本文將簡（jiǎn）單介紹運（yùn）動中的“自由度”，這是討論VR機製的必（bì）要概念。自由度（dù）(DoF)與剛體在（zài）空間內的運動相關，可以解釋為“物體移動的不（bú）同基本方式”。

自由度總共有6個，可分成兩種不同的（de）類型：平移和旋轉（zhuǎn）。

#1

平移運動

Translational motion

剛體可以在（zài）3個自由度中平移：向前/向後（hòu），向上/向下（xià），向（xiàng）左/向右（yòu）。

#2

旋轉運動

Rotary motion

剛體也可以在（zài）3個自由度中旋轉：縱搖（yáo）(Pitch)、橫（héng）搖(Roll)和垂搖(Yaw)。

因此，3種類型的平移自由度+3種類型的（de）旋轉自由度 = 6自由度!

在任意一個自由度中，物體可以沿（yán）兩個“方（fāng）向（xiàng）”自由運動。例如，電梯（tī）限製在1個自由度（dù）中(垂直平移)，但電梯能夠在這個自由度中上下運動。同樣，摩天輪限製在1個自由度中，但這是旋（xuán）轉自由度，所以摩天輪能夠（gòu）朝相反的方向旋轉。

我們可以繼續舉例子，比如說主題公園。碰碰車總共（gòng）有（yǒu）3個自由度：它隻能在3軸中的2條裏平移(無法像電梯那樣上下移動（dòng）);然後它隻能以一種方式旋轉（zhuǎn）(無法像（xiàng）飛機那（nà）樣縱搖和垂搖（yáo）)。所（suǒ）以2個平移+1個旋轉=3自由度（dù）。

無論有多複雜，剛體的任何可能（néng）性運（yùn）動都可以通過6自由度的組合進行表達。例如在你用球拍擊（jī）打網球的時候，球拍的複雜運動可（kě）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（cè）量單元(IMU)是一種通過（guò）傳感器（qì）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（lì）的電子設備。IMU過去的主要應用之一是作為飛機儀表設（shè）備，但現在（zài）它們（men）已經應用於一係列電子設備，比如（rú）說智能手機。IMU的成本已經出現了大幅下降（jiàng），映維網覺得我們今天可以認為3DoF定位問題已經得到了“解決”。但遺憾（hàn）的是，IMU在實際應用中隻能準確地測量和報告方向值(旋轉)，無法處理平移。

#4

九自由（yóu）度（dù）是什麽

Nine degrees of freedom

IMU的世界裏出（chū）現了有趣的術語，比如一係（xì）列關於“9自由度”IMU的說法，但這令人相當困惑，因為自由（yóu）度總共隻有6個。

基本上（shàng），很多IMU廠商都生造了“9自由度”一詞來推銷他們的產品，但這（zhè）都不是真正（zhèng）意義上的自由（yóu）度。9自由度主要是IMU內每一個傳感器（qì）所能（néng）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（zì）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（lì）計，廠（chǎng）商就有可能將其稱之為9自由度IMU(九軸)。但這與現實不符，因為這3個傳感（gǎn）器所測量的是相同的3自由度(隻有方（fāng）向)。

一（yī）個9自（zì）由度IMU(九軸)可能（néng）比6自由度IMU(六軸)更好，因為它可以通過（guò）傳感器融合（hé）(結合來自不同傳感器的數據)來提高最終輸出（chū）的質量。然而，這仍然無法測（cè）量平移。