不少VR用戶都吐槽過虛擬現實沒有想像中真實【廢話。除去畫面清晰度、音效沉浸感等感官元素不夠完美外，很重要的一點來自於交互方式的貧乏——簡言之，很多現實中的操作，在VR里完全做不到啊喂！這是目前三自由度（3DOF）VR設備普遍存在的問題。

啥是三自由度VR設備？就是市面上幾乎所有的眼鏡盒子和VR一體機，它們大多數只能追蹤到你頭和手的角度，無法定位到它們的位移。所以，你就成為了空間里的一個無法走動、只能轉動的定點。因為你再怎麼移動，你看到的畫面也毫無變化。大概是這樣：

可是人在真實空間中的運動是六自由度（6DOF）的，就是沿三軸的平移+轉動，3*2=6，即六自由度。關於6DOF度度如是說：

所以追蹤不到位移的三自由度就顯而易見地存在很多限制：比如，在很多3DOF VR遊戲中，你想移動位置只能靠手部射線選取位置定點移動。比如，想近距離看看站在面前的VR女友，發現干著急也湊不過去。

那麼問題來了：

VR設備達到6DOF後，有哪些3DOF沒法實現的場景或操作，就有可能實現了呢？

說到VR里的 dof （自由度），還是要區分 手部自由度和 頭部自由度。

手部只有 3dof 時，因為不能檢測到 「前伸」動作，所以需要通過從手柄處 射出一條射線 來彌補，從而使用戶能對遠處的目標物體進行 操作 。3dof 比較適合的遊戲有：

  1. 射擊類遊戲，因為目標物體都很遠，所以本來就是屬於 「射線類」操作，所以也就最能掩蓋3dof的局限性。
  2. 刀劍類，比如「切水果」遊戲，因為刀劍本身也相當於對 手柄的延伸，所以在操作上也會比較自然。
  3. 策略類，策略類一般遊戲重點在於對不同物體的 控制，所以，使用射線操作，反而比用手直接去點擊，要方便一些。這類遊戲，也比較適合 3dof。
  4. 創意小遊戲，這個分類直說起來比較抽象，用實際的例子對比就是 任天堂 Switch主機上的 「1-2 switch」類遊戲，這些遊戲很多是利用了 手柄的 姿態感測器，來設計出的一些妙趣橫生的比賽遊戲。

當手部增加到 6dof 時，除了上述遊戲的體驗會更真實自然外，又增加了新的遊戲類型支持：「模擬動手類」 遊戲，比如 辦公室模擬（《Job Simulator》）、駕駛模擬（《StarTrek Bridge Crew》）、外科手術、化學實驗 等，這類遊戲，3dof 就不太適用，很難想像，用一根射線操作手術刀 ，是什麼感覺。。

當 頭部只有 3dof 時，相當於玩家的頭部 在 虛擬空間中 的位置是固定的。也就沒法做出：下蹲、靠近一個物體觀察、躲避飛行物、大範圍行走 等操作，只能玩一些「站樁」類遊戲。如果是射擊遊戲，因為無法下蹲、躲避飛行物，所以沉浸感會差一些。

當 頭部達到 6dof 時，便可以進行 虛擬場景遊覽 類遊戲，在虛擬空間中 四處走動，靠近物體觀察，從而達到很好的 沉浸感。

個人認為3Dof到6Dof是使虛擬現實更加真實的必然步驟，也可能在某方面上是最終步驟。

拿3Dof和6Dof打一個比方，3Dof就好比你有頭有手，6Dof就好比你你是一個火柴人。

為什麼這麼做比喻，因為當你使用3Dof的VR設備時，你有頭部即頭盔可以360°的去觀看去聽，有手即手柄或是頭盔上的確認鍵，可以做選擇、抓取、觸摸等動作。但是你能做到的僅僅是轉動頭部去看，就像是你的頭部單純的被禁錮在一個點上的感覺，讓人感覺更像是旁觀者而不是體驗者。即使在通過軟體做出移動的效果，給人的感覺也像是你的頭被固定住，場景在移動。

