本章将介绍Unity的物理引擎，通过使用物理组件，可以方便地实现游戏物体受力、碰撞的效果，真实地创建出符合物理规律的场景。

基本概念

刚体

挂载刚体组件，能让游戏物体受到重力以及外加的力

移动物体建议采用施加力的方式，不宜再用Transform组件

开启IsKinematic开关，可以让物体脱离物理引擎的控制，而采用脚本控制，这种刚体运动被称为“是运动学的”

休眠

休眠即Sleeping模式，这是一种性能优化方案，进入休眠的物体无需被物理引擎反复更新状态

刚体的移动或旋转速度低于一定的阈值时，进入休眠状态，这是自动进行的，对开发者透明

特殊情况，物体无法被唤醒，可以调用脚本的WakeUp方法

特殊情况包括静态碰撞体（无刚体，有碰撞体）与刚体的接触，如刚体放在地面上，地面被移除，刚体不会下落而是留在原位

碰撞体

碰撞体有多种类型，如盒子、球形、胶囊、2D

碰撞体的外形可以调整，一个物体可以带有多个碰撞体组件

触发器

勾选碰撞体组件的Is Trigger，从而将碰撞体变为触发器

不产生物理上的实际碰撞，用于检测两物体是否重叠

两物体必须至少一个含有刚体组件才能触发脚本函数

物理材质

与普通材质不同，其注重物理层面的效果

用来设置摩擦力和弹力

碰撞与脚本行为

1. 碰撞

• OnCollisionEnter
• OnCollisionStay
• OnCollisionExit

2. 触发

• OnTriggerEnter
• OnTriggerStay
• OnTriggerExit

对于2D物体，只需在函数末尾加上2D即可

碰撞体分类

1. 静态碰撞体

   不挂载刚体组件，挂载碰撞体组件，常用做地形和障碍物，刚体碰撞时也不会移动

2. 刚体碰撞体

   挂载了刚体和碰撞体组件，在游戏中最普遍

3. Kinematic刚体碰撞体

   挂载了刚体和碰撞体组件，刚体组件勾选Kinematic

   不会对碰撞和力做出反应，但有摩擦力，和刚体碰撞时能唤醒其他刚体，用脚本控制

碰撞事件触发表

1. 碰撞时是否产生碰撞事件

   对于能发生碰撞事件的，不管谁碰谁，两者都能触发碰撞事件，当然前提是带有碰撞体组件

   静态碰撞体---刚体碰撞体

   刚体碰撞体---所有碰撞体

   Kinematic刚体碰撞体---刚体碰撞体

2. 碰撞时是否产生触发器事件

   对于能发生触发事件的，不管谁碰谁，两者都能触发触发事件，当然前提是带有触发器组件

   对于静态碰撞体、刚体碰撞体、Kinernatic刚体碰撞体这些不带触发器的，只有对方带了触发器才能触发事件

   对于静态触发器、刚体触发器、Kinernatic刚体触发器这些带有触发器的，对方带不带触发器都能触发事件

物理关节

关节（Joints），限制一类运动的自由度，允许另一类运动的自由度

作用：制作房门的开关、滑动门、笔记本屏幕与机身

角色控制器

让角色不受物理引擎控制，若控制角色采用刚体的话，很容易出现bug

刚体

添加方式：Components>Physics>Rigidbody

参数介绍

• Mass：质量，单位kg
• Drag：阻尼，指的是空气阻尼
• Augular Drag：角阻尼
• Use Gravity
• Is Kinematic
• Interpolate：差值平滑方式，当刚体出现抖动时设置，选项分别为不适用，使用上一帧，使用未来一帧进行平滑处理
• Collision Detection：碰撞检测方式
• Constraints：约束和限制某些方向的移动和旋转，移动是世界坐标系，旋转是局部坐标系

父子关系

在物理引擎中，对父物体施加力产生的移动，子物体也会跟着移动，而子物体移动，父物体不跟着

脚本控制

施加力：刚体实例.AddForce()

施加扭矩：刚体实例.AddTorque()

开关Kinematic

通过脚本可开关该选项，常用于物理系统控制和动画系统控制间的切换（布偶系统）

添加碰撞体组件

若无碰撞体组件，两刚体相遇会相互穿过，一般都要加个碰撞体组件

连续碰撞检测

速度过快，碰撞体间可能会相互穿过，需要设置连续碰撞检测，当然减少物理更新的间隔时间也可以

Collision Detection属性有三个参数可选：

• Discrete：不连续检测方式
• Continuous：连续检测方式，防止刚体与静态碰撞体相互穿过
• Continuous Dynamic：连续动态检测方式，防止刚体直接相互穿过

