unity底层运行机制_深入理解Unity的碰撞检测机制

unity的检测流程

碰撞检测，就是检测两个物体是否相交，如果物体非常规则，比如球体，直接检测圆心距离是否小于半径和即可，计算量十分小，但是，如果物体不规则，比如一个角色，进行十分细致的碰撞检测就会变的十分困难，这时候，我们一般会用简单几何体去逼近复杂网格

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如上图所示，我用4个圆去逼近一个多边形，注意，下层圆圆心位于根圆到顶点连线上，且圆心位于上层圆边上的，类比到3d空间也是如此，可以用球体去趋近网格，这里需要注意，凹多边形的逼近是难计算的，所以内部会将其拆分成多个凸多边形

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现在，假如有两个物体，那么，我们只需要检测这两个物体是否相交即可，如果有3个物体a，b，c ，那么，我们要比较ab ac bc，如果有四个物体abcd，我们要比较ab ac ad bc bd cd，可见，有n个物体，我们要比较(n-1)+(n-2)……+(1)次，

如果物体相当多，那么比较次数也会及其可怕。

为了解决这个问题，unity里使用了空间划分技术，目前主流的划分技术有BSP，BHV，八叉树，四叉树

这几种算法都用到了树结构，下面分别简单介绍一下

BSP：BSP是一个二叉树结构

首先选定一个面作为根节点(一般会选两侧物体数量大致相同的面)，然后遍历物体，如果物体在此面正面，将其加入到左子节点，如果在反面，加入到右子节点，如果和此面相交，加入左右两个子节点，之后，将左右子节点作为新的根节点进行递归，

构建完成后，在检测时，只要检测同一叶子节点的所有物体就行了

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这里注意，检测物体位于哪面一般使用长方体来进行近似的，大家用unity的时候可能也注意到，gameobject有width和height两个属性，这两个属性很可能是用来进行划分的

BHV：将相邻的物体放在一个圆内，检测时只要检测同一个圆内的

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八叉树，四叉树

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这两个其实原理相同，上面是四叉树，类比到3d空间就是八叉树

这时，我们可以发现，如果碰撞体位移了，或者碰撞网格改变了，树的结构也会随之变化，这里我猜测，unity内部会有静态和动态两种树，静态树时预先计算好的，而动态树则会在有物体位移时重新计算，而动态树很可能也有相关优化，比如子物体多的物体会单独维护一个树，再将其作为动态树的子树

而这里有个问题，物体位移时树是会改变的，碰撞不会出现问题。但碰撞网格在运行时改变的话，碰撞会失效，如果我们动态生成一个物体，为其加入网格碰撞器，那么，它仍然不会有碰撞检测，可能是由于树没有更新，也有可能逼近算法没有执行，解决办法是，生成物体后，调用Setactive(false)，然后Setactive(true)

在OnEnable里，会调用函数生成对网格进行碰撞检测所需的信息

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接下来说一下连续碰撞检测的问题，上图说明了不同collisiondectection的物体是否进行连续检测

连续检测算法大概有下面几种

比如说某物体的位移随时间变化为y=vt

unity里每次检测相隔0.02s,那么，假如上帧时间为0，这帧时间为0.02，引擎可以将0.002,0.004,0.006……0.018,0.02分别带入方程，只要有一个检测到就说明有碰撞，但是unity里用的并不是这一种

计算量最小，从此帧到上帧的位置连一条线，检测这条线有没有碰撞检测

unity里很可能就是这种，因为文档里说，连续检测只适用于内置的

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此方法将物体的轨迹视为一个碰撞体进行检测，比如

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将球体的轨迹近似为一个胶囊体，然后对胶囊体进行碰撞检测