那這種情況下剛好就可以與6Dof來做一下對比。為什麼將六自由度比喻成火柴人，因為在6Dof的條件下，你不僅擁有了3Dof擁有的頭和手，你還有了身體和腿，因為你能在固定的場景里進行移動，而不是你的頭固定讓場景跟著你移動，你可以通過你的腿和身體在X,Y，Z三軸進行普通的移動、側身、下蹲等等真實的動作。這也使得你更加能夠融入到虛擬的世界裡一樣。

那為什麼把六自由度比喻成火柴人而不是人，因為據我所知目前現有的一體機設備能達到的最高高度莫過於頭手6Dof，即PICO即將發布的Neo CV，所以技術剛剛的出現，也就代表著整體構造的不豐滿，身體、手、腿等部位只能用概念去進行設定。隨著技術的發展相信利用6Dof的技術能把用戶塑造成一個在虛擬現實里現實的人。

可能大家會拿PCVR與一體機比較，確實PCVR能做到一體機做不到的真實感，但是PCVR的虛擬現實不是真正的虛擬現實，固定在一定空間里的現實，是真正的現實么？所以我認為VR一體機是今後VR的最終形式，因此從3Dof到6Dof的改變是VR前進的一大步，也是讓虛擬現實更加現實的必然抑或最終步驟。

對於體驗感的變更，3Dof和6Dof差別依舊很大比如一座虛擬的雕像3Dof能做到的就是你去選擇一個點，你站在有限的固定點上去看這座雕像，而6Dof能讓你圍繞雕像行走，在無限的非固定點去觀看。或許3Dof通過通過軟體也能達到與6Dof相近的觀測感，但是一個是真實的在行走、觀看，而另一個則是一邊「飄」一邊看，哪種更真實就顯而易見了。

相對於靜物可能區別還不是很大，但是相對於需要移動的例如遊戲類應用來說，36Dof的區別就更加明顯了，6Dof可以做到通過蹲、側身或移動來做到躲避，而3Dof不能。在遊戲體驗上差距就已經被拉的很大了。

何為3DoF、6DoF、9DoF？定位追蹤對VR為何重要？

自由度（DoF）與剛體在空間內的運動相關，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。

1. 平移運動

剛體可以在3個自由度中平移：向前/向後，向上/向下，向左/向右。

2. 旋轉運動

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

因此，3種類型的平移自由度+3種類型的旋轉自由度 = 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，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動。同樣，摩天輪限制在1個自由度中，但這是旋轉自由度，所以摩天輪能夠朝相反的方向旋轉。

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）；然後它只能以一種方式旋轉（無法像飛機那樣縱搖和垂搖）。 所以2個平移+1個旋轉=3自由度。

無論有多複雜，剛體的任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

慣性測量單元（IMU）是一種通過感測器組合（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備。IMU過去的主要應用之一是作為飛機儀錶設備，但現在它們已經應用於一系列電子設備，比如說智能手機。IMU的成本已經出現了大幅下降，映維網覺得我們今天可以認為3DoF定位問題已經得到了「解決」。但遺憾的是，IMU在實際應用中只能準確地測量和報告方向值（旋轉），無法處理平移。

4. 九自由度是什麼

IMU的世界裡出現了有趣的術語，比如一系列關於「9自由度」IMU的說法，但這令人相當困惑，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內每一個感測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）。但這與現實不符，因為這3個感測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，因為它可以通過感測器融合（結合來自不同感測器的數據）來提高最終輸出的質量。然而，這仍然無法測量平移。

5. 為什麼定位追蹤對VR很重要

定位追蹤是硬體與軟體的組合，能夠監測物體的絕對位置。這對VR而言非常重要，因為結合定位追蹤，系統可以測量和報告真實意義上的6自由度。 由於虛擬現實是模擬（修改）現實，所以我們需要準確地追蹤對象（如頭部或手部）是如何在現實世界中移動，這樣系統才能在VR世界中實現精確的映射。

比如，最初的Oculus Rift開發套件DK1隻能提供3自由度（旋轉）頭部追蹤。所以儘管你可以通過傾斜和轉動頭部來查看虛擬現實世界，但你無法探下頭來觀察地板上的物體，因為系統無法準確地判斷頭部位置。

缺乏真實感與DOF數量關係不大。

現在的VR設備主要模擬的是視覺和聽覺，而現實世界中，人體對外的感知除了視覺和聽覺外還有嗅覺味覺觸覺和受力感，其中觸覺與受力感對真實性的影響不比視覺來得小。以你的例子，就算前面站著VR女友，你的設備是6DOF的，你就能摸到了嗎？恐怕你的手伸過去直接就穿過對方的身體了，這還不如手不能動呢。