比例与单位

物理系统中，1个单位表示1米

建议场景内的模型和人物符合真实环境的尺寸

其他问题

两刚体质量比不同，碰撞后的运动方式不同

两个小球同时下落，下落速度调Drag参数，0.001为金属块，10为羽毛

物体想要接收到碰撞或触发器事件，必须挂载刚体

角阻尼设置为无穷大并不能使刚体旋转立即停止

碰撞体

盒子碰撞体

参数有是否为触发器、物理材质、中心点坐标（采用局部坐标系）、尺寸

胶囊碰撞体

参数同上，尺寸一栏为半径、高度、方向

球体碰撞体

参数同上，尺寸一栏变为球体半径

地形碰撞体

参数有物理材质、地形数据、树木是否也有碰撞效果

网格碰撞体

用来创建一个任意外形的碰撞体，需要基于模型的外形网格

只有凸的网格碰撞体才能与其他网格碰撞体发生碰撞

参数有是否为触发器、物理材质、是否标记为凸的、指定的模型网格

同时挂载网格碰撞体和刚体组件会报错，需要勾选网格碰撞体的凸Convex属性，勾选后网格会有变化

物理材质

创建：右键>Create>Physic Material

属性

• 动摩擦系数
• 静摩擦系数
• 弹性
• 两物体综合摩擦力
• 两物体综合弹性

两物体相碰，各自有各自的摩擦力和弹性，需要得出综合的摩擦力和弹性

有取平均值、最小值、最大值、相乘

不同物体有不同的综合方式，优先级：最大>相乘>最小>平均

会出现一种情况，将弹性设置为1，球会越弹越高，这是引擎内部的偏差造成

关节

固定关节Fixed Joint

相当于胶水，将一个物体固定在另一个物体的身上，两者可以一起运动，也可以被外力断开

组件属性有连接物体、断开需要的力、扭矩、是否相互碰撞、性能开关

应用：粘性炸弹

铰链关节

用来连接两个刚体，限制两者的相对运动，相当于用一个链子将两者连接，两者可以随着链子的轴旋转

其会默认连接在场景上，可不设置连接物体

应用：房门、链条、钟摆

弹簧关节

连接两个刚体，相当于弹簧，让两者保持一定距离，不太近也不太远

组件属性有最小施力距离、最大施力距离、阻尼、强度、断开需要的力、扭矩等

角色控制器

主要用于第三人称和第一人称视角的游戏，不使用刚体的物理特性来控制角色。

参数说明：

• 能爬上最大斜坡的角度
• 能爬上最高台阶的高度
• 表面厚度（碰撞体与碰撞体之间允许穿透的深度）
• 最小移动距离（减小抖动）
• 参数偏移胶囊碰撞体的位置
• 胶囊的半径
• 胶囊的高度

小技巧

• 角色如果被卡住，建议增大皮肤厚度，预设为大于0.01且大于半径的10%
• 最小移动距离建议设为0
• 角色不会对物理影响做出反应，不过可以通过脚本让角色对其他物体造成物理上影响

常量力

用来添加持续力的组件，挂载该组件的物体会持续受到一个固定大小、固定方向的力

参数说明：

• 世界坐标系表示的力
• 世界坐标系表示的力
• 世界坐标系表示的扭矩
• 世界坐标系表示的扭矩

小技巧：

物体上浮，给世界坐标系的Y轴加力

物体前进，给局部坐标系的Z轴加力

车轮碰撞体

参数说明：

• 车辆质量
• 车轮半径
• 阻尼
• 避震器行程
• 力的施加点
• 车轮中心的位置
• 避震器设置
• 前向阻尼
• 侧向阻尼

具体设置详见书本P164

物理系统可视化调试

打开调试窗口：菜单栏>Window>Physics Debug，注意勾选场景右下角的选项

作用：

• 快速检查场景中的碰撞体：不同类型的碰撞体用不同类型的颜色表示
• 判断刚体是否休眠：显示效果不同
• 隐藏和显示某些类型的碰撞体

调试窗口中的属性如英文含义所示