Honoursarbeit. Tobias Schmidt, David Hackbarth, Konstantin Koß Word Count: 13175

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1 Honoursarbeit Module Name: Major Project Module Number: SAE3200 Course Number: BWD 1010 Date Submitted: Award Name: Bachelor of Arts/ Bachelor of Science (Honours.) Web Development Year: 2010 / 2011 Name: Alexander Heidrich City: Berlin Country: Germany Module Leader: Tobias Schmidt Staffing: Tobias Schmidt, David Hackbarth, Konstantin Koß Word Count: 13175

2 Performance-Vergleich zwischen dem Flash Player 11 und dem Unity-Player 3.4. bei der Darstellung von dreidimensionalen Inhalten im Webbrowser Grafik: Julia Krieger

3 Diese Arbeit widme ich meiner Freundin Julia, die mich stets zum Lachen bringt, mich jederzeit in meinem Tun unterstützt und mir diese überaus gelungene Grafik gezeichnet hat.

4 Eidesstattliche Erklärung Hiermit bestätige ich, Alexander Heidrich, dass die vorliegende Forschungsarbeit, welche dem Abschluss des Studiums an dem SAE Institut Berlin dient, von mir allein und lediglich mit den angegebenen Quellen und Hilfsmitteln verfasst wurde. Alexander Heidrich Berlin,

5 Abstract In this honours work I compared the performance of the Flash Player 11 with the performance of the Unity Web Player 3.4. I wanted to find out whether Adobe the current market leader for animated web applications have to see Unity Technologies as a competitor for rendering three-dimensional graphics in the web-browser. Furthermore I wanted to acquire if Unity can establish itself to a leading application development system. In October 2011, the Flash Actionscript 3.0 library have been expanded by a 3D API called Stage3D. With this API it is possible to create three-dimensional content in webapplication using the Flash Player. Before this announcement, only HTML5 and Unity were able to create such content. Comparing Flash Stage3D to Unity, by employing Stage3D [...] you use a low level API [ ] to create your own game engine from scratch. 1. Current Frameworks like Flare3D or Away3D - which I have used can be considered as such an engine. Unity, however, is an since 2001 developed development environment, which have a professional userinterface and settings for game development. Furthermore it gives the option to program in C#, JavaScript or Boo. For these three languages, Unity provides a framework with predetermined functions. The created applications finally can be exported to all major platforms. These platforms are Windows, Macintosh, ios, Android, PlayStation 3, XBOX 360, Nintendo Wii and since January 2012 applications can be exported to the Flash Player 11. To render created applications in the browser, Unity released the Unity Web Player. While Unity brought 3D-graphics earlier to the web-browser it is to prove the following hypothesis: Related to three-dimensional graphics in web-applications, applications created with current Flash Stage3D-Frameworks like Away3D have an poorer performance as apps for the Unity Web Player. To compare the two frameworks I have created two different applications. The first application is developed in Flash with the Away3D 4.0a and at the Unity-Editor 3.5. with C#. This application should gather information about the maximum number of polygons which can be rendered in the web-browser by the different engines. For this program I programed two different models. A lowpoly model with nearly polygons and a 1 Kaitila, Christer 2011: Adobe Flash 11 Stage3D (Molehill) Game Programming (Page 9 - What Molehill is NOT )

6 highpoly model with about polygons which are added to the scene in a certain interval. The second application is a game world from a racing game, which were developed by former SAE students. These test-application were completely created in Unity and exported to the Flash Player and the Unity Web Player. So I could find out more about the performance issue of the Flash export-function from Unity. For the export, I cleared the game off unimportant objects and added some database-scripts and a camera flight. By doing this, I wanted to compare the performance to real browsergames. These applications were embeded into a website and connected to a database. Until the applications go below twentyfour frames per second they written data to the database to get unambiguous results and create graphs. At the beginning, a survey were created to gain information about current hardware standards. But due to a small number of participants, I decided to use the current hardware statistics from a survey in February 2012, created by Valve Corporation. Analyzing this survey, I found at that Dual Core Processors very mostly used by gamers. Related to the random access memory, 4GB seems to be a standard. But also 8GB are often used. With regard to the graphic board I decided to take systems with a NVIDIA graphic board, because Unity have a special support for the NVIDA PhysX -Engine for realistic physical effects. But NVIDIA is known for her game graphic boards as well. Finally I found seven different systems in my immediate surroundings. On the one hand there are two highend computers, one of them with a games graphic board and one with a graphic board, designed for modeling-jobs in Maya or other 3D programs. Furthermore I employed a Windows XP system and a Windows 7 system. The hardware-configuration of these two systems can be compared to the standards of the specific era. The fifth Windows computer was a Windows 7 Laptop, designed for the office job and the operating system. The graphic board is an onboard-solution so I can work out which engines have the better software-support when no hardware acceleration is enabled. But not only Windows systems were considered. The last two systems are an Apple MacBook Pro and an Apple imac of the lastest generation. On every of these seven computers I do tests for counting the polygons with highpoly, lowpoly models and making the camera flight. The results were very different but could be explained by the specifications of the engines and the hardware of the computers. Regarding the Desktop PCs, both engines were able to bring very good results due to the hardware acceleration. Unity provided the better results in this case. It can be explained by the hidden algorithms and process Unity deployed to increase the performance. As we

