本文將簡(jiǎn)單介紹運動(dòng)中的“自由度”，這是討論VR機制的必要概念。自由度(DoF)與剛體在空間內的運動(dòng)相關(guān)，可以解釋為“物體移動(dòng)的不同基本方式”。
自由度總共有6個(gè)，可分成兩種不同的類(lèi)型：平移和旋轉。
#1
平移運動(dòng)
Translational motion
剛體可以在3個(gè)自由度中平移：向前/向后，向上/向下，向左/向右。
#2
旋轉運動(dòng)
Rotary motion
剛體也可以在3個(gè)自由度中旋轉：縱搖(Pitch)、橫搖(Roll)和垂搖(Yaw)。
因此，3種類(lèi)型的平移自由度+3種類(lèi)型的旋轉自由度 = 6自由度!
在任意一個(gè)自由度中，物體可以沿兩個(gè)“方向”自由運動(dòng)。例如，電梯限制在1個(gè)自由度中(垂直平移)，但電梯能夠在這個(gè)自由度中上下運動(dòng)。同樣，摩天輪限制在1個(gè)自由度中，但這是旋轉自由度，所以摩天輪能夠朝相反的方向旋轉。
我們可以繼續舉例子，比如說(shuō)主題公園。碰碰車(chē)總共有3個(gè)自由度：它只能在3軸中的2條里平移(無(wú)法像電梯那樣上下移動(dòng));然后它只能以一種方式旋轉(無(wú)法像飛機那樣縱搖和垂搖)。所以2個(gè)平移+1個(gè)旋轉=3自由度。
無(wú)論有多復雜，剛體的任何可能性運動(dòng)都可以通過(guò)6自由度的組合進(jìn)行表達。例如在你用球拍擊打網(wǎng)球的時(shí)候，球拍的復雜運動(dòng)可以表示為平移和旋轉的組合。
#3
慣性測量單元和自由度
nertial measurement unit and degrees of freedom
慣性測量單元(IMU)是一種通過(guò)傳感器組合(加速度計、陀螺儀和磁力計)來(lái)測量和報告速度、方向和重力的電子設備。IMU過(guò)去的主要應用之一是作為飛機儀表設備，但現在它們已經(jīng)應用于一系列電子設備，比如說(shuō)智能手機。IMU的成本已經(jīng)出現了大幅下降，映維網(wǎng)覺(jué)得我們今天可以認為3DoF定位問(wèn)題已經(jīng)得到了“解決”。但遺憾的是，IMU在實(shí)際應用中只能準確地測量和報告方向值(旋轉)，無(wú)法處理平移。
#4
九自由度是什么
Nine degrees of freedom
IMU的世界里出現了有趣的術(shù)語(yǔ)，比如一系列關(guān)于“9自由度”IMU的說(shuō)法，但這令人相當困惑，因為自由度總共只有6個(gè)。
基本上，很多IMU廠(chǎng)商都生造了“9自由度”一詞來(lái)推銷(xiāo)他們的產(chǎn)品，但這都不是真正意義上的自由度。9自由度主要是IMU內每一個(gè)傳感器所能測量到的自由度的總和。比如，如果IMU搭載了一個(gè)可以測量3自由度的加速度計，一個(gè)能測量3自由度的陀螺儀，以及一個(gè)能測量3自由度的磁力計，廠(chǎng)商就有可能將其稱(chēng)之為9自由度IMU(九軸)。但這與現實(shí)不符，因為這3個(gè)傳感器所測量的是相同的3自由度(只有方向)。
一個(gè)9自由度IMU(九軸)可能比6自由度IMU(六軸)更好，因為它可以通過(guò)傳感器融合(結合來(lái)自不同傳感器的數據)來(lái)提高最終輸出的質(zhì)量。然而，這仍然無(wú)法測量平移。
