Unity组件大全之 Physics物理 |（60）Mesh Collider 网格碰撞体

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在游戏开发过程中，物理碰撞检测是一个至关重要的部分。在Unity中，Collider组件帮助我们实现了物理系统中的碰撞检测。本文将详细介绍Mesh Collider组件，它是Unity中一个特殊且强大的碰撞体，能够通过复杂的网格模型进行精确的物理碰撞处理。

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🎬 什么是Mesh Collider？

Mesh Collider是Unity物理引擎的一种碰撞体组件，它允许开发者使用一个复杂的3D模型网格（Mesh）作为碰撞体。这与其他简单的几何形状碰撞体（如Box Collider、Sphere Collider）不同，Mesh Collider能够精确地匹配复杂的物体形状，比如树木、建筑或其他任意形状的模型。

🧱 使用场景

Mesh Collider适用于以下场景：

1. 复杂形状的静态物体：如果你的场景中有一些需要与其他物体交互的静态复杂几何形状物体（如场景中的建筑或岩石），Mesh Collider能够提供精确的碰撞检测。
2. 需要高精度碰撞的场景：如果某些对象需要非常精确的物理碰撞响应，比如角色穿越复杂地形或与模型细节进行物理交互，Mesh Collider可以提供比基本的几何碰撞体更精细的碰撞判断。

然而，Mesh Collider的性能开销较大，因此应当谨慎使用，尤其是在复杂的动态物体上。

⚙️ Mesh Collider的属性

在使用Mesh Collider时，有几个关键属性和设置需要了解：

1. Mesh：这是指定Mesh Collider使用的网格模型。这个网格决定了碰撞体的形状。
2. Convex：这个选项决定了Mesh Collider是否为凸形碰撞体。凸形Mesh Collider对于动态刚体（Rigidbody）是必须的。如果勾选了Convex，Unity会自动将网格简化为凸包，这会限制网格的形状复杂度。
3. Inflate Mesh：当启用Convex模式时，可以使用“Inflate Mesh”来稍微扩大碰撞体，以减少非常精细或薄的网格在物理计算中的问题。
4. Cooking Options：控制Mesh Collider的烘焙设置，影响碰撞体的精度和性能。

凸包（Convex）解释

凸包是一种简化的几何形状，它包含了模型的外部部分。想象将模型包裹在一个收紧的橡皮筋中，橡皮筋包围的形状即为凸包。这种形状有助于减少碰撞检测的复杂度，并且允许刚体对象与之交互。

🥇 Mesh Collider的性能考量

性能开销

Mesh Collider的主要缺点是其性能开销较大，尤其是在处理复杂的网格时。这是因为Unity需要根据网格的顶点和三角形进行物理计算，而这远比简单的几何碰撞体复杂得多。

在以下情况下应该避免使用Mesh Collider：

• 动态物体：如果一个物体是动态的，并且在运行时需要频繁地移动和检测碰撞，Mesh Collider的性能开销会非常高。可以尝试将物体分割为更简单的几何形状使用多个简单的Collider组合。
• 复杂网格：在处理具有大量顶点和三角形的复杂网格时，Mesh Collider的计算量会显著增加，影响整体游戏性能。

性能优化建议

1. 使用Convex Mesh Collider：凸形Mesh Collider比非凸Mesh Collider的性能开销要小，而且能够和动态刚体对象交互。如果不需要精确的形状检测，勾选“Convex”是一个不错的选择。
2. 静态物体使用Mesh Collider：如果物体不会移动，可以将物体的碰撞体设置为Mesh Collider并将物体标记为静态（Static），以减少碰撞计算的频率。
3. 多重Collider组合：对于复杂的对象，可以使用多个简单的碰撞体（如Box、Sphere等）组合成一个大致符合形状的碰撞区域，代替使用Mesh Collider。这种方式在动态对象上尤其适用。

♨️ 示例代码

下面我们来看一些如何在代码中使用Mesh Collider的简单示例。

1. 基本Mesh Collider的添加

在代码中，我们可以通过脚本动态地给物体添加Mesh Collider。

using UnityEngine;

public class MeshColliderExample : MonoBehaviour
{
    public Mesh customMesh;

    void Start()
    {
        // 为当前物体添加Mesh Collider
        MeshCollider meshCollider = gameObject.AddComponent<MeshCollider>();

        // 使用自定义的Mesh
        if (customMesh != null)
        {
            meshCollider.sharedMesh = customMesh;
        }

        // 设置是否为凸包
        meshCollider.convex = true;
    }
}

在这个示例中，我们在一个GameObject上添加了Mesh Collider，并且可以通过sharedMesh属性设置一个自定义的网格。如果不设置自定义网格，Mesh Collider会使用对象的默认网格。

2. 使用凸形Mesh Collider

为了使Mesh Collider能够与动态物体交互，我们需要将其设置为Convex：

using UnityEngine;

public class ConvexMeshColliderExample : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        MeshCollider meshCollider = gameObject.AddComponent<MeshCollider>();
        
        // 将Mesh Collider设置为凸形
        meshCollider.convex = true;
    }
}

3. 通过脚本创建多重Collider组合

为了优化复杂对象的碰撞检测，我们可以通过代码动态为物体添加多个简单的碰撞体。

using UnityEngine;

public class CompositeColliderExample : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        // 为物体添加一个Box Collider
        BoxCollider boxCollider = gameObject.AddComponent<BoxCollider>();
        boxCollider.size = new Vector3(2, 1, 3);

        // 为物体添加一个Sphere Collider
        SphereCollider sphereCollider = gameObject.AddComponent<SphereCollider>();
        sphereCollider.radius = 1.5f;
        sphereCollider.center = new Vector3(0, 1, 0);
    }
}

在这个示例中，我们将一个物体组合了多个简单的Collider，以此来代替复杂的Mesh Collider。这种方式能够显著提高性能，特别是在需要检测动态物体的碰撞时。

💬 总结

Mesh Collider是Unity中非常有用的工具，特别是在处理复杂形状的碰撞检测时。虽然它提供了高精度的碰撞检测功能，但在使用时也需要权衡性能代价。为了优化性能，开发者可以选择使用凸包（Convex Mesh Collider）或简单的Collider组合来代替复杂的Mesh Collider。

📒 参考文献

• Unity官方文档：Mesh Collider 网格碰撞体

在实际开发过程中，了解并合理使用Mesh Collider可以显著提升游戏的物理表现和性能。希望本文能帮助你更好地理解和运用Mesh Collider组件，为你的Unity项目带来更好的物理交互体验。

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