7 know Stage3D is just an API, it seems that such processes and algorithms are not included in Away3D, or are not fully developed until know. Looking at the results from the Laptop test series, Unity break in earlier. In this case, there is only a minor hardware acceleration, so the main processor have to calculate many of the processes. Stage3D is using a new technologie called SwiftShader from TransGaming Inc. This technology gains a better performance by optimizing the code for the processor. Unity employed own processes, but in this case SwiftShader seems to bring the better results. Regarding the imac with an ATI Radeon there also is a small Unity-compatibility with the graphic board. Without the right graphic drivers Unity is not able to gain the same performance as Flash. But in general Unity have the better performance and lowest capacity utilisation of the RAM and CPU. Despite these results, I have proved my thesis. But while Unity only have around 100 million installations worldwide, it is uncertain if Unity can conquer the market. Until Flash have not released a environment to develop with Stage3D, or a uniformly framework is published, I think many programming newcomers will decide themselfes on Unity. Due to the easy handling of this editor and the possibilities of exporting the application, Unity might convince more and more programmer. But finally, Flash has at least conducted the Flash Player to the present browsertechnologies and implemented an promising API. In addition, Adobe sales licenses to thirdparty developers, which make it possible to write applications and game sin C+ or C++ and publish them on the Internet via the Flash Player 11. With this course, Adobe Flash will remain as the popular Browser-Technologie.

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9 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis...3 Kapitel 1 Einleitung These Ziel dieser Arbeit Zielgruppe Industrierelevanz...7 Kapitel 2 Die Grundlagen Flash Actionscript Stage3D und der Bezug zu standardmäßigen Rendertechniken Away3D Vorteile und Nachteile von Stage3D gegenüber der bisherigen Technik Unity...17 Kapitel 3 Die Methodik Umfrage Auswahl der Systeme und deren Eigenschaften Das Betriebssystem Hardware Die Testanwendungen Testanwendungen für die maximale Polygonanzahl Kameraflug Relevanz für Ergebnisfindung...27 Kapitel 4 Programmierung und Durchführung Das Backend Die Testanwendungen für die Polygonanzahl Der Kameraflug Durchführung...35 Kapitel 5 Ergebnisse Ergebnisse der Testreihen, basierend auf den gewählten Systemen Windows XP Highend Desktop-PC (Gaming) Highend Desktop-PC (Modeling)...45 Seite 1

10 Windows 7 Desktop PC (aus der Werbung) Windows 7 Laptop MacBook Pro Quartal imac Zusammenfassung der Ergebnisse Stufenartige Graphen Apple Systeme Highend Windows Systeme Windows Laptop Systeme Alte Windows Systeme...65 Kapitel 6 Fazit...66 Literaturverzeichnis...69 Abbildungsverzeichnis...73 Anhang...75 I Entwickler Logbuch...76 II Umfrage: Fragen und Ergebnisse...82 III Unity Skript UI.cs...88 IV Unity Skript cube_rotation.cs...91 V Flash Skript Flash3D.as...92 Seite 2

