Степени свободы — это количество координат, которые определяют положение объекта в трехмерном пространстве.

В нашем обычном мире нам достаточно всего шести степеней свободы. Давайте разберемся, о каких именно степенях идет речь.

Возьмем шар. Представим, что мы подвесили его в пространстве. Что с ним можно сделать? Если мы толкнем этот шар, то очевидно, что он сдвинется в пространстве. Тогда что у нас получается – мы меняем его пространственные координаты. Секунду назад он находился в точке А с координатами x, y, z. В следующую секунду его координаты изменились. 

Каждая координата — это степень свободы.

Если мы возьмем в качестве примера карту мира и поставим на нее точку, то у точки будет всего две координаты — x, y. Широта и долгота. Теперь снова вернемся к шару. Представим, что он завис в пространстве в определенных координатах. Попробуем его повращать. Что-нибудь изменится в его ориентации в пространстве? Нет. Как бы мы ни вращали шар, он всегда останется в одном и том же положении. У шара — три степени свободы и дополнительных степеней свободы у него нет.

Следующий объект нашего изучения — это 3D Пойнтер EligoVision.

Когда мы перемещаем его в пространстве, то мы уже имеем 3 степени свободы. Теперь сделаем то же, что и со сферой. Ситуация изменилась.

3D Пойнтер может указывать на что-либо, и таким способом менять свою ориентацию в двух плоскостях (вправо-влево и вверх-вниз). Это добавляет ему еще 2 степени свободы в пространстве. Однако, когда мы начинаем вращать пойнтер вокруг своей оси, его ориентация в пространстве не изменяется в силу его конструкции.

Получается, что у 3D Пойнтера 5 степеней свободы: 3 пространственные координаты, плюс 2 угла наклона.

Если мы возьмем модель самолета, то окажется, что у него есть 6-я степень свободы — «крен». Когда он вращается вокруг собственной оси, он по-другому ориентируется в пространстве. 

Три угла ориентации называются «крен», «тангаж» и «рыскание». В понятиях виртуальной реальности мы привыкли определять ориентацию как обычные углы.

Степеней свободы может быть огромное множество. Любые кнопочки, выключатели, рычажки и другие устройства могут каждый прибавлять по одной или по несколько степеней свободы любому объекту. Время также считается одной из степеней свободы. Человек, например, одна из самых сложных систем в плане трекинга. Степеней свободы у человека намного больше, чем у любого другого объекта.

Но, как мы уже сказали, в реальном трехмерном мире для комфортного существования нам вполне достаточно обладания шестью степенями свободы. И если устройство для трекинга в системе виртуальной реальности может отследить 3 пространственные координаты и 3 угла ориентации, то иллюзия его присутствия в реальности будет полной. Доказано.

Назад к статьям о виртуальной реальности