本文將簡單介紹運動中的“自由（yóu）度”，這是討論VR機（jī）製的必要概念。自由度(DoF)與剛體在空間內的運動相關，可以解（jiě）釋為“物（wù）體移動的不同基本方式”。

自由（yóu）度總共有6個，可分成兩種（zhǒng）不同的類型（xíng）：平移和旋轉。

#1

平移運動

Translational motion

剛體可以在3個自由度中平移：向（xiàng）前/向後，向上（shàng）/向下（xià），向左/向右。

#2

旋轉運動

Rotary motion

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

因此，3種類型的平（píng）移自由度+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”自由運動。例如（rú），電梯限製在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動。同樣，摩天（tiān）輪限（xiàn）製在1個自由度中，但這是旋轉自由度，所以（yǐ）摩天（tiān）輪能夠朝（cháo）相反的方向旋（xuán）轉。

我們可以繼（jì）續（xù）舉例子，比（bǐ）如說（shuō）主題公園。碰碰車總共有3個自由度：它隻能（néng）在3軸中的2條裏平移（yí）(無法像電梯那樣上下（xià）移動);然後它隻能（néng）以一種方式旋（xuán）轉(無法（fǎ）像飛機那樣縱搖和垂搖)。所以2個平移+1個旋轉（zhuǎn）=3自由度。

無論有多（duō）複雜，剛體的任何可（kě）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候，球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（hé）(加速度（dù）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備。IMU過去的主要應用之一是（shì）作為飛機儀表設備，但現在它們已經應用於一係（xì）列電（diàn）子設（shè）備，比（bǐ）如說智能手機。IMU的成本已經出現了大（dà）幅下降，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”。但遺憾的是（shì），IMU在實際（jì）應用中隻能準確地測量和報（bào）告方向值(旋轉)，無法處理平移。

#4

九自由（yóu）度是什麽

Nine degrees of freedom

IMU的世界裏出現了有趣（qù）的術語，比如一係列關於“9自由度”IMU的說（shuō）法，但這令人相當困惑（huò），因（yīn）為自由度總共隻有6個。

基本上，很多IMU廠商都生造（zào）了“9自由度”一（yī）詞來（lái）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內每一個傳感器所能（néng）測量到的自由度的（de）總和。比（bǐ）如，如果（guǒ）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（zì）由度的陀螺儀（yí），以（yǐ）及一（yī）個能測量3自由度的磁力計，廠商就有可能將其稱之為（wéi）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(隻有方向)。

一個9自（zì）由度IMU(九軸)可能比6自由度IMU(六軸)更好，因為它（tā）可以通過傳感器（qì）融合（hé）(結合來自不同傳感器的數據)來提高最終輸出的質量（liàng）。然而，這仍然無法測量平移（yí）。