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WebSocket / WebRTC 技術解説
第6回 CORETECH技術講習会 HTML5などの最新Web技術
2013/10/18

金城 雄
NTTアドバンステクノロジ
情報機器テクノロジセンタ所属
WebSocket / WebRTC 技術解説
第6回 CORETECH技術講習会 HTML5などの最新Web技術
2013/10/18

金城 雄
NTTアドバンステクノロジ
情報機器テクノロジセンタ所属
HTML5と
WebSocket / WebRTC /
Web Audio API / WebGL 技術解説
第6回 CORETECH技術講習会 HTML5などの最新Web技術
2013/10/18

金城 雄
NTTアドバンステクノロジ
情報機器テクノロジセンタ所属
今日はてんこ盛り
超特急で行きます
内容 合計35分
HTML5の概要 6分
HTML5のAPI 4つ x 6分 (デモ込み)
HTML5のAPIの組み合わせ 5分 (デモ込み)

バッファ 5分
質疑応答 5分
セキの時間込み : ノドの調子が戻らないのでご勘弁を...
http://www.w3.org/html/logo/
狭義のHTML5
と
広義のHTML5
HTML5 = HTML5 + CSS + JS
狭義
HTML5 = HTML5 + CSS + JS

広義
狭義

マークアップ言語の仕様
従来のHTMLの改訂

HTML5 = HTML5 + CSS + JS

広義

新しいAPIも含まれる
バズワード(マーケティング用語)
Khronos

WebCL

SMIL

WebGL

other
WHATWG

Canvas

Multi
Media
HTML5
Forms

HTML5
Parser

HTML5

Offline
Support

Semantic
Elements

MicroData

RDF

Math
ML

Opus

H.264

Web
Audio

Web
RTC

IETF

Web
Sockets

ServerSent ev.

Web
Workers

OGP
RSS

Orientation

Web
Sockets

MP3

Webm

SPDY
XHR2

CSP

ECMA
Indexed
DB

Layout

CSS3~

Trans
form
XPath
Anim
ation
WOFF
DOM4

Regions

Net
Info

Flex
Box

Tel

Radio

NFC

ECMA
6th

Web
SQL

Media
Queries

Notification

TCP
Socket

DNT

FileAPI

ECMA
Script

Web
Storage

WAIARIA

HTML
Schema
.org

Web
Messaging

Mouse,
Key ev.

W3C

XHTML5

Geolocation

SVG

Vibration

Device
Storage

File
Sys

USB
Battery
Status

Proximity

http://www.slideshare.net/dynamis/toward-firefox-os/26 より引用
本日のコンテキスト
HTML5 = HTML5 + CSS + JS

これ
本日のコンテキスト
最近では
バズワードを
避けて、
HTML5 = HTML5 + CSS + JS
一部の人は
Open Web Platform
これと呼んでいる。
で、HTML5で
何ができるように
なるの?
できることは
これまでと
変わらない
これまで
ブラウザで
できなかったことが
できるようになる
だけ
元々はWeb Pageを
閲覧するためのものだった
ブラウザで、
Web Applicationを
実行できるように
するために、
必要なものを追加
( ・`ω・´)ドヤァ

Typed Arrays

ブラウザ上でバイナリデータを
操作できるようにしたよ

今まで出来なかったことがおかしい

('・ω・` ) ('・ω・` )
( ・`ω・´)ドヤァ

Web Audio API

ブラウザ上で音声データを
操作・再生できるようにしたよ

今まで出来なかったことがおかしい

('・ω・` ) ('・ω・` )
( ・`ω・´)ドヤァ

Web Workers

バッググランドで処理が
できるようになったよ

今まで出来なかったことがおかしい

('・ω・` ) ('・ω・` )
( ・`ω・´)ドヤァ

CSS3

画像を使わなくても、
角丸・グラデーション使えるよ

今まで出来なかったことがおかしい

('・ω・` ) ('・ω・` )
SVG

( ・`ω・´)ドヤァ

ベクターデータが
使えるようになったよ

今まで出来なかったことがおかしい

('・ω・` ) ('・ω・` )
( ・`ω・´)ドヤァ

(広義の)HTML5

色々できるようになったよ

でも、まだまだ全然機能足りてないじゃん!

