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我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到人說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)具有3DOF或者6DOF的追蹤功能，這是什么意思呢？我今天就介紹一個(gè)在VR行業(yè)里經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到的概念–自由度（DOF, Degrees Of Freedom）。

自由度(DOF),實(shí)際上機(jī)械學(xué)是一些描述物理空間中物體狀態(tài)的獨(dú)立的參數(shù)。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，在以為坐標(biāo)系中，一個(gè)物體只有一個(gè)自由度來(lái)表述物體的位置，那就是這個(gè)物體距離原點(diǎn)的距離，知道了這個(gè)參數(shù)，我們就知道了這個(gè)物體在空間中的位置了。那么我們就說(shuō)這個(gè)物體具有1DOF。同理，在2維世界中，我們描述物體時(shí)需要3個(gè)參數(shù)來(lái)描述物體的狀態(tài)：2個(gè)位置坐標(biāo)，1個(gè)角度坐標(biāo)。知道了這3個(gè)參數(shù)，那么我們就可以知道一個(gè)物體在二位坐標(biāo)系中的機(jī)械學(xué)狀態(tài)了。再者到了3維世界，我們需要幾個(gè)自由度來(lái)描述物體狀態(tài)呢？答案是6個(gè)，即3個(gè)位置參數(shù),3個(gè)角度旋轉(zhuǎn)參數(shù)。這6個(gè)參數(shù)是如何決定物體在空間中狀態(tài)的呢？如圖所示

從這張圖我們可以看出，要描述一個(gè)物體在3維空間中的位置和朝向信息，我們就需要6個(gè)自由度的數(shù)據(jù)信息。這也就是VR定位系統(tǒng)所要追求的目標(biāo)。即6個(gè)自由度的追蹤。可能有同學(xué)要說(shuō)了，現(xiàn)在傳感器技術(shù)這么發(fā)達(dá)，這6個(gè)參數(shù)隨便就能測(cè)出來(lái)啦，搞那么復(fù)雜干什么？然而實(shí)際上情況并不是這樣。目前市面上的定位傳感器大多數(shù)采用的是IMU(Inertial Measurement Unit )慣性測(cè)量單元，比較常見(jiàn)的是手機(jī)里的陀螺儀和加速度計(jì)以及磁力計(jì)。這些傳感器的組合可以測(cè)量出物體精確的角度信息，即3個(gè)DOF，但是無(wú)法計(jì)算出物體精確的位置信息。這里最關(guān)鍵的原因就是累進(jìn)誤差的存在，以及缺乏對(duì)應(yīng)的參考向量。比如角度信息，由于地心引力的存在，我們可以以此作為參考，再根據(jù)角速度矯正出當(dāng)前物體的角度信息。而對(duì)于位置來(lái)說(shuō)，雖然我們可以獲得相應(yīng)方向的加速度，但是由于傳感器累計(jì)誤差的影響，僅僅由加速度計(jì)算出的物體位置中會(huì)帶有累計(jì)的誤差，這樣的位置信息是不可使用的，所以目前光使用IMU只能測(cè)量出3DOF的數(shù)據(jù)，不能得到6DOF的數(shù)據(jù)。總結(jié)來(lái)說(shuō)，光使用IMU只能追蹤到物體的朝向，不能追蹤到物體的位置。那么如何得到6DOF的數(shù)據(jù)呢？這就需要增加外部的參考數(shù)據(jù)源了。