Pentab Engine — 再現・再実装マスターガイド (Complete Blueprint & Implementation Skill)

本スキルは、Android タブレットを Windows PC の「超低遅延ペンタブレット」および「Windows 高精度トラックパッド」として機能させるシステム（クライアント & サーバー） をゼロから完全に再構築・再実装するための包括的開発ガイドです。

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1. システム要件 & アーキテクチャ

1.1 技術スタック

• Android クライアント:
  • 言語/フレームワーク: Kotlin 2.2.10 / Jetpack Compose BOM 2026.02.01 / Material 3
  • 最小/ターゲット SDK: minSdk 24 / targetSdk 37
  • 通信/シリアライズ: OkHttp 4.12.0 / Gson 2.11.0
  • 入力捕捉: Native View (onTouchEvent, onGenericMotionEvent) + Compose Overlay
• Windows PC サーバー:
  • 言語/フレームワーク: C# / .NET 8 / WPF (net8.0-windows)
  • OS 入力注入: Win32 API (user32.dll -> SetCursorPos, mouse_event, SendInput)
  • 通信: System.Net.Sockets.TcpListener による RFC 6455 準拠の自作 WebSocket サーバー（外部 NuGet 不要）
  • システム連携: System.Windows.Forms.NotifyIcon (トレイ常駐), レジストリ HKCU\...\Run (自動起動)

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2. 通信プロトコル仕様 (WebSocket JSON on Port 8765)

2.1 データモデル (PenData)

// Android (Kotlin / Gson)
data class PenData(
    @SerializedName("mode") val mode: String = "TRACKPAD",     // "ABSOLUTE" or "TRACKPAD"
    @SerializedName("x") val x: Float = 0f,                    // Normalized 0.0 - 1.0
    @SerializedName("y") val y: Float = 0f,                    // Normalized 0.0 - 1.0
    @SerializedName("dx") val dx: Float = 0f,                  // Relative Delta X in px
    @SerializedName("dy") val dy: Float = 0f,                  // Relative Delta Y in px
    @SerializedName("pressure") val pressure: Float = 1.0f,    // 0.0 - 1.0
    @SerializedName("tiltX") val tiltX: Float = 0f,            // Tilt X
    @SerializedName("tiltY") val tiltY: Float = 0f,            // Tilt Y
    @SerializedName("toolType") val toolType: Int = 1,         // 1=Finger, 2=Stylus, 3=Eraser
    @SerializedName("action") val action: String,              // "MOVE", "DOWN", "UP", "CLICK", "SCROLL", etc.
    @SerializedName("clickType") val clickType: String = "",   // "LEFT", "RIGHT", "MIDDLE", "DOUBLE_LEFT"
    @SerializedName("buttonState") val buttonState: Int = 0,   // MotionEvent buttonState
    @SerializedName("scrollDelta") val scrollDelta: Int = 0,   // Wheel delta
    @SerializedName("timestamp") val timestamp: Long = System.currentTimeMillis()
)

// Windows PC (C# / System.Text.Json)
public class PenData
{
    [JsonPropertyName("mode")] public string Mode { get; set; } = "ABSOLUTE";
    [JsonPropertyName("x")] public float X { get; set; }
    [JsonPropertyName("y")] public float Y { get; set; }
    [JsonPropertyName("dx")] public float Dx { get; set; }
    [JsonPropertyName("dy")] public float Dy { get; set; }
    [JsonPropertyName("pressure")] public float Pressure { get; set; }
    [JsonPropertyName("tiltX")] public float TiltX { get; set; }
    [JsonPropertyName("tiltY")] public float TiltY { get; set; }
    [JsonPropertyName("toolType")] public int ToolType { get; set; }
    [JsonPropertyName("action")] public string Action { get; set; } = string.Empty;
    [JsonPropertyName("clickType")] public string ClickType { get; set; } = string.Empty;
    [JsonPropertyName("buttonState")] public int ButtonState { get; set; }
    [JsonPropertyName("scrollDelta")] public int ScrollDelta { get; set; }
    [JsonPropertyName("timestamp")] public long Timestamp { get; set; }
}

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3. Android クライアント実装レシピ (ステップバイステップ)

Step 1: AndroidManifest.xml 設定

• android.permission.INTERNET, android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE を付与。
• MainActivity に android:screenOrientation="sensorLandscape", android:configChanges="orientation|screenSize|screenLayout|keyboardHidden" を指定。

Step 2: WebSocketManager.kt の実装

• OkHttpClient.Builder() で pingInterval(3, TimeUnit.SECONDS), retryOnConnectionFailure(true) を構成。
• StateFlow<ConnectionState> で接続状態を公開。
• connectUrl(url) で接続し、onClosed / onFailure 時に 2 秒待機後 attemptReconnect() を実行。
• デッドソケット滞留防止のため、再接続時に client.connectionPool.evictAll() を実行。

