21.08.2026, 10:00 Uhr
Universität Wien
Besprechungsraum 3.28
Währinger Str. 29
1090 Wien
Titel: Exploring WebGPU as a Foundation for a Game Engine and
Teaching Tool
Kurzfassung:
WebGPU ist eine moderne, low-level Grafik-API, die direkten Zugriff auf GPU-Ressourcen
sowohl in Webbrowsern als auch in nativen Anwendungen ermöglicht. Sie stellt eine
vielversprechende Grundlage für Web- und Desktop-Grafiksysteme dar und bietet explizite
Kontrolle über GPU-Operationen ähnlich wie Vulkan, Metal und DirectX 12. Durch die
direkte Bereitstellung von GPU-Pipelines, Speicherverwaltung und Shader-Management
an Entwickler ermöglicht WebGPU hohe Leistung und Parallelismus, führt aber auch
zu zusätzlicher Komplexität im Vergleich zu höheren APIs. Diese Arbeit untersucht
drei Fragen: Was ist der aktuelle Stand von WebGPU als Grafik-API? Kann eine voll
funktionsfähige Game-Engine darauf aufgebaut werden? Und kann eine solche Engine so
gestaltet werden, dass sie WebGPU-Konzepte effektiv vermittelt?
Um diese Fragen zu beantworten, wurde eine modulare WebGPU-basierte Game-
Engine, die Vienna WebGPU Engine, entwickelt, die grundlegende Systeme wie
physikalisch basiertes Rendering, hierarchische Szenenorganisation, Ressourcenverwaltung,
Multi-Kamera-Unterstützung und Shadow-Mapping implementiert. Die Engine ist sowohl
auf Funktionalität als auch auf Verständlichkeit ausgelegt, wodurch ihre Subsysteme
und Datenflüsse für Lehrzwecke zugänglich werden. Mit dieser Engine wurde ein Mini-
Kurs mit drei Tutorials erstellt, der WebGPU durch angeleitete, praxisnahe Übungen
vermittelt und es den Teilnehmern ermöglicht, Rendering, Materialien, Beleuchtung und
GPU-Ressourcenverwaltung durch Aufgaben steigender Komplexität zu erkunden.
Der didaktische Ansatz wurde durch einen dreistufigen Prozess evaluiert: Ein Vorher-
Fragebogen erfasste das Grundvertrauen und die Vorkenntnisse mittels einer 4-Punkte-
Likert-Skala, die Teilnehmer bearbeiteten die angeleiteten Tutorials selbstständig unter
Beobachtung, und ein Nachher-Fragebogen maß Lernerfolge und wahrgenommene
Effektivität mit derselben Skala, ergänzt durch Evaluationsitems zu Hilfestellung und
Bereitschaft, die Materialien weiterzuempfehlen.
Diese Arbeit wurde innerhalb der EDEN-Forschungsgruppe (Education, Didactics and
Entertainment Computing) an der Universität Wien durchgeführt, wo etablierte Lehrveranstaltungen
wie Gaming Technologies und Cloud Gaming derzeit die Vienna Vulkan
Engine und Vienna Physics Engine als didaktische Frameworks zur Vermittlung von
Grafikprogrammierung und Spieleentwicklung einsetzen. Die Vienna WebGPU Engine
untersucht WebGPU als potenzielle zukünftige Alternative oder Erweiterung zu diesen
bestehenden Lehrmitteln und prüft, ob WebGPUs Designmerkmale und plattformübergreifende
Fähigkeiten pädagogische Vorteile bieten, die aktuelle Kursmaterialien ergänzen oder
verbessern könnten. Diese Arbeit zeigt, dass WebGPU nicht nur eine voll funktionsfähige
Game-Engine unterstützen kann, sondern auch eine praktikable Plattform für praxisnahe,
didaktische Erfahrungen in moderner Grafikprogrammierung bietet, die in universitäre
Curricula als strukturierte Übungen, Bonusprojekte oder als Grundlage für Bachelor- und
Masterarbeiten integriert werden könnte.