本文將（jiāng）簡單介紹運動中（zhōng）的“自（zì）由度”，這是討論VR機製的必要（yào）概念。自由度(DoF)與剛體在空間內的運動相關（guān），可以解釋為“物體移（yí）動的不同基本方式”。

自由度總共有（yǒu）6個，可分成兩種（zhǒng）不同的類型：平移和（hé）旋轉。

#1

平移運（yùn）動（dòng）

Translational motion

剛體可以在3個自由（yóu）度中平移：向前/向後，向上/向下，向左/向右。

#2

旋轉運動

Rotary motion

剛體也可以在3個自由度中（zhōng）旋轉：縱搖(Pitch)、橫搖(Roll)和垂搖(Yaw)。

因此，3種類型的平移自由度（dù）+3種（zhǒng）類型的旋轉自由度 = 6自由度!

在任意一個自由度中，物體可以沿兩個“方向”自由（yóu）運動。例如，電梯限製在1個自由度（dù）中(垂直平移（yí）)，但電梯（tī）能夠在這個自由度中上下運動。同樣，摩天輪限（xiàn）製在1個自由度中，但這是旋轉自由度（dù），所以摩天輪能夠朝相反的方向旋轉。

我們可（kě）以繼續舉例子，比（bǐ）如說主題公園。碰碰車總共有3個自由度：它隻（zhī）能在3軸中的2條裏平移(無法（fǎ）像電梯那（nà）樣上下移動);然（rán）後它隻能以一種方式旋轉(無法像飛機那樣縱搖和垂搖)。所（suǒ）以（yǐ）2個平移（yí）+1個旋轉=3自由度。

無論有多複雜，剛體的任（rèn）何可能性運動都可以通過6自由度的組合進行表達。例如在你用球拍擊打網球的時（shí）候，球（qiú）拍的複雜運動可以表示為平移和旋轉的組合。

#3

慣性測量單元和自由（yóu）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（jì）)來測量和報告速度、方向和重力的電子設備。IMU過去（qù）的主要應（yīng）用之一是作為飛機儀表設備，但現在（zài）它們已經應用於一係列電子設備，比如說智能手機（jī）。IMU的成本（běn）已經出現了大幅下降，映維網覺得我們今天可以認為3DoF定位問題（tí）已經得（dé）到了“解決”。但遺憾的（de）是，IMU在實際應用中（zhōng）隻能準確地測量和報告方向值(旋轉（zhuǎn）)，無法處（chù）理平移。

#4

九自由度是什麽

Nine degrees of freedom

IMU的世界裏出現了有趣（qù）的術（shù）語，比如一係（xì）列關於“9自由度”IMU的（de）說法，但這令人相當困惑，因為自（zì）由度總共隻有6個。

基本上，很多IMU廠商都（dōu）生造了“9自由度（dù）”一詞來推銷他們的產品，但這都不是真正意義上的自由（yóu）度。9自由度主要是IMU內每一個傳感器所能測量到的（de）自（zì）由度的總和。比如，如果IMU搭載了一個可以測量3自由（yóu）度的加速（sù）度計，一個能測量（liàng）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個傳感器所測量的是（shì）相同的3自由度(隻有方向)。

一個9自（zì）由度IMU(九軸)可能比6自由度IMU(六（liù）軸)更好，因為它可以通過傳感器（qì）融合(結合來自不同傳感器的數據)來提高最終輸出的質量。然而，這仍然無法測量（liàng）平移。