11 Abbildungsverzeichnis Abb. 1 : Valve Corporation Hardware Stats (Februar 2012)...20 Abb. 2 : Die verwendeten Testcomputer mit deren Hardwarespezifikationen...22 Abb. 3 : Verwendete Modelle für die Testreihen...24 Abb. 4 : Partikelsystem in Testanwendung mit Kameraflug...26 Abb. 5 : Reliefshader und gruppierte Objekte in Testanwendung mit Kameraflug...27 Abb. 6 : Winterlandschaft mit animierten Prefabs in Testanwendung mit Kameraflug...27 Abb. 7 : Windows XP Desktop PC Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 8 : Windows XP Desktop PC Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 9 : Windows XP Desktop PC Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 10: Windows XP Desktop PC Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 11: Windows XP Desktop PC Testflug in Google Chrome Abb. 12: Windows XP Desktop PC Testflug in Mozilla Firefox Abb. 13: Windows XP Desktop PC CPU- und RAM-Auslastung...40 Abb. 14: Highend Gaming PC Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 15: Highend Gaming PC Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 16: Highend Gaming PC Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 17: Highend Gaming PC Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 18: Highend Gaming PC Testflug in Google Chrome Abb. 19: Highend Gaming PC Testflug in Mozilla Firefox Abb. 20: Highend Gaming PC CPU- und RAM-Auslastung...44 Abb. 21: Highend Modeling PC Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 22: Highend Modeling PC Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 23: Highend Modeling PC Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 24: Highend Modeling PC Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 25: Highend Modeling PC Testflug in Google Chrome Abb. 26: Highend Modeling PC Testflug in Mozilla Firefox Abb. 27: Highend Modeling PC CPU- und RAM-Auslastung...48 Abb. 28: Windows 7 Desktop PC Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 29: Windows 7 Desktop PC Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 30: Windows 7 Desktop PC Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 31: Windows 7 Desktop PC Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Seite 3

12 Abb. 32: Windows 7 Desktop PC Testflug in Google Chrome Abb. 33: Windows 7 Desktop PC Testflug in Mozilla Firefox Abb. 34: Windows 7 Desktop PC CPU- und RAM-Auslastung...52 Abb. 35: Windows 7 Laptop Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 36: Windows 7 Laptop Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 37: Windows 7 Laptop Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 38: Windows 7 Laptop Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 39: Windows 7 Laptop Testflug in Google Chrome Abb. 40: Windows 7 Laptop Testflug in Mozilla Firefox Abb. 41: Windows 7 Laptop CPU- und RAM-Auslastung...56 Abb. 42: MacBook Pro Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 43: MacBook Pro Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 44: MacBook Pro Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 45: MacBook Pro Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 46: MacBook Pro Testflug in Google Chrome Abb. 47: MacBook Pro Testflug in Mozilla Firefox Abb. 48: MacBook Pro CPU- und RAM-Auslastung...60 Abb. 49: imac 27 Lowpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 50: imac 27 Highpoly-Objekte in Google Chrome Abb. 51: imac 27 Lowpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 52: imac 27 Highpoly-Objekte in Mozilla Firefox Abb. 53: imac 27 Testflug in Google Chrome Abb. 54: imac 27 Testflug in Mozilla Firefox Abb. 55: imac 27 CPU- und RAM-Auslastung...63 Abb. 56: Ausschnitt der Unity-Demo Bootcamp...68 Seite 4

13 Kapitel 1 Einleitung Seit das Internet Anfang der neunziger Jahre auch für den privaten Haushalt zugänglich wurde und durch Java Animationen im Browser abgespielt werden konnten, wurden Firmen auf der ganzen Welt sich der Funktionsvielfalt und des kommerziellen Nutzens des Internets bewusst. Wo anfangs das Internet nur zum Datenaustausch und als Informationsquelle diente, geriet bald auch der Unterhaltungsfaktor immer mehr in den Vordergrund. Mitte der neunziger Jahre kam der Netscape Navigator von der Netscape Communications Corporation auf den Markt. Dieser brachte eine Plugin-API mit sich und war so der Grundstein für heutige Browsererweiterungen. Jonathan Gay und Charlie Jackson, ein Student mit großem Potential in der Macintoshsoftware-Programmierung und der Gründer einer Macintoshsoftware-Firma, nutzten dies aus und entwickelten eine Browserschnittstelle für vektorbasierte Grafiken und später auch Animationen den Flash Player. Damit erschufen sie eine auflösungsunabhängige, flüssiger laufende Alternative zu Java und damit eines der wichtigsten Vermarktungswerkzeuge für Multimedia Firmen im Internet. Dies ist nun über 15 Jahre her und seitdem die heutigen Internetbrowser die 3DGrafikschnittstellen OpenGL und Direct3D unterstützen, geht die Entwicklung der Webplayer in eine neue Phase über. Während die aktuell elfte Version des Flash Players vor der Veröffentlichung im Oktober 2011 nur unter dem Projektnamen Molehill für Aufsehen sorgte, wurden bereits vorher durch HTML5 dreidimensionale Objekte und Szenen im Browser darstellbar gemacht. Für Anfänger und Programmierer ohne viel Vorstellungskraft erscheint das Entwickeln von 3DWelten mittels Programmierung allerdings sehr abstrakt. Zur gleichen Zeit entwickelte eine amerikanische Softwarefirma einen Editor, der es ermöglicht, Spielwelten anders als bei HTML5 mittels einer graphischen Oberfläche zu gestalten und Funktionen und Effekte durch Programmierung hinzuzufügen. Bei der betreffenden Firma handelt es sich um Unity Technologies, die ihre Arbeit im Jahr 2001 aufnahm. Heute ermöglicht die aktuelle Version der Entwicklungsumgebung das Exportieren von Unity-Anwendungen für Windows, Mac, alle gängigen Konsolen sowie ios, Android und neuerdings auch für den Flash Player 11. Die Beispiele sind atemberaubend und strotzen vor komplexen Objekten, imposanten Licht- und Partikeleffekten sowie einer guten Performance. Doch obwohl Unity eine lukrative Lösung Seite 5

