Unity游戏优化-第五章- 5.1 物理引擎的内部工作情况（1）

加速物理引擎

物理引擎是游戏质量的重要影响因素，因此改进其行为通常是值得的。错过关键的碰撞事件、卡顿或玩家倒地等，都可能导致游戏质量的明显下降，从而影响用户体验。小问题可能被玩家容忍，但持续的问题会阻碍游戏进行，可能导致玩家退出游戏。物理引擎在游戏中的重要性取决于创建的游戏类型，例如在平台游戏和动作游戏中，物理特性的正确调整对于使玩家感觉游戏灵敏和有趣至关重要。

本章将探讨如何优化Unity物理引擎的性能，包括如何减少CPU峰值、开销和内存消耗，以及如何改进物理引擎的行为。Unity物理引擎有两种实现方式：Nvidia的PhysX用于3D物理，Box2D用于2D物理。Unity对这两种物理引擎的实现是高度抽象的，但了解它们的工作原理可以帮助我们优化性能。

物理引擎在时间按固定值前进的假设下运行，每个时间步长称为固定更新时间步长，默认值为20毫秒（每秒50次更新）。Unity的物理引擎在进行固定更新之前处理固定的更新，之后处理物理引擎相关的任务。在高帧率下，渲染更新可能会在物理引擎获得更新自身的机会之前完成多次更新。物理引擎在运行时不断重复这个过程，确保固定的更新和物理引擎具有更高的优先级，同时也强制物理模拟具有固定的帧率。

Unity的物理引擎根据下一次固定更新之前的剩余时间，在处理当前状态之后，在上一个状态和应处于的状态之间对每个对象的可见位置进行插值。这种插值确保对象的移动非常平稳，尽管它们的物理位置、速度等更新的频率低于渲染帧率。FixedUpdate()回调适用于任何期望独立于帧率的游戏行为，例如AI通常在固定的更新中计算。

Unity物理引擎有一个允许的最大时间步长设置，以防止物理引擎在某些时刻锁定游戏。如果物理引擎处理固定更新的时间太长，它将停止处理，直到下一次渲染更新完成。这允许渲染管线至少将当前状态进行渲染，并允许用户输入以及游戏逻辑在物理引擎出现异常的罕见时刻做出一些决策。

在Unity中，术语“静态”和“动态”有一个极端的命名空间冲突。静态碰撞器和动态碰撞器的概念在Unity中非常重要。动态碰撞器意味着GameObject包含Collider（一个或多个碰撞器类型）组件和Rigidbody组件。静态碰撞器则没有Rigidbody组件，它们只起到无形屏障的作用，允许动态碰撞器撞击它们，但不会做出响应。静态碰撞器非常适合用作全局屏障和其他不能移动的障碍物。

物理引擎自动将动态碰撞器和静态碰撞器分为两种不同的数据结构，每种结构都经过优化以处理现有碰撞器的类型。这有助于简化未来的处理任务，例如解析两个静态碰撞器之间的碰撞和脉冲。通过最小化物理引擎处理任何给定时间步长所需的时间，我们可以为渲染释放更多时间，从而保持平滑、一致的帧率。