AR & VR 设备大集锦
近年来，随着虚拟现实与增强现实市场成熟度的提高，对比选择不同的眼镜类设备变得越来越困难。众多设备在许多方面变得更加相似，市场宣传上一个比一个好，作为设备使用方的最终用户也是乱花渐欲迷人眼，在对比选型面临困惑。为了反映细微差别，您会被大量技术细节所淹没，例如 FoV（视野）和 DoF（自由度），导致人们很容易迷失方向并将一些实际上很重要的事情认为无关紧要。
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在这里，想给大家介绍一下3 DoF 和 6 DoF 设备之间的区别，因为这些信息至关重要。如果您正在考虑购买 3 DoF 头戴式显示器（通常称为“VR眼镜”），例如 Pico G2 或 Oculus Go，可以先看完文章后再做出明智的决定。
6 DoF具体所指的含义
基础知识和术语定义
头戴式显示器 (HMD)
通常被称为“VR头显”或“VR眼镜”，我们将使用更准确的术语“头戴式显示器”，简称HMD。 这也将使 360° 全景内容和沉浸式虚拟现实 (VR) 之间的区别更加清晰，因为这两种内容都可以使用在HMD设备上进行查看。
典型HMD设备
3 DoF 和 6 DoF (自由度)
DoF 代表“自由度”。尽管这些自由度可以有多种不同含义，但在 HMD 设备的背景下，它们是相当标准化的。3 DoF 是指沿3根轴的旋转，允许向左/向右转动、向上/向下看和倾斜视角。6 DoF 包括额外的3个平移维度，允许向左/向右、向前/向后和向上/向下移动。
3 DoF 和 6 DoF的区别
360°全景内容
360° 全景内容可以是 360° 全景图像或 360° 全景视频。与普通视频的不同之处在于它们捕获了整个球面视角，允许用户自由决定观看的方向。由于它们拍摄或录制时是从固定位置拍摄或录制的，因此观看者无法通过平移改变位置，这意味着内容只能以旋转的方式调整运动视角。这种有限的运动相当于3 DoF头显提供的运动。
360° 全景内容示例
360°全景内容可以通过交互来丰富体验，也就是“交互式360°内容”。 然而，可能执行的交互非常有限，因为用户不能在虚拟空间中移动他们的头部或手的位置——只是固定在空间中的一个不变的视点和某种交互模式，——就像互动视频不如 PC 游戏那么吸引人。
360°全景内容示例
身临其境的VR内容
是否将 360° 全景内容视为 VR 内容，即使在专家中也存在争论。今天我们在这里不打算参与这个争论，我们将使用“沉浸式VR”这个术语来明确排除 360° 全景内容，以示区分。沉浸式 VR 内容通常是一个模拟仿真的 3D 世界，它允许在每个位置和方向渲染图像，这意味着它支持所有 6 个自由度。
走一走，看一看
通过真实世界中小范围的移动可以模拟虚拟世界中的大范围移动
这些额外增加的3个自由度在能力上实现的最大区别在于，用户能够完全沉浸其中，而不仅仅是只有一个固定视点的观察位置。
6 DoF实现更好的交互性
6 DoF实现更好的交互性
在大多数情况下，内容交互的设计也是按3 DoF和6 DoF的不同特点进行的。
3 DoF设备的优点和局限性
全部具备6个自由度的HMD 都完全能够查看360°全景内容，那么为什么还有很多厂商要提供只具备更少自由度的设备呢？真相是，那些额外提供的3个自由度是昂贵的，位置跟踪必须做到非常准确，这是一项复杂的技术挑战，对应也要付出更高的成本。
HMD 要么必须通过固定位置标记（例如 HTC 的灯塔(Lighthouse)）计算自己的位置，要么使用计算机视觉算法通过集成摄像头来进行计算。 第二种方法是过去几年最常用的方法，被称为“由内而外(inside-out)跟踪”。即使这些系统正在变得更好、更便宜，不过还是成本的相对降低，你仍然可以通过在设备中不使用它们来节省很多钱，获得竞争中的成本优势。