14 für das Exportieren von Unterhaltungsmedien auf die verschiedensten Plattformen zu seien scheint, stellt sich doch die Frage, ob es auch den wohl wichtigsten internationalen Markt das Internet erobern kann These Bei derzeitigen Flash Stage3D-Frameworks wie Away3D kommt es bei dreidimensionalen Inhalten in Anwendungen, gegenüber dem Unity Web Player früher zu Performance-Einbrüchen Ziel dieser Arbeit In dieser Arbeit möchte ich versuchen, meine These zu beweisen, indem ich für beide Engines zwei Testanwendungen entwickle. Zum einen soll die maximale Anzahl an darstellbaren Polygonen in einer Szene erarbeitet werden. Dazu sollen in zeitlichen Abschnitten Objekte zur Bühne hinzugefügt und die Bilder pro Sekunde sowie die Objektanzahl für das Erstellen von Graphen aufgenommen werden. Mit einer zweiten Anwendung, in Form eines Kamerafluges, sollen zum anderen die Flash-Exportfunktion von Unity sowie die Performance eines durchschnittlichen Rennspiels im Browser getestet werden. Auch hierbei kommt es zum Erstellen eines Graphen für die Auswertung. Durch diese beiden Anwendungen sollen die Ergebnisse als Richtlinie für die Entwicklung von statischen und dynamischen Webanwendungen dienen. Mittels der Erarbeitung der maximalen Polygonanzahl können dreidimensionale Produktpräsentationen angepasst werden. Mit Hilfe des Kamerafluges können wiederum dynamische Inhalte, die für Spiele typisch sind, angepasst werden. Meines Erachtens kann es Unity gelingen, sich zu einer der beliebtesten Entwicklungsumgebungen zu entwickeln. Gleichzeitig bin ich überzeugt, dass der mitgelieferte Unity Web Player in seiner Performance den Flash Player übertreffen wird, da nach bisherigen Erfahrungen der Unity Web Player den Computer weniger auszulasten scheint. Ob dies nur ein Trugschluss ist, oder ob der Unity Web Player die bessere Lösung zur Darstellung von 3D-Welten ist, soll mit dieser Arbeit herausgefunden werden Zielgruppe Die Zielgruppe für diese Arbeit stellen Werbeagenturen dar, welche sich auf ausgefallene, technisch aufwendige und stilistisch einzigartige Anwendungen konzentrieren und dabei auf dreidimensionale Objekte zurückgreifen. Gleichzeitig will ich mit meinen Untersuchungen alle Spielentwickler erreichen, die sich in der heutigen Zeit nicht zwischen Seite 6

