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リファレンス VR・メタバース

VR・メタバース体験詳細

仮想現実、拡張現実、メタバース空間のWebSocketアーキテクチャ

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読了時間

120-150分

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難易度

🌳 上級
👥

前提知識

5項目

👥 前提知識

WebSocketの基本概念VR/AR技術3DグラフィックスWebGL/WebXRリアルタイム通信

この参考資料で学べること

  • VR空間での同期システム
  • マルチユーザー体験
  • アバター同期
  • 3D空間データ配信
  • 低遅延通信

🥽 VR・メタバースプラットフォーム詳細

1. メタバース基盤アーキテクチャ

分散仮想世界システム

図表を生成中...

空間分割・負荷分散

図表を生成中...

2. VR・ARインタラクション

没入型インタラクションシステム

図表を生成中...

高精度トラッキング同期

図表を生成中...

3. ソーシャルVRプラットフォーム

マルチユーザー仮想空間

図表を生成中...

4. メタバース経済システム

バーチャル経済プラットフォーム

図表を生成中...

分散型取引システム

図表を生成中...

5. パフォーマンス最適化

高性能レンダリングパイプライン

図表を生成中...

💡 実装のベストプラクティス

1. 仮想世界同期システム

class MetaverseWorldSync {
  constructor() {
    this.spatialHash = new SpatialHashGrid(100); // 100m区画
    this.users = new Map();
    this.objects = new Map();
    this.interestManagement = new InterestManagement();
    this.physicsEngine = new PhysicsEngine();
  }
  
  async updateUserPosition(userId, position, rotation) {
    const user = this.users.get(userId);
    if (!user) return;
    
    const oldChunk = this.spatialHash.getChunk(user.position);
    const newChunk = this.spatialHash.getChunk(position);
    
    // ポジション更新
    user.position = position;
    user.rotation = rotation;
    user.timestamp = Date.now();
    
    // 空間ハッシュ更新
    if (oldChunk !== newChunk) {
      await this.handleChunkTransition(userId, oldChunk, newChunk);
    }
    
    // 関心領域の更新
    const interestedUsers = this.interestManagement.getInterestedUsers(
      userId, 
      position, 
      50 // 50m範囲
    );
    
    // 予測補間で滑らかな移動
    const interpolatedPosition = this.predictPosition(user);
    
    // WebSocket配信
    this.broadcastToUsers(interestedUsers, {
      type: 'user_transform',
      userId: userId,
      position: interpolatedPosition,
      rotation: rotation,
      velocity: user.velocity,
      timestamp: user.timestamp
    });
  }
  
  handleChunkTransition(userId, oldChunk, newChunk) {
    // 古いチャンクのサブスクリプション解除
    if (oldChunk) {
      this.unsubscribeFromChunk(userId, oldChunk);
    }
    
    // 新しいチャンクのサブスクリプション開始
    if (newChunk) {
      this.subscribeToChunk(userId, newChunk);
      
      // 新チャンクの既存オブジェクトを送信
      const chunkObjects = this.getChunkObjects(newChunk);
      this.sendToUser(userId, {
        type: 'chunk_objects',
        objects: chunkObjects
      });
    }
  }
  
  predictPosition(user) {
    // 線形予測で次の位置を計算
    const deltaTime = (Date.now() - user.timestamp) / 1000;
    return {
      x: user.position.x + user.velocity.x * deltaTime,
      y: user.position.y + user.velocity.y * deltaTime,
      z: user.position.z + user.velocity.z * deltaTime
    };
  }
}

2. VRインタラクション処理

class VRInteractionHandler {
  constructor() {
    this.handTracking = new HandTrackingSystem();
    this.gestureRecognizer = new GestureRecognizer();
    this.hapticFeedback = new HapticSystem();
    this.collisionDetector = new CollisionDetector();
  }
  
  async processHandInput(userId, handData) {
    // 手の位置と姿勢の処理
    const processedHands = await this.processHandTracking(handData);
    
    // ジェスチャー認識
    const gesture = await this.gestureRecognizer.recognize(processedHands);
    
    if (gesture.confidence > 0.8) {
      await this.handleGesture(userId, gesture);
    }
    
    // 仮想オブジェクトとの衝突検知
    const collisions = await this.detectHandCollisions(userId, processedHands);
    
    for (const collision of collisions) {
      await this.handleObjectInteraction(userId, collision);
    }
    
    // WebSocket配信
    this.broadcastHandUpdate(userId, processedHands, gesture);
  }
  
  async handleGesture(userId, gesture) {
    switch (gesture.type) {
      case 'point':
        await this.handlePointing(userId, gesture.direction);
        break;
        
      case 'grab':
        await this.handleGrabbing(userId, gesture.target);
        break;
        
      case 'pinch':
        await this.handlePinching(userId, gesture.precision);
        break;
        
      case 'wave':
        await this.handleWaving(userId);
        break;
    }
  }
  
  async handleObjectInteraction(userId, collision) {
    const object = collision.object;
    const hand = collision.hand;
    
    // 物理的な反応
    if (object.physics) {
      const force = this.calculateInteractionForce(hand);
      this.physicsEngine.applyForce(object, force);
    }
    
    // ハプティックフィードバック
    const hapticIntensity = this.calculateHapticIntensity(collision);
    await this.hapticFeedback.send(userId, hand.side, hapticIntensity);
    
    // オブジェクト状態変更
    if (object.interactive) {
      await this.triggerObjectBehavior(object, 'touch', userId);
    }
    
    // インタラクション配信
    this.broadcastInteraction(userId, {
      type: 'object_interaction',
      objectId: object.id,
      interactionType: collision.type,
      force: force,
      position: collision.point
    });
  }
}