('・ω・` ) ('・ω・` )
機能一覧だけ
見ていると
本質を見失う
iPhone

( ・`ω・´)ドヤァ

電話を再発明しました

技術的に新しくないよね
3thPartyのアプリ入れられないとは...
ガラケーのほうが高性能
('・ω・` ) ('・ω・` )
( ・`ω・´)ドヤァ

Open Source

OS/アプリを作って
SourceをOpenにしたよ
だれが品質保障するの?
おもちゃだろ、おもちゃ
これからも、プロプライエタリなの買うよ
('・ω・` ) ('・ω・` )
CD

( ・`ω・´)ドヤァ

音楽をデジタルで
保存できるようにしてみたよ
音質悪いよ...
メディアの耐久年数短すぎ
やっぱりアナログの方が良いよね
('・ω・` ) ('・ω・` )
Twitter

( ・`ω・´)ドヤァ

みんな! Tweetして!

つぶやくしかできないの?
SNSやblogの方が高機能だよね
そんなのやらないよ
('・ω・` ) ('・ω・` )
コンビニエンスストア

( ・`ω・´)ドヤァ

便利な小売店だよ!

商品高すぎ
定価販売なんてありえない...
すぐ潰れるんじゃない?
('・ω・` ) ('・ω・` )
本質を
理解しなくては!
機能一覧には
現れない
HTML5の特徴
HTML5
OSの機能がブラウザ上で使える
低レイヤーのAPIがWeb APIで共通化
特許に制限されない
誰もが利用可能
Webプラットフォーム上で統合
OSの機能がブラウザ上で
OSの機能が、ブラウザを介してサイト
に提供される
アドレス帳 ネットワーク情報 バッテリー状態 通知
ストリーム メディアデータ オーディオ ビデオ 字幕
Webカメラ マイク Audioの波形操作
2D(ラスター,ベクター) 3DCG 音声入力 音声合成
暗号化 ファイルシステム データベース スレッド
通信(WebSocket,TCP,UDP) Bluetooth
加速度センサ 傾きセンサ ジャイロ バイブレーション
GPS 電子コンパス 温度センサ 湿度センサ 気圧センサ
環境光センサ 近接センサ 磁気センサ etc.
ネット接続が前提のもの・仕様策定中のもの・WebOS向けのものも含まれています。
Web APIで共通化
低レイヤーのAPIがWeb APIで共通化
される
OSに非依存
実行環境に基本的に非依存
環境による制限はありえる
センサ未搭載・端末性能等の理由や用途による理由(例:電子書籍)等が
制限として考えられます。
特許に制限されない
Openであることが特徴
パテント・フリー
ロイヤリティ・フリー
いわゆる業界団体よりもオープン
仕様だけでなく策定過程も公開
特定の組織の利益よりも人類の利益を
市場原理に左右される側面もあり。理想と現実は違う...。
誰もが利用可能
世界中の誰もが利用可能な機能
限られた組織の限られた人しか使えな
い仕様はオープンではない
今も100年後も自由に使える
「古文書の一部が、DRMで保護され
ていて見られない」のない未来に(電
子書籍の仕様にも関連しているため)
DRMについての議論が始まったそうです。
Web P/F上で統合
これら全てが、OpenWebプラット
フォーム上で統合
アイディア次第で新しい物が誰にでも
日曜プログラミングで音声合成
夏休みの宿題でビデオチャット作成
これらの知見はWeb上に蓄積
http://platform.html5.org/ より引用 (2013/04/04 版)
http://platform.html5.org/ より引用 (2013/04/04 版)
インパクトの強そうな
仕様の一部
WebSocket
WebRTC
Web Audio API
WebGL
WebSocket
WebSocket
高速・双方向通信
2つの仕様
WebSocket Protocol
WebSocket API
C10K問題を回避

<- 今回は詳細にはふれません

訂正 : Cometよりも低負荷
何故双方向通信が可能か
FireWall
NAT
Proxy
access

access
request

Client

response

Server

サーバ側から情報を送るには
request/responseでないと届きにくい
何故双方向通信が可能か
GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
(略)

request
handshake

response

Client

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
(略)