15 den verschiedenen Engines entscheiden können. Somit sollen sowohl etablierte Firmen als auch selbständige Entwickler über performancetechnische Fakten aufgeklärt werden Industrierelevanz Die offiziellen Statistiken von Adobe besagen, dass 99% aller internetfähigen Computer auf der Welt inzwischen mit dem Flash Player ausgerüstet sind 1. Wie viele davon allerdings den Flash Player 11 besitzen, geht leider aus keiner derzeit existierenden Statistik hervor. Eine wahrscheinliche Verbreitung lässt sich jedoch errechnen. Betrachtet man die bestehenden Statistiken, so lag die Verbreitung der Vorgängerversion bereits nach einem Monat bei 40%. 2 Bei diesen Statistiken wurden alle mit dem Internet verbundenen Computer aufgenommen. Betrachtet man nun die Daten einer BITKOM-Studie aus dem Jahr 2007 und deren Prognose, so ist davon auszugehen, dass heutzutage weltweit mehr als 2 Milliarden Menschen mit dem Internet verbunden sind. 3 Da bei derartigen Studien alle Geräte, die eine Internetverbindung herstellen, mit einbezogen werden, muss man davon ausgehen, dass ein großer Teil davon auch Benutzer von Smartphones ist. So wird die Zahl der flashfähigen Geräte zwar kleiner, bleibt mit hoher Wahrscheinlichkeit aber trotzdem über der 1,5 Milliardenmarke. Nachdem die Verbreitung des Flashplayer nur einen Monat nach der Veröffentlichung bereits bei 40% lag, ist auch bei der elften Version von ähnlichen Zahlen auszugehen. Nicht zuletzt, weil Google Chrome eine native Einbindung des Flash Players hat und ihn automatisch auf die neueste Version aktualisiert. Somit liegt die Verbreitung der 3D-fähigen und die Grafikkarte nutzenden Webplayer bei geschätzten 700 Millionen. Schaut man sich die Statistik von Unity Technologies an, so steigt zwar die Installation des Unity Web Players rasant, dennoch liegt die Höchstmarke heute erst bei etwa 100 Millionen. 4 Da der Flash Player eine der ersten Technologien ist, die es Benutzern erlaubt, Videos, Audiomaterial oder aber Animationen und Spiele im Browser anzeigen zu lassen, sind diese Zahlen kaum verwunderlich. Dennoch ist Flash nicht nur deswegen so beliebt, sondern auch, weil es Entwicklern durch Actionscript die Möglichkeit gibt, schnell und einfach Webanwendungen zu kreieren, die sogar Datenbankabfragen und das Laden von Vgl.: Flash Player PC Penetration by Version Vgl.: - Tabelle 1 ( ) Vgl.: Fast jeder fünfte Mensch ist Online ( ) Vgl.: Comulative Web Player Installs (Millions) Seite 7

16 externen audiovisuellen Medien ermöglichen. Actionscript in der Version 2.0 ist vor allem wegen der nativen Syntax und der Ähnlichkeit zu Java und C+ so beliebt, was gerade Programmierer aus anderen Bereichen den Einstieg in die Materie erleichtert. Mit Actionscript 3.0 kam dann eine verstärkt objektorientierte und für Anfänger noch recht abstrakte Art und Weise der Programmierung dazu. Dadurch ist Actionscript 3 performanter und bietet mehr Möglichkeiten bei der Verarbeitung von Events sowie seit kurzem bei der Darstellung von dreidimensionalen Welten. Durch die hohe Verbreitung und der einfachen Syntax wird auch bei Softwarefirmen sehr gern auf Flash zurückgegriffen, wodurch bei der Verwendung dieser Engine der größte Marktwert zu erkennen ist. Ein Grund, sich für Flash zu entscheiden, liegt für viele neue Firmen darin, dass Facebook das Einbinden von zum Teil kostenpflichtigen Flashspielen ermöglicht, weshalb sich auch viele Personen in der Medienbranche bezüglich des eigenen Portfolios für animierte Flashseiten entscheiden. Seitdem HTML5 allerdings in der Entwicklung steckt, stellt man sich immer öfter die Frage, ob Flash unbedingt nötig ist. Im Browser ersetzt die neue HTML-Version Performanceeinbrüche und Browserabstürze bei Laptops und Macbooks sowie störende Warnungen, sollte der Flash Player defekt oder veraltet sein. Ein weiterer großer Rückschlag für Flash resultiert aus der Tatsache, dass Steve Jobs ( 2011) seit Beginn der iphone- und ipad-entwicklung strikt dagegen war, dass Flash auf diesen Medien abspielbar ist, da es eine veraltete Technik sei, die durch bessere Techniken wie HTML5 ersetzt werden könne, welche nicht nur Strom sparender sind sondern auch sicherer. 5 Nicht zuletzt besitzt der Marktführer für das Bereitstellen von Internetvideos Youtube eine eigene Applikation für idevices, welche es ermöglicht, Videos ohne Flash abzuspielen. Da Apples iphone und ipad Betriebssystem ios bei der weltweiten Verbreitung auf Platz 2 liegt, knapp nach Googles Android 6, ist es für Firmen sehr wichtig, auf eine dieser beiden Techniken zu setzen. Betrachtet man nur Europa, so ist ios weiterhin das am weitesten verbreitete Betriebssystem für mobile Endgeräte, was Flash stark zu schaffen macht, da der europäische Markt mehr Umsatz bei ios-applikationen verspricht. Dies mag ein Grund dafür sein, weshalb Adobe im November 2011 verkündete, dass man die Entwicklungen von Flash für mobile Endgeräte nicht mehr weiterführen werde und lieber in 5 6 Jobs, Steve: Thoughts on Flash Vgl.: Smartphone-Markt: iphone verkürzt Abstand zu Android Seite 8

