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
🕐
読了時間
120-150分
📈
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