Linseneffekte mit WebGPU-Image-Shadern 2025 — Optimierungsguide für Low-Power-Geräte
Veröffentlicht: 29. Sept. 2025 · Lesezeit: 4 Min. · Von Unified Image Tools Redaktion
WebGPU ist 2025 in allen großen Browsern stabil, sodass schwere WebGL-Frameworks für Bildeffekte überflüssig werden. Die Frage für Webteams lautet: Wie lassen sich Lens Flare, Tiefenschärfe und Glow bereitstellen, ohne Leistung oder Akku zu ruinieren? Dieser Leitfaden zeigt Compute- plus Render-Pipelines, die auf Low-Power-Geräten 60 fps schaffen, sowie die nötigen Optimierungsmaßnahmen.
TL;DR
- Zweistufiges Rendering: (1) Compute-Pass für Lichtquellen-Extraktion, (2) Render-Pass für Komposition + Blur.
- Tile-basiertes Downsampling: Flare auf Viertelauflösung berechnen und beim Compositing via
mix
hochinterpolieren. - Adaptives Sampling: Sample-Anzahl basierend auf
navigator.gpu.getPreferredCanvasFormat()
und Battery-API-Signalen anpassen. - GPU/CPU-Telemetrie: WebGPU-Timestamp-Query-Daten an performance-guardian senden, um Framekosten zu tracken.
- Accessibility-Schutz:
prefers-reduced-motion
respektieren und statische Bild-Fallbacks bereitstellen.
Pipeline-Überblick
graph LR
A[Quelltextur] --> B[Compute-Shader: Bright-Spot Detection]
B --> C[Compute-Shader: Flare Tile Accumulation]
C --> D[Render-Pass: Bokeh & Bloom]
D --> E[Post Processing: Tone Mapping]
E --> F[Canvas / Texture Output]
WebGPU initialisieren
const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter({ powerPreference: 'low-power' })
const device = await adapter?.requestDevice({
requiredFeatures: ['timestamp-query'],
requiredLimits: { maxTextureDimension2D: 4096 }
})
const context = canvas.getContext('webgpu')!
context.configure({
device,
format: navigator.gpu.getPreferredCanvasFormat(),
alphaMode: 'premultiplied'
})
Ohne timestamp-query
fällt die Messung auf CPU-Timer zurück.
Shader zur Erkennung heller Bereiche
// shaders/bright-spot.wgsl
@group(0) @binding(0) var<storage, read> inputImage: array<vec4<f32>>;
@group(0) @binding(1) var<storage, read_write> brightMask: array<f32>;
@compute @workgroup_size(16, 16)
fn main(@builtin(global_invocation_id) global_id: vec3<u32>) {
let idx = global_id.y * textureWidth + global_id.x;
if (idx >= arrayLength(&inputImage)) { return; }
let color = inputImage[idx];
let luminance = dot(color.rgb, vec3<f32>(0.299, 0.587, 0.114));
brightMask[idx] = select(0.0, luminance, luminance > params.threshold);
}
Mache params.threshold
über UI-Slider justierbar, um das Look-and-Feel anzupassen.
Tile-Akkumulation
// shaders/flare-accumulate.wgsl
@group(0) @binding(0) var<storage, read> brightMask: array<f32>;
@group(0) @binding(1) var<storage, read_write> flareTiles: array<vec4<f32>>;
@compute @workgroup_size(8, 8)
fn main(@builtin(workgroup_id) group_id: vec3<u32>) {
let tileIndex = group_id.y * tileCountX + group_id.x;
var sum = vec4<f32>(0.0);
for (var y = 0u; y < TILE_SIZE; y = y + 1u) {
for (var x = 0u; x < TILE_SIZE; x = x + 1u) {
let idx = (group_id.y * TILE_SIZE + y) * textureWidth + (group_id.x * TILE_SIZE + x);
sum += vec4<f32>(brightMask[idx]);
}
}
flareTiles[tileIndex] = sum / f32(TILE_SIZE * TILE_SIZE);
}
Tile-Größen zwischen 16 und 32 sind ein guter Start; auf schwachen Geräten kann die Auflösung weiter reduziert werden.