17 zukunftsweisende Techniken wie HTML5 investieren wolle. 7 Es ist vielleicht nur eine Frage der Zeit, bis der Flashplayer aus dem Browser der Desktop-PCs verschwindet oder durch andere Techniken ersetzt wird. Betrachtet man nun auf der einen Seite, dass auch Actionscript dadurch an Bedeutung verlieren könnte und auf der anderen Seite, dass die Technik hinter Unity es Firmen ermöglicht, ihre Applikationen auf vielen Plattformen zu veröffentlichen, so ist es für Unternehmen wichtig zu wissen, auf welche Technik sie sich verlassen sollten. Zudem sollte es für Spielfirmen wichtig sein, ihren Benutzern ein angenehmes Spielerlebnis garantieren zu können. Kapitel 2 Die Grundlagen 2.1. Flash Als Begründer und Väter von Flash gelten Charlie Jackson, der Gründer einer Macintosh Software Firma, sowie Jonathan Gay, ein ehemaliger Schüler des Harvey Mudd College, der sich auf die Programmierung auf dem Apple II spezialisierte. Nachdem sich Jackson von den überragenden Programmierkenntnissen von Gay überzeugt hatte, entschied er sich, mit ihm eine gemeinsame Firma zu gründen FutureWave Software. Das Ziel dieser Firma bestand darin, Software eines Betriebssystems für Tablet-PCs mit Stiftbedienung zu entwickeln. Mit ihrer ersten Veröffentlichung SmartSketch gelang es FutureWave, auf sich aufmerksam zu machen und international bekannt zu werden, da durch das Programm der grafische Schaffungsprozess stark vereinfacht wurde. Kurze Zeit später wurde dieses Betriebssystem jedoch eingestellt, was einen Rückschlag für Gay und Jackson bedeutete. Eine neue Chance sah die Firma daher in dem Netscape Navigator, einem der ersten Internetbrowser mit einer Schnittstelle für Erweiterungen. Da die Darstellung von animierten Inhalten bisher nur über Java möglich war und sich diese Schnittstelle eher durch Langsamkeit auszeichnete, begann FutureWave eine eigene Erweiterung zu erstellen. SmartSketch wurde für Macintosh und Windows exportiert und bekam ein neues Konzept. Neben dem Erstellen von Vektorgrafiken sollten diese nun auch animierbar sein, um so performancelastige Animationen mittels Java zu umgehen. Dieses Programm hieß FutureSplash Animator und begann auch das Interesse von großen Firmen auf sich zu ziehen. Microsoft, aber auch Disney erkannten in den vektorbasierten Animationen ein großes Potential, was diese beiden Konzerne dazu brachte, den FutureSplash Animator für ihre Zwecke zu nutzen. Macromedia, ein 7 Vgl.: Aggressively Contribute to HTML5 Seite 9

