Unity2D：刚体组件详解

今天，笔者在编写跳跃脚本时可谓是困难重重，包括但不限于跳都跳不起来，间歇性无法识别空格，化身土行孙直接穿透地形......为了从根源上解决问题，弄清逻辑，就得从Unity2D物理系统的重要组成部分——刚体组件( Rigidbody 2D )讲起。

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Rigidbody 2D

在好好了解刚体组件后才深知，有时Unity的中文翻译不可全信，他可能会让你理解错一些参数的意思。

在Dynamic类型刚体中有个重要参数——重力大小。但其原文为Gravity Scale，意为重力缩放。表示该刚体受重力影响的倍数，而真正的重力大小是在Unity物理系统全局中定义的，默认为(0, 9.81)的向量，可以在项目设置中更改。

在这个地方，“重力”其实对应现实世界中重力加速度的概念。而其他的“力”，则遵循F=ma这样的牛顿第一定律。比如刚体组件中的方法AddForce(Vector2 force, ForceMode2D mode)能够为物体施加一个指定方向的力( 没错力也是Vector2类型 )，如果我在脚本中编写一段代码为物体添加一个与重力等大反向的力，那么当我托起人物时，人物会悬浮在空中。这说明了该物体所受真正重力的大小其实为【重力加速度 * 质量 * 重力缩放】。

//让这个同重力一样持续作用在物体上

void FixedUpdate()

{
    //与重力等大反向，F=ma，这里10是重力加速度的大小
    Vector2 force = new Vector2(0, 10 * body.mass * body.gravityScale);

    //两种作用模式：
    //1、ForceMode2D.Force 施加持续均匀的力
    //2、ForceMode2D.Impulse 施加一个瞬时的力
    body.AddForce(force, ForceMode2D.Force);

}

总的来说，Unity物理系统的力依然遵循现实世界中F=ma这样的规律，而项目设置中所谓的“重力”，指的是重力加速度的值。其中，刚体的质量会在受力时影响物体的加速度，也会影响物体的惯性与碰撞效果。在实际开发中可以根据计算设定合适的力或加速度大小。

现在再来看看刚体组件的其他参数：

• 身体类型

  • 动态( Dynamic )：完全受Unity物理引擎控制，会发受到碰撞、力等影响。默认情况下就是这个。

  • 运动学( Kinematic )：不受物理引擎影响，用户自己编写脚本控制物体。

  • 静态( Static )：可以碰撞，但不受到任何力的影响，适用于静止物体。

• 材质：要注意这里一定只能是“物理材质2D”( Physics Material 2D )，既不是“材质”也不是“物理材质”。这里可以设定物体表面的摩擦系数与弹性系数。

• 模拟的：刚体是否参与物理模拟。当你调试其他刚体不想让此物体造成影响时，可以关掉。

• 使用自动质量：意为自动检测质量，计算公式为“碰撞体面积*密度”，这里的密度应该是Unity内部默认的，但可以通过脚本修改。这属于碰撞体组件的内容了。

• 线性阻尼：影响位置移动系数

• 角阻尼：影响旋转移动系数

• 碰撞检测：分为离散型( Discrete )和持续型(  Continuous )，离散型在每一帧进行检测但只检测物体当前所在位置。而持续型通过插值或射线检测等手段，在移动路径上进行连续检测。离散型会造成我在文章开头所说的“土行孙”现象，如果移动过快，可能导致物体穿过地面，持续检测则避免了这样的错误( 也要考虑CPU的负担 )。

• 休眠模式：在物体休眠时，可以节省处理器计算空间，类似于电脑的待机状态。休眠状态的物体可以通过碰撞等外力影响而被唤醒，继续参与物理模拟。其中“开始唤醒”是指物静止一段时间后会进入休眠状态。

• 插值( Interpolation )，也是个重要的概念。

  • 在 Unity 的物理引擎中，刚体的运动是基于物理更新的“FixedUpdate”，而渲染是基于帧更新的“Update”。由于物理更新和帧更新的频率可能不同，刚体的运动可能会出现卡顿或不平滑的现象。插值通过在物理更新和帧更新之间进行平滑过渡，使物体的运动看起来更加流畅。
  • 插值( Interpolate )：基于上一帧物理状态插值。
  • 外推( Extrapolate )：基于下一帧预测的物理状态插值，开销较高。

• 约束( Constraints )：约束位置。

• 图层覆盖( Layer Overrides )：设置要和哪些图层进行碰撞等物理模拟。在进行几次试验后，笔者猜想：可能“排除层”的优先级要高于“包含层”，排除的图层就算在包含层中被选中了也无法碰撞。当排除层选择Nothing时，就算包含层也为Nothing也依旧发生碰撞。

• 但事实是猜对了，但没完全猜对。因为我忽略了我们熟知的图形碰撞矩阵。

• 

  他们的优先级应该是这样的：排除层>包含层>图形碰撞矩阵。所以当包含层、排除层都选为Nothing时，其实真正含义是“我们都不限制图形碰撞矩阵发挥了，图形碰撞矩阵说谁碰撞谁就碰撞”。但只要排除层有排除的图层，就算矩阵里可以碰撞也没用，只要包含层里有包含的图层，就算矩阵不能碰撞也得碰。

事到如今，这个Rigidbody 2D终于是完全搞懂了，如有补充纠正，欢迎留言。