3 DoF可以显著降低设备成本
由于已经决策仅仅支持 3 个自由度，您还可以通过设计将内容限制为 360° 全景内容。（注意：您仍然可以播放一些身临其境的 VR 内容，但您会感到眩晕等负面效应评价）
VR体验的一大痛点 - 眩晕
3 DoF 设备及其配件（例如控制器）通常针对 360° 使用场景进行进一步优化，因此更适合这项特定工作。例如，Pico G2 提供 4K 分辨率和大视野，同时保持设备本身纤薄和轻巧，非常适合观看 360° 视频。 它只配备了一个简单的控制器，这对于沉浸式 VR 来说是不够的，但对于选择下一个要播放的视频来说是足够了。
3 DoF头显设备的巨大缺点是它们不太适合沉浸式内容。即便是有沉浸式内容可以查看，您也无法与虚拟环境进行无缝交互。没有办法跟踪双手（使用手部跟踪或 6 个自由度控制器）并捡起东西后再扔出去，您只能用激光笔指向物体。 移动你的头时，感觉就像你的头被困在虚拟世界中，因为你的侧向移动无法被跟踪。
这不仅会降低体验的沉浸感和使用乐趣，还会迅速引起晕动病，并且使较长时间的体验VR内容不再可行。超过 7 成 VR 重度用户几乎每天都使用 VR 设备，21% 会每周使用三次以上。中国 VR 重度用户每天使用 VR 设备的时长主要集中在16-60分钟，平均每天使用时长为 34 分钟。但如果设备是3 DoF的，使用时间会更短。
VR设备使用时长统计数据
发展趋势
3 DoF 硬件和软件趋势
3 DoF 设备的总体占比趋势似乎在下降。例如，Oculus 在 2020 年停止了 Oculus Go，此后除了 Pico 和 G2 之外，没有其他主要厂商生产过 3 DoF 设备。
这个市场中有很多不太知名的品牌，但也有非常实惠的选择，这些品牌主要来自中国。
中国VR市场发展势头强劲
硬件的发展趋势也推动了软件开发和软件平台的发展。这意味着 3 DoF 可能是一条死胡同，您未来可能会后悔现在在 3 DoF 设备上花钱，后来发现无法获得更精彩的内容。
基于智能手机的HMD
在讨论 3 DoF 头戴式显示器时，我们还应该提到基于智能手机的头戴式显示器。 这些是您可以将智能手机插入其中的配件，它充当显示设备。 这种方法的早期版本是 Google Cardboard，它导致了 Google Daydream 和 Zeiss VR One。 2019 年，谷歌停止了 Daydream项目。 其他公司仍在尝试这种方法，包括三星在其智能手机上使用 Gear VR 和任天堂在 Labo VR 上使用。
Google Cardboard
Google Daydream
Vive Flow
在这方面，我还想提及 Vive Flow。它旨在像其他专业的 3 DoF 设备一样的查看内容，但它仍然支持 6 DoF。 但请注意，它没有任何控制器，而是将您的智能手机用作 3 DoF 控制器。如果您的主要用例是 360° 内容查看，但您希望在进入虚拟 3D 环境时避免眩晕，这可能是您的一个选择。 就像所有 Vive 设备一样，它是一款优质设备，但比 HTC 的其他设备便宜得多。
HTC Vive Flow
总结
如果您的目标是仅使用 HMD 观看 360° 全景内容，3 DoF 设备提供了一种更便宜且更量身定制的解决方案。与价格更高的 6 DoF HMD 相比，它们可以提供同等甚至更好的视频质量。
但如果你想体验真正身临其境的 AR和VR 内容，则需要 6 个自由度，让你可以在虚拟世界中四处走动。此外，6 DoF 也可能是更具前瞻性的能力，可以支持更多未来可能的应用场景。
好了，关于3 DoF 与6 DoF，不知道我是不是已经说清楚了，如果你有其它AR和VR相关问题，欢迎一起交流探讨。
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