18 Unternehmen, das sich auf Programme für vektorbasierte Grafiken spezialisierte und in Konkurrenz zu Adobe stand, sah in der Firma von Gay und Jackson eine große Chance, den Konkurrenzkampf zu gewinnen wurde so FutureWave von Macromedia aufgekauft und seitdem stetig weiterentwickelt. Neben dem neuen Namen Flash (Abkürzung des Programmes FutureSplash ) wurde nun auch das Dateiformat Shockwave Flash - kurz SWF - eingeführt, das bis heute als Exportformat verwendet wird. Neben der grafischen Oberfläche wurde zudem eine eigene Programmiersprache namens Actionscript implementiert. Durch die an Java und Javascript angelehnte Syntax sollte Actionscript schnell an Beliebtheit gewinnen. Im zweiten Quartal 2005 beendete Adobe Systems, Inc. dann den Konkurrenzkampf, indem es Macromedia aufkaufte. So gesellten sich zu bisherigen Programmen wie Photoshop und Illustrator auch Macromedia Flash und Macromedia Dreamweaver zu Adobes Softwarepalette. Auch unter der Leitung von Adobe wurde Flash stetig weiterentwickelt, sodass auf das bisherige Actionscript 2.0 nun die neue Version Actionscript 3.0 folgte sowie Schnittstellen zu anderen Adobe Programmen eingefügt wurden. Auch die Performance wurde bis zum heutigen Tage kontinuierlich verbessert Actionscript Nachdem FutureWave aufgekauft und zu Macromedia geworden war, wuchs - wie bereits erwähnt - der Funktionsumfang kontinuierlich. Eine der ersten essentiellen Verbesserungen bestand im Hinzufügen der eigenen Skriptsprache Actionscript. In der Version 1.0 bietet sie grundlegende Funktionen für Interaktivität in Flashanwendungen. Mit der einige Jahre später erscheinenden Version 2.0 gab es dann zahlreiche Verbesserungen bei der Fehlerbehebung. Zudem wurde die in Version 1 teilweise vorliegende, objektorientierte Programmierung weiter optimiert, sodass nun auch Schlüsselwörter wie class und extends verwendet werden konnten. Damit näherte sich Actionscript an klassenbasierte Sprachen wie Java und C+ weiter an und fand immer mehr Anklang bei Softwareprogrammierern. Nachdem Adobe Macromedia übernommen hatte, wurde auch Actionscript weiterentwickelt. Die Version 3.0 wurde 2006 veröffentlicht. Sie unterschied sich stark von ihren Vorgängern. So stark, dass der Flashplayer einen extra Teil für die Verarbeitung von Actionscript 1.0 und 2.0, sowie einen weiteren Teil für das Verarbeiten von Actionscript 3.0 brauchte.8 Gleichzeitig war eine Abwärtskompatibilität nicht mehr möglich. Dafür gab es 8 Actionscript Seite 10

19 ein neues Konzept, eine neue Syntax und einen größeren Funktionsumfang. Durch die hinzugefügten Events konnten nun verschiedene Ereignisse für Eingabefelder, Ladevorgänge oder Animationen festgelegt werden. Darüber hinaus war auch der objektorientierte Teil weiterentwickelt worden, wodurch Pakete eingebunden werden mussten. Nun hatte man eine bessere Übersicht über eingebundene Funktionen und konnte auf diese Weise auch eigene Klassen und Objekte erstellen und laden. Dadurch konnten eigene Objekte und Klassen auf bestehende Flash-Objekte wie Movieclips oder Sprites aufbauen. Das half der Übersicht und sparte Codezeilen. Um die Performance zu verbessern, gab es nun außerdem die Möglichkeit, die Hardwarebeschleunigung zu aktivieren. Dadurch konnten Berechnungen auch auf andere Hardwareelemente, wie die Grafikkarte, ausgelagert werden. Um Flashanwendungen auch in den dreidimensionalen Raum zu führen und gleichzeitig das System zu entlasten, entwickelte Adobe unter dem Namen Molehill eine Erweiterung für die bereits bestehende Actionscript 3.0 Bibliothek. Im Oktober 2011 wurde Molehill dann offiziell als Stage3D veröffentlicht. Es steht seitdem in Konkurrenz zu anderen Engines für Hardware unterstützende Darstellungen von 3D Objekten. Genau wie das mit HTML5 verwendete WebGL spricht Stage3D die Grafikprozessoren direkt an, unterscheidet dabei aber zwischen den Betriebssystemen. Unter Windows spricht Flash Direct3D an, welches eine Unterart von DirectX ist und auch Grafikkarten ab DirectX 9 unterstützt. Damit ist es flexibler und auch abwärtskompatibler als WebGL. Gleichzeitig musste WebGL viel Kritik seitens Microsoft einstecken, welche WebGL als zu unsicher beschrieben, da sich [...]Hardware von präparierte Webseiten gezielt überlasten und der Rechner zum Absturz[...] gebracht werden kann. 9 Zugleich setzen mehr und mehr Firmen auf Stage3D und auch Apple liefert ab ios 5 für seine Smartphones und Tablets keine WebGL-Unterstützung mehr, jedoch eine Unterstützung von Stage3D mittels des Exports aus AIR3.10 Doch auch wenn Flash Stage3D eine höhere Kompatibilität und bessere Performance zu versprechen scheint, ist es gegenüber Actionscript 3.0 für Anfänger sehr kompliziert. Dabei bedient sich die neue API nicht nur der bisherigen Actionscript 3.0 Bibliothek, sondern bringt auch viele neue 3D Eigenschaften mit sich, die ohne Verwendung eines Frameworks jedoch Vorkenntnisse in der Programmierung von beispielsweise Shadern voraussetzen. Stage3D muss man daher so verstehen, als dass 9 10 Vgl. "Windows hält WebGL für zu unsicher Vgl. Mailverkehr zwischen Tansel Halic und Chris Marrin https://www.khronos.org/webgl/public-mailing-list/archives/1106/msg00036.html Seite 11

