【VR 認識】DoF 自由度是什麼？3DoF 與 6DoF 差異不同點比較

當你準備購買 VR 裝置，你可能會發現市場上的 VR 設備主要分為「3DoF」與「6DoF」兩大不同的類型，究竟 DoF 是什麼呢？「3DoF」與「6DoF」於 VR 產品表現上又有何差異呢？

本篇文章中，瓦特將會以「3DoF、6DoF」為主題進行介紹，說明這兩種不同概念與彼此間的差異，幫助你認識不同的 VR 裝置，希望未來你在選購 VR 裝置時，也能成功買到符合自己需求的類型。

什麼是 DoF？

在 VR 業界中，「DoF」所代表的含意並非是「景深」（Depth of field）之意，而是指「自由度」（Degree of Freedom），而自由度牽涉到物體於空間中的運動方向，主要分為為「平移運動」與「旋轉運動」兩大類，並可細分 6 種不同類型：

• 平移運動：Ｘ、Ｙ、Z 三軸上的平行位置變化，包含「前後移動」、「左右移動」以及「上下移動」。

• 旋轉運動：Ｘ、Ｙ、Z 三軸上的旋轉位置變化，包含「縱軸滾動（Roll）」、「橫軸俯仰（Pitch）」以及「垂軸搖擺（Yaw）」。

回到 VR 裝置的部分，當前 VR 裝置主要可分為「3DoF」與「6DoF」兩種，其中數字的 3 與 6 便是指該 VR 裝置可追蹤到的運動方向數量，基本上數字越大，代表可感應到的運動方向越多，該 VR 裝置可操作性也就越強、互動性也更高，所能帶來的 VR 體驗也更有沉浸感。

▼ DoF 代表 VR 裝置的自由度，影響其操作性與沉浸感

圖源：unsplash

3DoF 與 6DoF 分別是什麼意思？

既然已經知道 VR 裝置分為「3DoF」與「6DoF」兩種，那彼此間的運作原理、呈現出來的 VR 體驗又有多大的不同呢？

▉ 什麼是 3DoF？

3DoF 屬早期 VR 技術，支援 X、Y、Z 三軸上的旋轉運動方向追蹤，包含縱軸滾動（Roll）、橫軸俯仰（Pitch）以及垂軸搖擺（Yaw） ，對應到 VR 裝置就是「左右擺頭」、「上下擺頭」以及「左右轉頭」 等頭部動作，但不包含上下、左右以及前後等平移動作，用更白話的說法，3DoF 裝置僅可偵測「頭部」旋轉或傾斜動作，一旦「身體」向前後、左右、上下，這些運動都是無法被追蹤到的。

由於自由度受限，3DoF 所帶來的 VR 體驗主要以「定點觀看型」為主，像是將影片、相片、遊戲等平面畫面立體化，帶來類似於虛擬實境的視覺感受， 但無法進行更深度的互動。

雖然 3DoF 帶來的 VR 互動感、操作感以及真實感都較差，但成本便宜、生產難度低，目前大多數的「入門型 VR 產品」，像是 Google Cardboard、三星 Gear VR 等「手機用的 VR 裝置」多為此類，只要將手機與 VR 裝置配對，就可享有最簡單的 VR 體驗，非常容易上手。

▼ 3DoF 類型的 VR 裝置入手難度低、操作上也不難

圖源：freepik

▉ 什麼是 6DoF？

相對於 3DoF，6DoF 類型的 VR 裝置提供更完整的虛擬實際體驗，不僅僅可追蹤 Roll、Pitch、Yaw 等旋轉運動方向，就連「用戶位置移動」都可追蹤，可於虛擬空間中提供完整的 6 個自由度移動，帶來更多的 VR 互動。若套用 VR 裝置來解釋，就不僅是「頭部」動作，包含「身體」前後、左右以及上下運動裝置也可追蹤，體驗在 VR 空間內的移動感受，大大增強虛擬實境的真實感，帶來近似於現實世界的體驗。

目前 6DoF 主要應用於「高階 VR 產品」，並配置專業的追蹤系統，含括多數的一體機、PC VR 以及遊戲機 VR 裝置，包含 Meta Quest 3、HTC VIVE、Apple Vision Pro、PlayStation VR 等等皆屬於此類。

▼ 6DoF 可追縱用戶身體動作，加強沉浸式體驗

圖源：unsplash

3DoF 與 6DoF 關鍵「不同」在哪？

透過上述整理，我們可以了解到 3DoF 與 6DoF 的核心關鍵不同點在於「是否可追蹤用戶的身體移動」，由於 3DoF 無法追蹤身體移動，即使可透過一些外部裝置執行虛擬實境中的簡單操作，但其沉浸感依舊有限，用戶無法透過身體移動，感受到與 VR 世界中的物體距離的變化，其用途自然也被侷限於 VR 影片觀賞。

至於 6DoF 則配置了專業追蹤系統，不僅頭部動作，就連身體動作也可被感應到，可帶來更加身歷其境的 VR 體驗，有更佳的互動體驗，但缺點就是這類設備價格昂貴，支付成本更高。

▼ 在 3DoF 的虛擬世界中，不論人怎移動，VR 物體始終與人保持一定距離

▼ 一圖看懂 3DoF 與 6DoF 不同 

圖源：pupuru

總結、3DoF 與 6DoF 懶人包比較

若是覺得上述說明還是太複雜，瓦特也整理 3DoF 與 6DoF 簡易表格比較，包含追蹤範圍、互動性、價格等項目，讀者可直接透過下表來進行簡單的認識。

▼ 3DoF 與 6DoF 比較

首圖來源：freepik

參考資料：pupuru

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