Step 3: PentabSurfaceView (高精度タッチ & ジェスチャー) の実装

• 1本指相対移動:

  val rawDx = (curX - prevX).coerceIn(-80f, 80f)
  val rawDy = (curY - prevY).coerceIn(-80f, 80f)
  val dist = hypot(rawDx.toDouble(), rawDy.toDouble()).toFloat()
  val speedFactor = when {
      dist < 2.5f -> 1.0f
      dist < 8.0f -> 1.35f
      dist < 25.0f -> 1.85f
      else -> 2.4f
  }
  webSocketManager.sendPenData(PenData(mode = "TRACKPAD", dx = rawDx * speedFactor, dy = rawDy * speedFactor, action = "MOVE"))
  

• 2本指スクロール:

  val avgY = (event.getY(p0) + event.getY(p1)) / 2f
  val scrollDeltaY = avgY - lastTwoFingerY
  if (abs(scrollDeltaY) > 1.2f) {
      val wheelDelta = (scrollDeltaY * 7.5f).toInt()
      webSocketManager.sendPenData(PenData(mode = "TRACKPAD", action = "SCROLL", scrollDelta = wheelDelta))
  }
  

• タップ判定 (ACTION_UP):
  • 1本指かつ時間 < 270ms かつ 移動距離 < 28px: clickType = "LEFT"
  • 2本指かつ時間 < 350ms かつ 移動距離 < 45px: clickType = "RIGHT"
  • 3本指かつ時間 < 350ms かつ 移動距離 < 50px: clickType = "MIDDLE"
• ダブルタップ & ドラッグ (1.5 Tap):
  • 直前のタップ Up から < 320ms かつ 距離 < 50px で Down した場合、isDoubleTapDragging = true とし DOWN_LEFT を送信。
• 操作パネル領域の除外 (isInsideTrackpad):
  • フローティングパネルの RectF 領域に触れた場合はトラックパッド移動をスキップ。

Step 4: UI 統合 & Immersive Mode

• Compose の PenInputScreen 上にフローティング操作パネル（ドラッグ位置移動、Left Click 長押しドラッグ、Right Click、Middle Click、Drag Lock、縦横切替）を配置。
• WindowCompat.getInsetsController(window, window.decorView).hide(WindowInsetsCompat.Type.systemBars()) で全画面化。

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4. PC WPF サーバー実装レシピ (ステップバイステップ)

Step 1: InputInjector.cs (Win32 P/Invoke)

[DllImport("user32.dll", SetLastError = true)]
private static extern bool SetCursorPos(int X, int Y);

[DllImport("user32.dll", SetLastError = true)]
private static extern void mouse_event(uint dwFlags, int dx, int dy, uint dwData, UIntPtr dwExtraInfo);

private const uint MOUSEEVENTF_MOVE = 0x0001;
private const uint MOUSEEVENTF_LEFTDOWN = 0x0002;
private const uint MOUSEEVENTF_LEFTUP = 0x0004;
private const uint MOUSEEVENTF_RIGHTDOWN = 0x0008;
private const uint MOUSEEVENTF_RIGHTUP = 0x0010;
private const uint MOUSEEVENTF_MIDDLEDOWN = 0x0020;
private const uint MOUSEEVENTF_MIDDLEUP = 0x0040;
private const uint MOUSEEVENTF_WHEEL = 0x0800;

• 相対移動: mouse_event(MOUSEEVENTF_MOVE, dx, dy, 0, UIntPtr.Zero)
• 絶対移動: SetCursorPos(pixelX, pixelY)
• クリック: Down -> Thread.Sleep(20) -> Up

Step 2: ScreenMapper.cs (マルチモニター座標変換)

• Screen.AllScreens を取得。
• 正規化座標 (normX, normY) を対象モニターの (targetLeft + normX * width, targetTop + normY * height) にマッピング。

Step 3: WebSocketServer.cs (RFC 6455 高速 TcpListener)

• TcpListener(IPAddress.Any, 8765) を起動。
• Sec-WebSocket-Key + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" の SHA1 ハッシュを Base64 化して HTTP 101 を返答。
• マスク付きフレームをアンマスク処理し、JSON を PenData にデシリアライズして InputInjector.Inject() を実行。
• Ping (0x9) を受信したら Pong (0xA) を即時返信。

Step 4: システムトレイ & 自動起動 (MainWindow.xaml.cs / AppSettings.cs)

• System.Windows.Forms.NotifyIcon を初期化し、最小化時や「×」ボタン押下時にトレイへ格納。
• Registry.CurrentUser.OpenSubKey(@"SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run", true) に --minimized 引数付きで登録。

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5. 接続 & テスト実行コマンド

# 1. USB ADB Reverse 設定 (最も低遅延)
adb reverse tcp:8765 tcp:8765

# 2. Android デバッグビルド & インストール
./gradlew.bat assembleDebug
adb install -r app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk

# 3. PC サーバービルド & 起動
dotnet build -c Debug
dotnet run