Komposition im Render-Pass
// pipeline/render.ts
const flarePipeline = device.createRenderPipeline({
vertex: { module: device.createShaderModule({ code: quadVert }) },
fragment: {
module: device.createShaderModule({ code: flareFrag }),
targets: [{ format: contextFormat }]
},
primitive: { topology: 'triangle-list' }
})
const pass = commandEncoder.beginRenderPass({
colorAttachments: [{
view: context.getCurrentTexture().createView(),
loadOp: 'load',
storeOp: 'store',
clearValue: { r: 0, g: 0, b: 0, a: 1 }
}]
})
Der Fragment-Shader mischt Bloom- und Bokeh-Texturen.
// shaders/flare.frag.wgsl
@group(0) @binding(0) var flareSampler: sampler;
@group(0) @binding(1) var flareTexture: texture_2d<f32>;
@group(0) @binding(2) var blurTexture: texture_2d<f32>;
@fragment
fn main(@builtin(position) pos: vec4<f32>) -> @location(0) vec4<f32> {
let uv = pos.xy / vec2<f32>(canvasSize);
let flare = textureSample(flareTexture, flareSampler, uv);
let blur = textureSample(blurTexture, flareSampler, uv);
return mix(flare, blur, params.blurMix) * params.intensity;
}
Energie- und Performance-Tuning
- Auflösungs-Skalierung: Bestimme die Renderauflösung aus
device.limits.maxTextureDimension2D
undwindow.devicePixelRatio
. - Workgroup-Drosselung: Bei Batteriestand < 20 % Workgroup-Anzahl halbieren.
- Uniform-Updates: Nur bei UI-Änderungen aktualisieren.
- Timestamps:
writeTimestamp
einsetzen und warnen, wenn GPU-Zeit > 5 ms.
const querySet = device.createQuerySet({ type: 'timestamp', count: 2 })
passEncoder.writeTimestamp(querySet, 0)
// ... Render-Operationen ...
passEncoder.writeTimestamp(querySet, 1)
Barrierefreiheit und Fallbacks
Wenn prefers-reduced-motion: reduce
gesetzt ist, stattdessen ein statisches PNG ausgeben.
.hero-visual {
background-image: url('/images/hero-static.png');
}
@media (prefers-reduced-motion: no-preference) {
.hero-visual {
background-image: none;
canvas { display: block; }
}
}
Speichere das statische Asset in der PWA, damit Offline-Nutzer ein konsistentes Bild sehen.
Monitoring und Experimente
Verfolge folgende Kennzahlen mit performance-guardian:
Metrik | Ziel | Aktion |
---|---|---|
GPU-Framezeit | < 6 ms | Workgroup-Größen tunen |
Akkuverbrauch (5-Min-Schnitt) | < 2% | Auflösungsskalierung reduzieren |
LCP-Varianz | ±100 ms | Statisches Bild erwägen |
CTR | +5 % | Effekt ausrollen, falls Conversion steigt |
Checklist
- [ ] Fallback für Nicht-WebGPU-Umgebungen vorhanden.
- [ ] Compute- und Render-Pass sind entkoppelt.
- [ ] GPU-Kosten via
timestamp-query
sichtbar. - [ ]
prefers-reduced-motion
wird beachtet. - [ ] Battery-API senkt Qualität im Energiesparmodus.
- [ ] CTR und LCP werden per RUM überwacht.
Zusammenfassung
Mit WebGPU lassen sich komplexe Linseneffekte über schlanke Shader realisieren. Kombiniere Tile-basierte Berechnungen und Auflösungsskalierung, um auch auf schwacher Hardware stabile 60 fps zu halten. Miss visuelle Wirkung zusammen mit Akku- und LCP-Einfluss, damit Production-Rollouts ein ausgewogenes Verhältnis von Wow-Effekt und Performance behalten.
Verwandte Werkzeuge
Sequenz zu Animation
Bildsequenzen in GIF/WEBP/MP4 mit einstellbarem FPS umwandeln.
Sprite‑Sheet‑Generator
Frames zu einem Sprite‑Sheet kombinieren und CSS/JSON mit Frame‑Daten exportieren.
Performance Guardian
Latenzbudgets modellieren, SLO-Verstöße sichtbar machen und Nachweise für Reviews exportieren.
Image Compressor
Batch compress with quality/max-width/format. ZIP export.
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