睐。

浏览器厂商的努力也不容忽视，尤其是Chrome。为了保证Chrome 100这个历史时刻的版本能尽早的发布，从94版本开始，将6周一更新提升到4周一更新。（Chrome 94版本也是第一个正式启动WebGPU API的商用版本，而不在是通过Chrome Canary的developer版本才能体验的WebGPU的能力。）

Chromium Blog
https://blog.chromium.org/2021/03/speeding-up-release-cycle.html

浏览器承载的Web生态正在飞速的发展。下面的开源报告中关于开源环境技术方向的统计后端是最多的。但是我们可以看到，第二个就是Web的生态，也证明了Web生态是非常有潜力的。

2020年开源环境技术方向

下面是2020年编程语言的分布报告。最多的是Java，第二就是前端语言JS，如果把HTML语言也包括其中，那Web的语言普及度优势将更加明显。这足以说明Web是一个快速发展具有巨大潜力的技术栈生态。

2020年编程语言的分布

2020中国开源年度报告
https://kaiyuanshe.cn/document/china-os-report-2020/2020%20%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%BC%80%E6%BA%90%E5%B9%B4%E5%BA%A6%E6%8A%A5%E5%91%8A.pdf

Web优势2: 免安装客户端，跨平台特性

Native端，需要安装APP应用程序，在某些场景，对于用户来说是一个很高成本的行为。可以想象一下，如果你的家装设计师为你设计的室内3D全景渲染图，不是通过微信直接分享给你的（微信本身所有的分享内容都是基于Web），而是要求你要在手机或者电脑上安装一个几百M甚至几个G的应用程序才能观看，那是一种什么体验呢？

Web就很好的解决了这一个问题。我们不在需要为不同的场景安装不同的客户端，而是通过一个URL链接，就可以立刻浏览你想看到的任何内容。

换一个角度去思考，不仅不需要用户安装客户端，而是我们已经通过硬件设备中的浏览器触达到用户了。单独Chrome的全球装机量为26亿，占全部浏览器市场占有率的60%；排名第二个也是采用了Chromium内核的Edge浏览器，市场占有率为18%。

2020年-2021年全球浏览器市场占有率

基于Web环境做任何的内容开发，也都因为这种天然的跨平台特性，实现了降低研发成本的目的。Orillusion团队也极力打造Web端的3D渲染引擎。开发者们不需要在考虑为了一个项目开发不同的APP，来适配不同的操作系统。因为浏览器已经帮我们实现了不同平台的适配工作。只要在一台主机的Chrome里能正常打开，那么在其他主机的Chrome里也可以正常打开。

我们目前梳理了Native和Web在3D渲染这个场景中的发展历史和技术演进。同时，也从开发者生态和免客户端跨平台这两个方面，阐述了一些Native和Web技术路线的对比和分析。在接下来的内容里，我们会给出更加深入的思考，希望大家持续关注。

关于文章前面提出的打趣观点: 选择Native技术栈还是Web技术栈，这是一个哲学问题，也欢迎更多的Native和Web开发者一起留言，加入Orillusion社区参与讨论！

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Orillusion团队由帝国理工大学可视化渲染方向博后创建，团队成员具备顶级的学术背景，包括来自海内外名校的硕士博士，如港大，哈工大，北邮等，而且核心技术研发成员也均为行业内深耕10年以上的技术专家，来自白鹭，AutoDesk等优秀企业。我们也一直持续关注优秀企业和开源社区的相关人才，期待更多热爱开源的小伙伴加入Orillusion，一起改变世界！


团队专注于引擎底层技术研发，主要工作是打造全世界第一款完全开源的WebGPU轻量级通用渲染引擎，目标是在浏览器中实现桌面级的渲染效果，以及支持超大复杂场景的3D呈现。未来团队会一直专注于引擎底层的技术突破，打造优秀的开源软件及开源区，为3D场景爆发时代提供引擎基础工具。