20 man eine Lowlevel API [ ] nutzt, um eine eigene Spielengine vom Grund aus zu erstellen 11. Eine eigene Skriptsprache ist darin daher nicht zu sehen, da es lediglich den Funktionsumfang von Actionscript 3.0 erweitert und dabei eine Schnittstelle zur Grafikkarte darstellt. Deutlich wird dies, wenn man sich das Stage3D-Objekt ansieht. Dieses ist lediglich eine Erweiterung der Sprite-Klasse von Actionscript. Sprites sind dabei normale Darstellungsobjekte, wie zum Beispiel Buttons. Durch die Eigenschaften eines Sprites können sich somit mehrere Stage3D-Objekte auf einer Bühne ( Stage ) befinden, was mehrere Kamera-Perspektiven in einer Anwendung ermöglicht. Die einzige Besonderheit bei diesem Objekt besteht darin, dass es über keine Tiefeninformationen verfügt, also alle weiteren Actionscript 3.0 Objekte über dem Stage3D-Objekt gelegt werden. Ähnlich wie bei Bitmap-Objekten, die BitmapData enthalten, beinhaltet auch das neue Objekt einen Container mit den 3D-Informationen. Dieses Objekt heißt Context3D und kann als die 3D Engine und Kommunikationsschnittstelle zur Grafikkarte bezeichnet werden. Verwendet man kein Framework, so muss man sich für den Anfang eine eigene Projektbibliothek erstellen, die die wichtigsten Funktionen für Stage3D beinhaltet. Dabei ist das Grundprinzip von Stage3D recht einfach. Wie bei allen Anwendungen müssen zuerst alle Objekte, Texturen und anderen Elemente im Arbeitsspeicher zwischengespeichert werden, um zur Laufzeit darauf ohne Verzögerung zugreifen zu können. Nachdem alles geladen wurde, können diese Daten nun verwendet werden, um zur Laufzeit für jedes Bild Berechnungen anzustellen. In der Praxis stellt sich dies allerdings schwieriger dar, da die Programmierweise stark der Programmierung mit C++ ähnelt Stage3D und der Bezug zu standardmäßigen Rendertechniken Um die Funktionsweise von Stage3D und anderen Engines zu verstehen, ist ein Grundwissen im Bereich der 3D-Technik Vorraussetzung. Grundsätzlich besteht jedes dreidimensionale Objekt aus mehreren Punkten, wobei jeweils drei oder mehr Punkte Vertex genannt eine Fläche bilden, die so genannten Polygone. Da jedes Objekt durch Dreiecke dargestellt wird, sind Polygone bei der Ausgabe und Darstellung durch die Grafikkarte immer dreieckig, was viel Rechenzeit spart und die Performance gegenüber neckigen Flächen stark verbessert. Um die Positionsinformationen der Punkte zu speichern, werden dabei Objekte genutzt, die verschiedene Aufgabenfelder abdecken. Diese werden unter Stage3D VertexBuffer3D genannt. Sie können bis zu 32 Werte (bei 32bit-Systemen) oder 64 Werte (bei 64bit Systemen) für jeden einzelnen Punkt enthalten. Darunter zählen 11 Kaitila, Christer: Adobe Flash 11 Stage3D (Molehill) Game Programming (Seite 9 Absatz 4) Seite 12

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