虽然增强现实 （AR） 和虚拟现实 （VR） 技术提供的视觉保真度和身临其境的体验继续吸引着用户，但一个关键因素往往仍然不为人知：自由度 （DOF）。这个看似技术性的概念在塑造这些开创性领域的现实主义和互动性方面发挥着关键作用。
想象一下，穿越一个虚拟世界，不仅仅是用你的视线（HMD指针），而是能够无缝地在物体周围移动，俯身进行仔细检查，甚至物理操作数字景观中的元素。这就是景深发挥作用的地方，它充当无形的弦，将虚拟世界与我们的身体运动联系在一起，将被动观察转化为动态参与。
这项技术探索将剖析各种景深类型、它们对用户体验的影响，以及推动 AR 和 VR 领域内可能性界限的持续进步。我们将深入研究 3-DOF 和 6-DOF 跟踪的基本概念，探索由内而外和由外向内跟踪系统的复杂工作原理，并分析与高保真 DOF 实现相关的计算挑战。
简而言之，“自由度 （DoF） 是指物体在 3D 空间中移动的方式数量。一般是 6 度的自由度，分为 2 部分。前三个对应于围绕 x、y 和 z 轴的旋转运动。这些通常被称为俯仰、偏航和横滚，其他三个对应于沿这些轴的平移运动。这可以被认为是向前或向后移动，向左或向右移动，向上或向下移动。
沉浸程度
AR/VR 体验的沉浸程度受系统支持的自由度 （DOF） 数量的显着影响。自由度是指物体在三维空间中移动的独立方式的数量。
AR/VR 中常见的主要景深级别有两种：
3 自由度 （3DOF）：
有限的运动跟踪：此级别主要侧重于旋转运动，跟踪用户的头部围绕 X、Y 和 Z 轴的旋转（俯仰、偏航和滚动）。它不跟踪空间中的物理运动，这意味着用户无法在虚拟环境中行走、跳跃或移动身体。
固定式VR体验：3DOF通常出现在移动VR头戴式设备或坐姿VR体验中，用户主要从固定位置观察虚拟世界。
6 自由度 （6DOF）：
全运动跟踪：此级别可解锁旋转和平移运动跟踪。6DOF系统不仅可以跟踪头部旋转，还可以跟踪用户在空间中的身体运动，使他们能够行走、跳跃、弯腰并与虚拟世界互动，就好像他们真的在场一样。
增强沉浸感：6DOF创造了更加身临其境的互动体验，使用户能够更加自由和真实地探索虚拟空间。
应用：房间规模的 VR 体验、互动游戏、虚拟培训模拟通常利用 6DOF 来增强沉浸感。
自由度超过6（XDOF）：
虽然在消费类VR和AR中不如3DOF或6DOF广泛实施，但XDOF系统正在被探索用于研究和开发目的。该级别扩展了6DOF，增加了对每个手和眼睛的三个旋转自由度的跟踪，从而在虚拟环境中实现更精确和细致的手眼追踪。这对于需要高保真手部交互和眼睛选择的应用特别有用，例如操作复杂物体或执行精细任务。然而，XDOF 系统通常需要专门的硬件，与 3DOF 和 6DOF 设置相比，目前不太常见。
运动频谱
想象一下，你被困在虚拟世界中的一个固定位置，只能环顾四周，而不能真正移动。这是3DOF VR的局限性。然而，6DOF打破了这些束缚，让您可以像在现实世界中一样，以全方位的运动体验虚拟世界。
可以这样想：6DOF识别六种不同的运动：
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俯仰：这是指上下倾斜头部，让您从不同角度探索虚拟世界，例如看天花板或低头凝视物体。 -
偏航：这是指左右转动你的头，使你能够扫描周围的环境或跟随运动中的物体。 -
滚动：这是指将头向侧面倾斜，在虚拟空间内产生倾斜或倾斜的感觉。
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起伏：这是指上下移动你的身体，让你在虚拟环境中攀爬、跳跃或躲避。 -
澎湃：这是指向前和向后移动你的身体，使你能够以逼真的步伐行走、跑步或探索虚拟空间。 -
摇摆：这是指左右移动你的身体，让你可以避开、躲避物体或在虚拟景观中导航。
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2024-04-22
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