了解一下Unity 中的 “Maximum Allowed Timestep”

在 Unity 游戏引擎中，“Maximum Allowed Timestep”（最大允许时间步长）是一个与物理模拟和时间管理相关的重要设置。它位于 Time Manager 中（可以通过 Edit > Project Settings > Time 访问），用于控制物理引擎在任何一帧中可以执行的物理更新的最大时间跨度。这个设置的主要目的是在帧时间波动（如游戏卡顿）时，限制物理更新的数量，从而平衡物理模拟的稳定性和游戏性能。

位置：Edit > Project Settings > Time > Maximum Allowed Timestep
默认值：0.33333 (1/3秒)
单位：秒

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1. 背景知识：Unity 的时间与物理模拟

Unity 的物理引擎（如刚体动力学、碰撞检测等）依赖固定的时间步长来进行模拟，以确保物理行为在不同帧率和硬件条件下保持一致性和稳定性。以下是两个关键概念：

• Fixed Timestep（固定时间步长）
  • 定义：物理引擎每次更新的时间间隔，默认值为 0.02 秒（即每秒 50 次更新）。
  • 作用：物理更新在脚本的 FixedUpdate() 方法中执行，每次调用对应一次物理计算。
  • 获取方式：通过 Time.fixedDeltaTime 可以访问该值。
• Delta Time（帧时间）
  • 定义：每帧之间的实际时间间隔，由 Time.deltaTime 表示。
  • 特点：受硬件性能、游戏负载等影响，可能会有波动。例如，帧率 60 FPS 时，delta time 约为 0.0167 秒；帧率降低时，delta time 会变大。

Unity 的物理引擎会根据 delta time 和 Fixed Timestep 的关系，决定在一帧内执行多少次物理更新。

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2. Maximum Allowed Timestep 的作用

当游戏运行时，如果一帧的 delta time 超过 Fixed Timestep，Unity 会尝试在该帧内执行多次物理更新，以“赶上”时间流逝。例如：

• Fixed Timestep = 0.02 秒
• 如果一帧的 delta time = 0.06 秒，Unity 会执行 3 次物理更新（0.06 / 0.02 = 3）。

单帧最大物理步骤数 = Maximum Allowed Timestep ÷ Fixed Timestep

但在极端情况下（例如游戏卡顿导致一帧耗时 0.5 秒），Unity 可能需要执行大量物理更新（0.5 / 0.02 = 25 次）。这会带来以下问题：

• 性能下降：执行过多物理更新会增加 CPU 负担，可能加剧卡顿。
• 模拟不稳定：过多的物理更新可能导致物理计算出现误差或不稳定的行为。

为了避免这些问题，Unity 引入了 Maximum Allowed Timestep，用于限制单帧内物理更新的最大时间跨度。

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3. Maximum Allowed Timestep 的工作原理

• 定义：Maximum Allowed Timestep 是 Unity 在任何一帧中允许物理引擎执行的物理更新的最大累积时间。
• 默认值：通常为 0.3333333 秒（约 1/3 秒），但可以在 Time Manager 中调整。
• 工作机制：
  • 如果一帧的 delta time ≤ Maximum Allowed Timestep，Unity 会根据 delta time 执行相应次数的物理更新（次数 = delta time / Fixed Timestep）。
  • 如果一帧的 delta time > Maximum Allowed Timestep，Unity 只执行相当于 Maximum Allowed Timestep 的物理更新，剩余的时间推迟到下一帧。