今天美国专利商标局公布了一批谷歌专利申请，其中一份介绍了与VR控制器相关的新编程方法，超越了传统的三自由度模型，同时带来更具沉浸感的游戏体验。

在一些VR系统中，用户通过头显和3DoF运动控制器来与虚拟环境中的虚拟对象交互。对于所述的VR系统，用户可以使用运动控制器来与虚拟对象交互。但是，只通过基于纵摇、横摇和垂摇的三自由度追踪（只是旋转）来追踪运动控制器可能无法产生真正的沉浸体验。

例如，用户可以以各种方式倾斜和转动头部，以不同的角度来查看VR环境。但由于VR控制器有限的三自由度追踪，在头显视图内对虚拟控制器进行追踪踪可能受到限制：无法追踪物理控制器在空间中的绝对位置。

然而，VR手臂模型可以利用物理控制器的旋转追踪来创建虚拟控制器的位置和方向。谷歌在专利中指出，他们的发明技术可以在VR环境中模拟用户以一定位置值和方向值握持控制器的情形。另外，虚拟控制器在VR环境中的位置可以对应于用户握住并移动物理控制器的方式。谷歌的发明描述了追踪物理控制器的优化方式，包括定义肘关节（第一关节）和腕关节（第二关节）之间的区段。

谷歌的专利图1描述了所述的示例性VR手臂模型。在这个实施例中，用户正在佩戴头显。尽管图例没有显示，但用户在头显视图中可以看到基于VR手臂模型的控制器位置。但是，用户在头显视图中不会看到VR手臂模型。在一些实施例中，VR手臂模型可以是骨架模型。

谷歌解释说：一种方法可以包括确定用户头显的位置；根据头显位置定义关节的位置；定义从关节到关节之间的区段；基于区段末端的位置定义虚拟控制器在虚拟环境中的初始虚拟位置；根据区段和关节，并响应于物理控制器的旋转运动定义虚拟控制器的虚拟位置和虚拟方向。

具体来说，三自由度控制器只能追踪旋转，无法追踪位置。但由于用户在交互时需要握持控制器，而且头部-颈部-手臂-手掌之间包含多个相对位置固定的关节，所以可以利用这一点来帮助确定控制器的位置。

谷歌指出，所述技术的优点包括渲染成本更低，更有效和/或更简单，因为除了控制器的旋转信息外几乎不需要其他数据。另外，所述技术易于实现，并且具有足够的保真度。另外，在一些实施方式中，不需要外部传感器来追踪物理控制器。

名为“Tracking Of Location And Orientation Of A Virtual Controller In A Virtual Reality System（虚拟控制器的位置与旋转追踪）”的专利申请最初于2017年9月提交。需要注意的是，这只是一份专利申请，仅代表谷歌朝这一方面进行了探索，尚不确定他们是否会或将于何时商业化相关的发明技术，同时不确定实际的效果几何。