Detecção contínua de colisão: como escolher uma política contra tunelamento

A lacuna entre as amostras

As verificações discretas de colisão observam poses selecionadas da simulação. Se um objeto rápido atravessa um obstáculo fino entre duas dessas observações, nenhuma das posições extremas precisa sobrepor o obstáculo. Essa falha se chama tunelamento (tunnelling). Antes de supor que aumentar o número de iterações do solver resolverá a detecção, diagnostique o intervalo de movimento e a configuração de colisão.

Duas famílias de CCD

A detecção contínua de colisão (CCD) considera colisões que ocorrem entre os passos de tempo, normalmente com custo computacional adicional. [1] As abordagens baseadas em sweep buscam o instante de impacto ao longo do movimento. As abordagens especulativas criam contatos preventivos a partir do movimento previsto; a documentação do PhysX descreve comportamentos e limitações diferentes para o movimento angular em cada uma delas. [2] A cobertura dessas abordagens não equivale à de um shape cast arbitrário.

Exemplo prático

Imagine, a título ilustrativo, uma esfera de raio 0.02 m que se move a 30 m/s com passo de tempo de 0.02 s. O centro dela percorre 0.6 m por passo. Uma parede de apenas 0.05 m de espessura pode ficar inteiramente entre o volume inicial e o final da esfera. Isso mostra um caso plausível de contato perdido, mas não um limite de velocidade universal para ativar a CCD.

Posicione a parede a 0.3 m à frente do centro inicial e registre a trajetória pretendida. Teste uma configuração com suporte a sweep, uma configuração especulativa e passos de simulação menores, todos com as mesmas condições iniciais. Verifique se a esfera para, quica ou perde parte do movimento pretendido. Depois, acrescente uma barra giratória: testar só esferas em translação deixaria a cobertura angular sem verificação.

Fluxo de implementação

Classifique os objetos pela consequência no jogo: um projétil que causa dano, um veículo e detritos inofensivos não precisam compartilhar a mesma política. Confirme, na versão real do motor, quais formas, modos de corpo, filtros de pares de colisão e configurações de nível de cena são suportados. Decida se os acertos de projétil serão tratados pela resposta física de colisão ou por um sweep explícito de gameplay; caso contrário, os dois podem aplicar dano.

Meça o trabalho de colisão durante movimentos rápidos agrupados, e não apenas com um projétil isolado. Registre acertos perdidos, contatos antecipados inesperados, custo de simulação e impactos repetidos dentro de um mesmo passo. Use a mesma escala de cena e as mesmas dimensões de objeto do conteúdo de produção. Mantenha um caso reproduzível para cada mudança de configuração.

Limites e comportamento de fallback

Subpassos extras reduzem o deslocamento por amostra, mas custam mais processamento e não estabelecem garantias universais de colisão. Os métodos de sweep dependem do movimento que modelam; os métodos especulativos podem introduzir contatos que não se tornariam impactos reais. Orçamentos de processamento finitos também importam. [2]

Defina explicitamente o fallback aceitável: parar no primeiro acerto, continuar por um número limitado de quicadas ou usar uma consulta de trajetória específica do gameplay. Teste separadamente geometria fina, alvos em movimento, rotação e mudanças bruscas de velocidade. Escolher a CCD faz parte do projeto do movimento, e não é apenas uma chave global de qualidade.

Fontes

[1] Continuous collision detection — documentação do Unity.

[2] Advanced collision detection — documentação do NVIDIA PhysX.