Непрерывное обнаружение столкновений: политика против туннелирования

Промежуток между выборками

Дискретные проверки столкновений наблюдают отдельные позы симуляции. Если быстрый объект проходит сквозь тонкое препятствие между наблюдениями, ни одна конечная поза не обязана пересекаться с ним. Такой сбой называется туннелированием. Исследуйте интервал движения и настройки столкновений, прежде чем считать, что увеличение числа итераций решателя исправит обнаружение.

Два семейства CCD

Непрерывное обнаружение столкновений учитывает столкновения между шагами времени, обычно с дополнительными вычислительными затратами. [1] Методы развёртки ищут время удара вдоль движения. Спекулятивные методы создают предупредительные контакты из предсказанного движения; PhysX описывает различия в обработке вращения и ограничения этих подходов. [2] Их покрытие нельзя приравнивать к произвольному отдельному запросу перемещения формы.

Разобранный пример

Условная сфера радиусом 0.02 m движется со скоростью 30 m/s при шаге 0.02 s. Её центр проходит 0.6 m за шаг. Стена толщиной всего 0.05 m может целиком находиться между начальным и конечным объёмами сферы. Это правдоподобный случай пропущенного контакта, а не универсальный порог скорости для включения CCD.

Поместите стену на 0.3 m впереди начального центра и запишите предполагаемый путь. Проверьте конфигурацию с развёрткой, спекулятивную конфигурацию и уменьшенные шаги с одинаковыми начальными условиями. Определите, останавливается ли сфера, отскакивает ли она или теряет часть ожидаемого движения. Затем добавьте вращающийся брус: проверка только поступательно движущихся сфер оставила бы вращение неисследованным.

Порядок реализации

Классифицируйте объекты по игровым последствиям: снаряду, автомобилю и безвредным обломкам необязательно нужна одна политика. Проверьте поддерживаемые формы, режимы тел, фильтры пар и настройки сцены в используемой версии движка. Решите, кто определяет попадания снарядов: физическая реакция или отдельный игровой запрос развёртки. Иначе оба могут нанести урон.

Измеряйте работу обнаружения при скоплении быстрых объектов, а не только для одиночного снаряда. Записывайте пропущенные попадания, неожиданные ранние контакты, стоимость симуляции и повторные удары за шаг. Используйте масштаб сцены и размеры объектов из настоящего игрового контента. Сохраняйте воспроизводимый случай для каждого изменения настроек.

Ограничения и запасное поведение

Дополнительные подшаги уменьшают путь между выборками, но требуют больше работы и не дают всеобщих гарантий столкновений. Развёртки зависят от моделируемого движения; спекулятивные методы могут создавать контакты, которые не превратились бы в реальные удары. Конечный бюджет обработки тоже имеет значение. [2]

Явно задайте допустимое запасное поведение: остановку на первом попадании, ограниченное число отскоков или специальный игровой запрос траектории. Отдельно проверяйте тонкую геометрию, подвижные цели, вращение и резкие изменения скорости. Выбор CCD — часть проектирования движения, а не просто общий переключатель качества.

Источники

[1] Непрерывное обнаружение столкновений — Документация Unity.

[2] Расширенное обнаружение столкновений — Документация NVIDIA PhysX.