3. メタバース経済システム

class MetaverseEconomy {
  constructor() {
    this.blockchain = new BlockchainConnector();
    this.nftManager = new NFTManager();
    this.marketplace = new Marketplace();
    this.escrowService = new EscrowService();
  }
  
  async createNFTListing(userId, nftData) {
    // NFT検証
    const nftOwnership = await this.blockchain.verifyOwnership(
      userId, 
      nftData.contractAddress, 
      nftData.tokenId
    );
    
    if (!nftOwnership) {
      throw new Error('NFT ownership verification failed');
    }
    
    // マーケットプレイスへの出品
    const listing = await this.marketplace.createListing({
      sellerId: userId,
      nftContract: nftData.contractAddress,
      tokenId: nftData.tokenId,
      price: nftData.price,
      currency: nftData.currency,
      royaltyPercentage: nftData.royaltyPercentage
    });
    
    // リアルタイム市場更新
    this.broadcastMarketUpdate({
      type: 'new_listing',
      listing: listing,
      category: nftData.category
    });
    
    return listing;
  }
  
  async executePurchase(buyerId, listingId) {
    const listing = await this.marketplace.getListing(listingId);
    
    // 購入者の残高確認
    const balance = await this.blockchain.getBalance(
      buyerId, 
      listing.currency
    );
    
    if (balance < listing.price) {
      throw new Error('Insufficient funds');
    }
    
    try {
      // エスクロー開始
      const escrowId = await this.escrowService.initiate({
        buyerId: buyerId,
        sellerId: listing.sellerId,
        amount: listing.price,
        currency: listing.currency,
        nftContract: listing.nftContract,
        tokenId: listing.tokenId
      });
      
      // スマートコントラクト実行
      const transaction = await this.blockchain.executeNFTTransfer({
        from: listing.sellerId,
        to: buyerId,
        contractAddress: listing.nftContract,
        tokenId: listing.tokenId,
        price: listing.price,
        escrowId: escrowId
      });
      
      // リアルタイム取引通知
      this.broadcastTransaction({
        type: 'nft_sale',
        transaction: transaction,
        listing: listing,
        buyer: buyerId,
        seller: listing.sellerId
      });
      
      return transaction;
      
    } catch (error) {
      // エスクロー返金
      await this.escrowService.refund(escrowId);
      throw error;
    }
  }
  
  broadcastMarketUpdate(update) {
    // 全ユーザーに市場更新を配信
    this.websocket.broadcast('market_update', update);
    
    // 関心のあるユーザーにフィルタリング配信
    if (update.category) {
      this.websocket.broadcastToGroup(
        `category_${update.category}`, 
        update
      );
    }
  }
}

4. 空間音響システム

class SpatialAudioSystem {
  constructor() {
    this.audioContext = new AudioContext();
    this.spatializer = new HRTFSpatializer();
    this.voiceStreams = new Map();
    this.ambientSounds = new Map();
  }
  
  async processVoiceChat(userId, audioData, position) {
    // 音声品質向上
    const processedAudio = await this.enhanceVoiceQuality(audioData);
    
    // 空間音響計算
    const spatializedAudio = await this.spatializeAudio(
      processedAudio, 
      position
    );
    
    // 近接ユーザーを取得
    const nearbyUsers = this.getNearbyUsers(userId, position, 50); // 50m範囲
    
    // 距離による音量減衰
    const processedStreams = nearbyUsers.map(targetUser => {
      const distance = this.calculateDistance(position, targetUser.position);
      const attenuatedAudio = this.applyDistanceAttenuation(
        spatializedAudio, 
        distance
      );
      
      return {
        userId: targetUser.id,
        audioData: attenuatedAudio,
        volume: this.calculateVolume(distance),
        direction: this.calculateDirection(position, targetUser.position)
      };
    });
    
    // WebSocket配信
    this.broadcastSpatialAudio(userId, processedStreams);
  }
  
  spatializeAudio(audioData, sourcePosition) {
    // HRTF (Head-Related Transfer Function) 適用
    const hrtfData = this.spatializer.getHRTF(sourcePosition);
    
    // バイノーラル音響処理
    const leftChannel = this.convolve(audioData, hrtfData.left);
    const rightChannel = this.convolve(audioData, hrtfData.right);
    
    // ドップラー効果
    const dopplerShift = this.calculateDopplerEffect(sourcePosition);
    
    return {
      left: this.applyDopplerShift(leftChannel, dopplerShift),
      right: this.applyDopplerShift(rightChannel, dopplerShift),
      frequency: audioData.frequency * dopplerShift
    };
  }
  
  enhanceVoiceQuality(audioData) {
    // ノイズ除去
    const denoised = this.removeNoise(audioData);
    
    // エコーキャンセレーション
    const echoFree = this.cancelEcho(denoised);
    
    // 音声圧縮
    const compressed = this.compressAudio(echoFree);
    
    return compressed;
  }
}

この包括的なVR・メタバースアーキテクチャにより、没入感のある高性能な仮想世界体験を提供できます。

WebSocketガイド - リファレンス資料

実装詳細とベストプラクティス集

WebSocket 実践ガイド について

ブラウザ標準WebSocket APIを中心とした リアルタイムWebアプリケーション実践ガイドです。 TypeScript/JavaScript中級者を対象とした 50-60時間の構造化カリキュラムを提供します。

技術スタック

フロントエンド: SvelteKit + TypeScript
スタイリング: TailwindCSS
ドキュメント: MDsveX
ターゲット: PWA対応のリアルタイムアプリ

© WebSocket 実践ガイド. 学習目的で作成されました。

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