Unity物理系统笔记

Unity 3D物理引擎使用的是已经开源的PhysX。下面是这几天学习的笔记。

• 1. 碰撞
  • 1.1. 参与碰撞的对象
  • 1.2. 休眠和唤醒
  • 1.3. 碰撞行为矩阵
• 2. 触发器
  • 2.1. 触发矩阵

碰撞

参与碰撞的对象

参与碰撞的对象有3种：

• 静态碰撞器（有Collider没有RigidBody）
• 刚体（有Collider有RigidBody）
• 运动学刚体（有Collider有RigidBody并且RigidBody的参数Is Kinematic为true）
  注意：子物体有Collider就算有Collider，挂载RigidBody组件的对象不一定要有Collider。
  参与物理碰撞的对象必然是上面三种对象之一。
  静态碰撞器最好理解，不想移动但需要参与碰撞的物体（场景中的障碍等），不会因为碰撞发生位移。
  刚体理论上是完全依靠物理系统驱动的对象，刚体有专门的位移方法（AddForce，MovePosition或者直接指定速度），不要直接设置Transform，否则你会发现物体的运动跟你预想的不同。
  运动学刚体我更愿意理解为可以调整Transform但同时又可以参与碰撞的对象。他可以通过设置Is Kinematic在普通物体和刚体之间切换。
  运动学刚体的应用场景（官方举例）：
• 布娃娃系统：通过Transform控制动力学刚体的位移，在碰撞发生后设置 Is Kinematic为false，这样这个物体就会发生碰撞（飞出去）。
• 门：通常情况下是不会动的（运动学刚体），但是需要的时候可以被打开（碰撞后改成刚体，有真实的运动效果）

休眠和唤醒

首先休眠与否是针对刚体而言，静态碰撞器没有休眠一说。对于已经休眠的刚体，物理系统将会停止对他们的计算。
进入休眠的几种方式：

• 速度小于一定的值，跟刚体是否受力无关。
• RigidBody.Sleep()。注意这个方法只能让刚体休眠一帧，但是是否可以一直休眠下去，就要看下一帧物理系统检测的时候判定该刚体是否能进入休眠。
  对于第一条，进入休眠的特定速度是可调的，可以通过Project Setting/Physics里面的Sleep Threshold设置，注意这个值不是指速度低于这个值会休眠，而是物体的动能除以质量小于这个值就会休眠。
  下面放个动能公式：

Sleep Threshold的默认值是0.005，即默认速度小于0.1的时候会进入休眠。
休眠的目的是节省物理系统的一些开销。
可以通过以下几种方式唤醒刚体：

• 给刚体施加力，包括摩擦力等。比如和另一个物体发生碰撞。运动学刚体即使通过Transform移动，也一样可以对其他刚体施加力。
• RigidBody.AddForce()。本质上也是给刚体施加力。
• RigidBody.WakeUp()。
  移动静态碰撞器不会唤醒已休眠的刚体（实际测试的时候发现还是有可能唤醒刚体的，不过结果有不确定性）。
  运动学刚体也会休眠和被唤醒，通过Transform移动它就可以唤醒。

碰撞行为矩阵

上图是unity官方总结的是否可以发生碰撞行为的条件。其实可以用很简单的一句话概括：碰撞双方必须有一个是非运动学刚体（普通刚体）。
几个注意：

• AddForce只能用于非运动学刚体，对于运动学刚体调用AddForce没反应。
• 对于运动学刚体，可以直接调用Transform调整，也可以通过RigidBody.Position和RigidBody.Rotation调整。通过RigidBody调整效率要优于通过Transform调整。因为刚体的位移和旋转会导致其下的碰撞器也发生改变，如果通过前者调整，所有的改变将会在物理系统里一次性处理，而后者不在物理系统中，将会重新计算所有的碰撞器，并再次调用物理系统（猜的）。
• 如果要持续的移动非运动刚体，可以用MovePosition方法，该方法会根据插值的设置进行更平滑的运动。不过插值的设置通常是none，官方建议只给主角设置插值，因为物理系统和渲染不一定同步，渲染时可能会出现卡顿或者跳帧，插值只是根据上一帧/下一帧（Interpolate\Extrapolate）的运动对Transform进行平滑而已。
• 运动学刚体和锁定XYZ的刚体可以触发碰撞（有碰撞消息），但会发生穿插。

触发器

触发器就是在碰撞器的基础上，将碰撞器的isTrigger选项打开。
所有的触发器都不会发生碰撞，只是会收到触发消息。

触发矩阵

表格有点复杂，其实触发器触发的条件也很简单：碰撞双方必须有一个刚体（包含运动学刚体）和一个Trigger，刚体和Trigger可以不在同一个物体上，也可以在同一个物体上（比如刚体触发器RigidBody Trigger和运动学刚体触发器Kinematic RigidBody Trigger），对于在同一个物体上的触发器，就可以跟任何触发器/碰撞器触发了。