Server

HTTPでWebSocketのハンドシェイクを行なう
厳密にはHTTPと完全互換ではありません。
何故双方向通信が可能か
Switching
Protocols
request
handshake

response

Client

Server

ハンドシェイク後、双方向通信が可能となる
何故双方向通信が可能か
request
handshake

response

Client

Server

切断しない限り、双方向通信が可能
何故双方向通信が可能か
HTTPを模しているため
通過しやすいが100%ではない
HTTP (port 80)
67%
HTTP (port 61985) 86%
HTTPS (port 443)
95%
http://www.ietf.org/mail-archive/web/tls/current/msg05593.html
何故高速通信が可能か
あるHTTP requestのHeader
GET / HTTP/1.1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/
*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: ja,en-US;q=0.8,en;q=0.6
Cache-Control: max-age=0
Connection: keep-alive
Host: localhost
If-Modified-Since: Tue, 08 Oct 2013 17:46:38 GMT
If-None-Match: "3e031b2-13a1-4e83e59bcbb80"
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_7_5) AppleWebKit/537.36
(KHTML, like Gecko) Chrome/30.0.1599.69 Safari/537.36

400 Bytes over!
何故高速通信が可能か
WebSocketのHeader
FIN
RSV1
RSV2
RSV3
Opcode
Mask
Payload length
Masking-key

1
1
1
1
4
1
7
0

bit
bit
bit
bit
bits
bit
bits, 7+16 bits, or 7+64 bits
bytes or 4 bytes

2 14 Bytes
何故高速通信が可能か
送信データが「Hello, world」の場合
HTTP
12 bytes + 400 bytes

→ 412 Bytes

97.1%がHeader
WebSocket (Client => Server)
12 bytes + 6 bytes → 18 Bytes
33.3%がHeader
何故高速通信が可能か
送信データが「Hello, world」の場合
HTTP

同じ文字列を → 412 Bytes
12 bytes + 400 bytes
97.1%がHeader
送信するために
WebSocket (Client => Server)
約23倍の
12 bytes + 6 bytes → 18 Bytes
データ量
33.3%がHeader
C10K問題を回避
訂正 : Cometよりも低負荷

今回は詳細にはふれません

http://www.slideshare.net/You_Kinjoh/javascript-websocket
http://www.slideshare.net/You_Kinjoh/javascript-websocket
WebSocket まとめ
高速・双方向通信
HTTPからSwitching Protocols
HTTPSなら95%で接続可能
Headerが小さいことが高速通信の理
由のひとつ
C10K問題を回避できる
訂正 : Cometよりも低負荷
WebRTC
WebRTC
ボイス・ビデオチャット / P2P
2つの仕様
Media Capture and Streams
(getUserMedia)
WebRTC 1.0: Real-time
Communication Between
Browsers
Media Capture and Streams
(getUserMesia)
ブラウザからマイクやカメラにアクセス
利用範囲はWebRTC以外とも
音声処理(with Web Audio API)
ボイスチェンジャー etc.
画像処理(with Canvas)
顔検出 etc.
顔認識ができるようになるのも時間の問題か?
WebRTC 1.0: Real-time
Communication Between
Browsers
ブラウザとブラウザを接続
シグナリング
SIP
XMPP
WebSocket
etc.

<- 今のところ一番使われている
WebRTC 1.0: Real-time
Communication Between
Browsers
NAT通過・ ネゴシエーション
ICE(STUN + TURN + α)
STUN
P2P・UDPホールパンチング
TURN
サーバ経由
WebRTC 1.0: Real-time
Communication Between
Browsers
データ通信
MediaStream
音声データ・映像データ
DataChannel
テキストデータ・バイナリデータ
Web Server
HTML+JS+CSS

HTML+JS+CSS

ICE Server
(STUN)
Global IP/Port

Global IP/Port

WebSocket
Server
signaling

NAT

Browser

signaling

data

NAT

Browser
WebRTC 1.0: Real-time
Communication Between
Browsers

APIが複雑でわかりにくい
抽象化した仕様の多い
HTML5のAPIの中では
非常に複雑
WebRTC まとめ
ボイス・ビデオチャットが可能
テキスト・バイナリの通信も可能
P2P
NAT通過の仕組み
APIが複雑
ライブラリを使うという選択肢も
定番と言われるようなライブラリはまだありません。
Web Audio API
Web Audio API
オーディオ波形操作
フィルタリング
ミキシング
加工
動的に波形を生成することも可能
SE等の短い音声に特に威力を発揮
音声処理の種類
双2次フィルタ
ローパスフィルタ
ハイパスフィルタ
バンドパスフィルタ

