虚拟现实自从2020-2021 年驶入产业发展快车道之后，关键技术不断取得突破，终端产品加速成熟，内容的数量和质量显著提升。根据 IDC 和中国信通院资料，2022年-2025年，迈入虚拟现实 ( VR ) 深度沉浸阶段，行业规模逐渐上量，产业生态日益繁荣。那么虚拟现实有关的定位跟踪、自由度、动作捕捉等相关术语具体代表什么意思呢？
虚拟现实
虚拟现实的概念是由美国VPL公司的创建人杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的，也称“灵境技术”，是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的、在三维环境中提供沉浸感觉的技术。
分辨率
分辨率是指屏幕图像的精密度也就是显示器所能显示的像素有多少。同一块大小的屏幕分辨率越高，像素就越多，显示就越逼真。一般说分辨率是指双眼分辨率，目前主流VR分辨率基本己达4K分辨率，高配版可达5K分辨率。
定位跟踪
1. 外向内追踪技术
外向内追踪技术具备可延展的优势，以覆盖大面积和复杂的空间环境，以避免前者由于头显本身可见范围有限而带来的特定情况下的遮挡问题。以初代HTC Vive和Valve Index为例，这一黑色小盒子装在房间天花板角落用激光扫射整个房间的工作方式，来实现外向内的定位追踪。
2. 内向外追踪技术
内向外追踪技术主要依赖于安装在头显上的朝向四周外围、实时捕捉四周的环境和内容的摄像头。同时头显内部所运行的同步定位与地图构建算法（SLAM）通过摄像头捕捉的画面实时分析四周环境中的特征点，以判断用户当前在空间中的运动姿态和轨迹。
3.其他跟踪技术
（1）手势跟踪
手势跟踪分为两种交互方式：第一种是使用光学跟踪，如Leap Motion和NimbleVR等深度传感器，第二种是传感器戴在手上的数据手套。光学跟踪的优点是使用门槛低，场景灵活，用户无需在手上佩戴和取下设备。未来，将光学手跟踪直接集成在集成的移动VR头显上，作为移动场景的交互方式是非常可行的。
（2）眼球跟踪
眼球追踪技术是一种重要的心理学研究方法，可以实时、准确地记录人们观察场景信息时的眼球运动情况。类似于头部追踪，呈现的影像与用户眼睛所看的方向相匹配。例如，有一款虚拟现实头显使用了眼部追踪技术，用户可以通过眼睛看向不同的方向来控制物体。
视场角
视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围。视野的夹角度数，视场角越大，用户在VR体验中的沉浸感越强。一般而言，人们的视野大多为200度左右，在不失真的前提下，VR设备能提供越大的视角，就越能给予使用者一种沉浸式的体验。
空间自由度
自由度越高，或DOF数越大，即在VR体验中，用户本体能被系统定位到、且映射到虚拟世界里的的运动模式越多。对VR比较熟悉的读者可能听说过“3DOF”和“6DOF”这两个词。3DOF的头显只能定位用户头部的本地运动（XYZ三轴旋转，即俯仰、偏航、滚动）；而6DOF的头显在此基础上还能定位用户在空间XYZ方向上的移动，即空间坐标位置的改变。下方的GIF图就展示了6DOF和3DOF的区别。
瞳距
瞳距顾名思义是人双眼平视前方时，两眼瞳孔之间的距离。在店里配眼镜时，验光师也会测量瞳距，用来作为研磨镜片的考虑因素之一。如果镜片的光学中心和瞳孔没有正确对齐，用户看到的画面就会变得模糊。如果处理不当，这还会引起头疼和晕眩症状。
活动姿态（房间、站立、坐姿）
空间自由式VR的特点在于在该区域内，用户的移动方式、以及与虚拟世界的交互方式，均与真实世界相一致（或极其接近），比如移动需要迈腿，捡东西需要弯腰抬手。在游玩区域的边界会有安全网系统（guardian）。当用户接近游玩区域的边界时，安全网便会及时出现在虚拟世界中，提醒用户已经接近物理世界区域的边缘，小心可能的碰撞危险。
动作捕捉
动作捕捉是在运动物体的关键部位设置跟踪器。动作捕捉一般可分为人体四肢动作捕捉、人脸面部表情捕捉、人手动作捕捉三个方面。面部捕捉的原理与移动捕捉的原理类似：将带有传感器的头带放在真实演员身上，演员的面部表情将被记录在计算机中，生成面部动作数据，并将这些数据应用于数字角色。
触觉反馈
力触觉人机交互技术是虚拟现实中人机交互的重要组成部分, 它通过模拟人类对真实物体的力触觉感知过程, 将虚拟环境的力触觉信息真实地反馈给人, 极大地提高了虚拟环境的交互性和临场感程度。这种机械刺激可以应用于计算机模拟中虚拟场景虚拟对象的辅助创建和控制，以加强机械设备的远程控制。
延迟率
延迟主要来自信号传递、屏幕刷新和计算机读取延迟。它的主要指标是延迟率：VR 头盔显示设备的视觉观测与头部运动的匹配程度。VR设备延时主要取决于四大因素：显示延时、计算延时、传输延时和传感器延时。降低屏幕显示延时的最简单方法就是提高刷新率，减少帧间延时。
刷新率
刷新率是指电子束对屏幕上的图像重复扫描的次数。刷新率越高，所显示的图像（画面）稳定性就越好。刷新率与分辨率两者相互制约，因此只有在高分辨率下达到高刷新率这样的显示器才能称其为性能优秀。在VR中，如果帧率在60fps或90fps以下，会是个很严重的问题。因为会让用户感到不适。
眩晕症
也称为运动病，即指人们平日常说的“晕车、晕船、晕机”等，包括在微重力条件下发生的宇航病等，由多种因素导致人体对运动状态错误感知的一系列生理反应。有些人戴上VR头显后，会觉得头晕，这就是晕动症。这是由大脑和身体所处理的信息不一致所引起的现象。诱发晕动症的因素也多种多样，比如视野FOV、屏幕的刷新率、软件系统的整体表现、头显的重量等。
本文来源：沃学社区iLearnlab，图片来源于网络。
编者整理用于学术交流，知识产权归作者所有，如有侵权，请联系删除。
