物理引擎基础

主要功能

各种力的支持：比如重力，摩擦力，动力，浮力等。

基本的物理体：简单的几何形体，比如长方体，球，平面等。三维网格模型，可以使用简单的几何体作为包围体来

代替模型。

物体间的碰撞检测：可以使用包围体的简单计算方式，也可以采用三维网格的精确碰撞（但对计算量消耗较大）。

CCD（连续碰撞检测）可以提供跟高精度的碰撞响应。

碰撞反应：物理引擎能够根据碰撞发送的具体情况，按照物理规律计算物体的碰撞反应。

粒子系统：粒子系统的计算过程就是物理仿真的过程。

其他功能：如使用刚体以及刚体链接关系实现布娃娃系统（Rag Doll)。布料，可变性物体以及可破坏物体等。

简单操作

Rigidbody

刚体，其中的Constraints：如果勾选其中的对应方向，则物体将在该方向上被锁定。Use gravity：是否使用重力。

有专门的物理材质（Physic  Material)：其中的Bounciness代表的是弹性。

Plane自带有Mesh Collider碰撞体。

Constant Force：一个恒力

典型物理效果模拟

四元数Quaternion

使用四元数（使用欧拉角会带来万向节死锁问题）表示旋转的一个最大好处就是可以实现SLERP插值（spherical

linear interpolation，球面线性插值）。

SLERP插值的原理

普通线性插值的计算方法

1.计算两个值的差：△a=a1-a0；

2.取得差的一部分：t△a；

3.在初始值上加上2中的结果：lerp（a0，a1，t）=a0+t△a。

四元数中的插值

1.△a=a1/a0；

2.（△a）t     这里是t次方；

3.slerp（a0，a1，t）=a0（△a）t。

四元数在游戏中的应用

用来替代欧拉角来参与旋转计算，和欧拉角之间可以互相转换。（游戏中表示旋转，一般还是以欧拉角为主），即

四元数仅仅参与中间的计算。

应用

实现一个简单的子弹发射效果，在场景中制作好一个预制件，将下面的脚本赋给摄像机，然后将预制件拖拽给脚本

开放出来的参数。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class BallFire : MonoBehaviour
{
   public GameObject bullet;
   static float pressTime = 0f;
   // Start is called before the first frame update
   void Start()
   {
       
   }

   // Update is called once per frame
   void Update()
   {
       if(Input.GetButton("Fire1"))
       {
           pressTime += Time.deltaTime;
       }
       if(Input.GetButtonUp("Fire1"))
       {
           Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
           GameObject b = Instantiate(bullet, ray.origin, Quaternion.LookRotation(ray.direction)) as GameObject;
           var cf = b.GetComponent<ConstantForce>().relativeForce = new Vector3(0, 0,pressTime * 10);
           pressTime = 0;
       }
   }
}

链接结构（Joint）

用来模拟现实世界中的关节结构（joint是一个宽泛的概念，泛指用来连接不同物体的一种结构）

Joint是“约束”的一种（约束相关物体的运动）

常见类型

Character Joint ：常用来表示人体的一些骨骼链接

Hinge Joint：门扇类型

Fixed Joint：相关的物理体无法发发生相对运动，是固定的结构

Spring Joint：弹簧类型

Configurable Joint :一般类型，可配置类型，开发人员可以根据需要来约束Joint的自由度，可以用在布娃娃系统

（Ragdoll）中。

可破坏链接

当力或者力矩达到阈值的话，链接关系破坏。可以实现一些游戏功能（当破坏发生时，使用触发函数）

Anchor表示物体的旋转轴。

Rigidbody中的Is Kinematic如果勾选上表示该物体是运动学物体，不受力的影响（一般是空物体勾选）。

简单操作

新建一个空物体，为其添加约束类型的组件。新建一个盒子，将其拖拽给空物体的约束组件的Connected Body

（一般要为盒子添加刚体组件之后才可以添加）。

Joint属性面板中的Break Force和Break Torque表示外部受到的力大到一定程度的时候，链接会被破坏。（使用上

节的简单子弹效果进行实践，当子弹打到这些物体时，链接会被破坏）

碰撞事件

碰撞检测）作用：游戏很多机制依赖于碰撞事件（伤害判定，触发对话，人工智能，特效等）

碰撞体

基础碰撞体：规整的几何体，比如球，长方体，圆柱，胶囊等。可以通过基础碰撞体组合出较精确的复合碰撞体。

网格碰撞体

静态碰撞体（应用于场景物体，不发生移动，利于做优化，碰撞信息可以提前预计算）

碰撞类型

1、碰撞体碰撞：碰撞物体空间不能冲突（就比如两个拳头碰撞）

2、触发器碰撞：碰撞物体空间可冲突（就比如浮力）

碰撞产生的条件

两个物体必须都有碰撞器，且至少其中一个有刚体组件

碰撞响应消息

碰撞检测消息：参与碰撞的物体，需要满足什么条件时，才能进行碰撞检测

触发器响应消息

触发器消息：

实践

每个物体都有一个Collider，表示这个物体可以发生碰撞，点击edit collider可以调整碰撞体的大小。

浮力效果

实现原理

1.通过触发器碰撞实现。

2.物体处于另外一个物体内的时候，有响应事件。

3.按照浮力公式对进入力场的物体施加力。