碰撞检测问题及解决

在Unity3D中，碰撞可以形象理解为现实世界中的碰撞，并且由于物理引擎的模拟，使碰撞物体也会如现实世界一样产生相同的碰撞结果，如运动轨迹的改变、反弹等，总之碰撞的结果为产生我们不期望的物体运动行为。为了避免产生这种碰撞，就需要进行碰撞检测。

碰撞检测实现一

碰撞检测的原理是在物体移动的前方放置一个虚拟物体，它与物体进行同步运动。如果有障碍，则要先与虚拟物体碰撞。一旦检测到虚拟物体的碰撞，则运动物体停止移动。

实现时则是使用虚拟射线来进行检测，检测时使用到的api分别如下截图：





图 - 1 Physic.Raycast射线扫描API

碰撞检测的具体实现如下截图：





图 - 2 碰撞检测

碰撞检测的调用实现如下截图：





图 - 3 调用碰撞的实现

实现一的问题及分析

以上实现经过分析，原理想法上没问题，就是每隔一个固定频率后进行射线碰撞检测。但是效果上却总是会在一些偶然的情况下发生碰撞，具体情形如下截图：





图 - 4 碰撞导致不期望的运动

Update受制于FPS问题

经过分析，发现update虽然是每帧执行的，但是Unity3D的FPS——每秒的帧数，是变化的，它的值取决于渲染场景的面数；渲染速度又受机器的性能特别是CPU、内存、显卡不同而表现很大的差异。如果场景中渲染的面数太多，并且机器配置不够好，可能导致FPS很低，从而使渲染的两帧之间时间间隔很大，而在这个间隔内，碰撞已经发生，从而出现了上面的碰撞现象。

对于物理运动中需要进行固定频率的动作，Unity3D提供了FixedUpdate方法，这个频率是系统参数，可以更改。因此，我们使用FixedUpdate来替换Update可解决此问题。

射线检测问题

如图 - 2 碰撞检测实现中，虽然多加了几条射线，但毕竟只是物体中的个别点。在我们的场景中，物体都是规则的且正常运动规律显著，所以只需要把几个特征点找到然后分别进行射线检测即可。但是这个毕竟是存在缺陷的，如果能够对物体整个面进行检测，那就完美了。

幸运的是，自Unity3D 版本3以来，针对刚体的碰撞检测问题，专门提供了Rigidbody.SweepTest方法。需要注意的是Physics.Raycast里面有一个层的概念，而且不是必须刚体才会被检测到；而Rigidbody.SweepTest则只检测刚体碰撞，与层无关。

碰撞检测的改善性实现

经过以上分析，可以知道碰撞检测会用到关键性方法Rigidbody.SweepTest，它的API如下截图：





图 - 5 刚体碰撞检测的API

改善后的实现如下截图：





图 - 6 改善性实现代码

经过试验，改善后的实现可以很好解决碰撞问题