ウェーブシェイパー
コンボルバ(畳み込み)
リバーブ(残響)

ディレイ(遅延)

ローシェフフィルタ
ハイシェフフィルタ

ダイナミックコンプレッサー

ピーキングフィルタ

ゲイン

ノッチフィルタ
オールパスフィルタ
in/out間をノードで接続
input

Echo
Delay
0.2s

Gain
20%

output
in側とout側の種類
input

output

マイク

スピーカー

MediaStream

MediaStream

バイナリデータ
オシレータ
Audio要素
Video要素
プログラマブル
ScriptProcessorNode
inputとoutputの両方で使える
input and/or output
input例
getUserMediaから取得した音声を加工
WebRTCで取得した遠隔地の音声を解析
output例
ゼロから音声データの生成が可能
解析

output
加工

input
生成
音源とリスナーを
3D空間上に
PannerNode・AudioListener
音源とリスナーを3D空間上に配置
音源の方向・移動速度も指定可能
左右の音量差・ドップラー効果等
WebGLと同時によく使われる
OpenALに近い
◎
◎

◎

音源とリスナーを
3D空間上に
音源とリスナーを
3D空間上に

◎

◎
◎

左右スピーカーの
音量の差
ドップラー効果
Web Audo API まとめ
ノードを接続し処理を行なう
多数のinput/output
音声データの編集ができる
JavaScriptで直接編集も可能
3D空間にも対応
WebGL
WebGL
3DグラフィックのAPI
OpenGLのサブセット的な位置付け
GPUを利用する
互換レイヤーを挟んでいる
DirectX(Windows)でも利用可能
GLSLの知識が必要で非常に高難度
three.js
デファクトスタンダードのライブラリ
WebGL界のjQuery
3DCDの知識があればハードルは低い
CSS3D等のレンダラーも選択可能
geometry
環境光の色
ハイライトの色
mesh

テクスチャ
透明度・屈折率 etc.

material
環境光の色
遠景の処理 etc.

mesh

camera

light
geometry(幾何学図形)
テキスト
円

円環体(トーラス)
リング等

平面

四面体

立方体

八面体

円柱

二十面体

チューブ

多面体

球体

パラメトリック曲線
etc.
material
物体の色
ハイライトの色
ハイライトの大きさ

map
テクスチャ画像
バンプ(表面の凹凸)

発光色

画像

金属か否か

スケール

環境光の色
屈折率
透明度

環境マッピング(擬似的
な背景)
etc.
scene & etc.
カメラ
ライト(照明)
環境光
メッシュ
フォグ
パーティクル
レンズフレア

レンダラー
選択可能
ピッキング
マウスによる選択等
軌道制御
マウスでカメラ移動
ポストプロセス
etc.
WebGL まとめ
OpenGLのサブセット
GPUを利用
Windowsでも使える
GLSLは難解
three.jsを使おう
Combination
APIを組み合わせて使う

色々
見てみよう!
HTML5の効能
Webプラットフォーム上
組み合わせて使いやすい
APIが適度に抽象化されている
一部例外あり

やりたい事が簡単にできる
参入障壁が非常に低い
今後はアイディアが重要に...?
完
質疑応答
もう一度聞きたいところはありますか?
もっと詳しく聞きたいところはありますか?
ご清聴
ありがとう
ございました
付録
WebSocket
WebRTC
getUserMedia
An AR Game
https://developer.mozilla.org/ja/demos/detail/an-ar-game/launch
Real-time Communication Between Browsers
Video Chat with getUserMedia
https://apprtc.appspot.com/
Web Audio API
Pitch Detector with getUserMedia
http://webaudiodemos.appspot.com/pitchdetect/index.html
WebGL
3D Interactive Asteroid Space Visualization - Asterank
http://www.asterank.com/3d/
+360º - Car Visualizer - Three.js
http://carvisualizer.plus360degrees.com/threejs/
Aquarium
http://webglsamples.googlecode.com/hg/aquarium/aquarium.html
Water/Ocean
http://oos.moxiecode.com/js_webgl/water_noise/
Epic Citadel
http://www.unrealengine.com/html5/
Combination
Chrome World Wide Maze
for Machine
http://chrome.com/maze/
for Android
http://g.co/maze
Cube Slam
https://www.cubeslam.com/

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