本文將簡單介紹運(yùn)動中的“自由度”，這是討論VR機(jī)制的必要概念,。自由度(DoF)與剛體在空間內(nèi)的運(yùn)動相關(guān),，可以解釋為“物體移動的不同基本方式”。
自由度總共有6個,，可分成兩種不同的類型：平移和旋轉(zhuǎn),。
#1
平移運(yùn)動
Translational motion
剛體可以在3個自由度中平移：向前/向后，向上/向下,，向左/向右,。
#2
旋轉(zhuǎn)運(yùn)動
Rotary motion
剛體也可以在3個自由度中旋轉(zhuǎn)：縱搖(Pitch)、橫搖(Roll)和垂搖(Yaw),。
因此,，3種類型的平移自由度+3種類型的旋轉(zhuǎn)自由度 = 6自由度!
在任意一個自由度中，物體可以沿兩個“方向”自由運(yùn)動,。例如,，電梯限制在1個自由度中(垂直平移)，但電梯能夠在這個自由度中上下運(yùn)動,。同樣,，摩天輪限制在1個自由度中，但這是旋轉(zhuǎn)自由度,，所以摩天輪能夠朝相反的方向旋轉(zhuǎn),。
我們可以繼續(xù)舉例子，比如說主題公園,。碰碰車總共有3個自由度：它只能在3軸中的2條里平移(無法像電梯那樣上下移動);然后它只能以一種方式旋轉(zhuǎn)(無法像飛機(jī)那樣縱搖和垂搖),。所以2個平移+1個旋轉(zhuǎn)=3自由度。
無論有多復(fù)雜,，剛體的任何可能性運(yùn)動都可以通過6自由度的組合進(jìn)行表達(dá),。例如在你用球拍擊打網(wǎng)球的時候，球拍的復(fù)雜運(yùn)動可以表示為平移和旋轉(zhuǎn)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)是一種通過傳感器組合(加速度計,、陀螺儀和磁力計)來測量和報告速度,、方向和重力的電子設(shè)備。IMU過去的主要應(yīng)用之一是作為飛機(jī)儀表設(shè)備,，但現(xiàn)在它們已經(jīng)應(yīng)用于一系列電子設(shè)備,，比如說智能手機(jī)。IMU的成本已經(jīng)出現(xiàn)了大幅下降,，映維網(wǎng)覺得我們今天可以認(rèn)為3DoF定位問題已經(jīng)得到了“解決”。但遺憾的是,，IMU在實(shí)際應(yīng)用中只能準(zhǔn)確地測量和報告方向值(旋轉(zhuǎn)),，無法處理平移。
#4
九自由度是什么
Nine degrees of freedom
IMU的世界里出現(xiàn)了有趣的術(shù)語,，比如一系列關(guān)于“9自由度”IMU的說法,，但這令人相當(dāng)困惑，因為自由度總共只有6個,。
基本上,，很多IMU廠商都生造了“9自由度”一詞來推銷他們的產(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(nèi)每一個傳感器所能測量到的自由度的總和,。比如，如果IMU搭載了一個可以測量3自由度的加速度計,，一個能測量3自由度的陀螺儀,，以及一個能測量3自由度的磁力計，廠商就有可能將其稱之為9自由度IMU(九軸),。但這與現(xiàn)實(shí)不符,，因為這3個傳感器所測量的是相同的3自由度(只有方向)。
一個9自由度IMU(九軸)可能比6自由度IMU(六軸)更好,，因為它可以通過傳感器融合(結(jié)合來自不同傳感器的數(shù)據(jù))來提高最終輸出的質(zhì)量,。然而，這仍然無法測量平移,。