所以就算你有6DOF，甚至你能稍微模擬一點受力感，依然不真實，典型就是HTC VIVE，6DOF的頭顯和手柄，手柄可以用震動簡單的模擬受力感，但有幾個人覺得HTC VIVE上的VR內容有多少真實感的？

結論：不要糾結於幾個DOF這種無關緊要的東西。

市面上很多VR，或者大多消費者體驗到的VR，的確是處於3Dof階段的體驗。首先個人觀點是，3Dof體驗也真實，只是不夠完美。

在一些場景或操作當中，其實3Dof的體驗足矣。譬如普通觀影。在真實場景中，一般人去電影院看電影，都會基本上盯著大熒幕看，這跟使用VR設備觀看其實並沒有太多異樣。但如果你糾結的是，你會去電影院還會吃吃零食，玩玩手機，這種操作，很抱歉，3Dof給不到你，6Dof更加給不到你。所以單純從觀影的操作來說，3Dof的體驗足夠真實。

又譬如，體驗定點射擊遊戲。既然本來遊戲的設置已經規定你在指定區域或空間運動，你只能左右擺動身體，進行對目標的射擊，這說明已經你在真實環境中本來就受一定的限制。即使你到了虛擬環境中，這種「真實設置」無形地變換成「虛擬設置」，你也只能通過左右擺動身體進行操作，因此體驗的效果也是非常貼近真實。目前大多數能體驗射擊遊戲的VR設備，都有握感不錯的手柄，上面的扳機也是模擬了真實槍支的感覺。

以上的情景或操作，都是在一定條件下達到真實感的，所以是不算完美的。

誠然，6Dof的操作的確可以把這種真實感提升得更完美。目前的PC VR都能夠達到這種效果，並且在延遲等方面做得相當完美，幾乎感受不到延遲感。

記得在PC VR體驗過一個款烹飪的遊戲，除了能夠實現3Dof能實現的操作以外，也能夠把手柄進行不同方位的移動，達到於真實情況一致。譬如要進行翻炒，手上的鍋可以進行一個從後往前，從下往上的一個劃圓的動作。這個動作其實是可以跟現實符合的，當然鍋的重量，是沒有辦法模擬真實的。但對於3Dof，6Dof在此情境下可以實現，並且更加真實。

同樣是射擊遊戲，如果具備6DOF的設備可以在虛擬空間中自由移動，躲避子彈或攻擊，這一點跟真實情況也是非常接近。

個人認為3DoF與6DoF最直觀的區別，是體現在對事物相對「位置」上的反饋，這種「位置」的反饋應該是廣義上的，例如：物體距離的感知、人物姿勢的感知……

因為3DoF只能模擬出一個剛體在X、Y、Z軸上的轉動情況，所以在當前採用3DoF交互的VR設備體驗中，我們僅能實現原地360°的旋轉觀看，人像是被固定在了某一個位置，無論我們實際身體姿勢和位置怎樣變化，視角與畫面始終是固定的，這在一定程度上影響了體驗的沉浸感。

而採用6DoF交互的VR設備，在3DoF的基礎上，還可模擬剛體在X、Y、Z軸的平移情況，這使得我們在VR體驗時所獲得的視覺反饋會更加接近真實。

舉個例子：當前很多VR設備應用都有「虛擬IMAX影院」的功能，用戶戴上VR眼鏡後，自己彷彿置身於一個IMAX電影院內。

3DoF的VR設備能做到的：大多是將觀看者鎖定在面向屏幕最中心的位置，四周空無一人。（默認的最佳觀影位置，彷彿有種電影院包場的感覺）。

加入6DoF交互後能做到的：

①在影院中任意走動；

②根據自己喜好挑選觀影的位置；

③根據觀影者的不同姿勢，對應調整其觀看的畫面視角；

④增加多人同場觀影的社交場景後（假設是根據人物的實際條件建模），可能還會出現被前排人遮擋住視線的情況……

大概想到了這麼多，如果6DoF的確能實現這樣的場景還原，說不定以後的電影（話劇、歌劇、演唱會）市場也會有VR的一席之地

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