Crest海洋系统：碰撞形状与浮力物理详解

Crest海洋系统：碰撞形状与浮力物理详解

crest 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cre/crest

概述

Crest海洋系统提供了一套完整的海洋表面交互解决方案，包括精确的碰撞检测和浮力物理模拟。本文将深入解析系统中的碰撞形状计算原理与浮力物理实现机制，帮助开发者更好地理解和使用这些功能。

碰撞形状系统

核心原理

Crest系统通过多种途径计算海洋表面信息，包括高度、位移、流动和表面速度等。这些计算路径通过"Animated Waves Sim Settings"中的"Collision Source"下拉菜单进行配置。

系统支持在不同分辨率下采样碰撞数据。查询函数中的"Min Spatial Length"参数用于指定所需的细节级别——小于该参数值一半的波长将被排除在计算之外。

关键技术：固定点迭代

系统采用了一种称为"固定点迭代"(Fixed Point Iteration)的技术来计算水面高度。这项技术通过迭代逼近的方法，能够高效准确地确定物体与水面的交互位置。

开发提示：Visualise Collision Area调试组件可用于可视化碰撞形状，方便与渲染表面进行对比。它在场景视图中绘制调试线框，直观展示碰撞区域。

碰撞API使用规范

异步查询机制

Crest内置的碰撞提供者采用异步查询方式，将查询任务卸载到GPU或空闲CPU核心进行处理。这种机制带来了几个重要的使用注意事项：

1. 唯一标识符：每个查询需要注册一个全局唯一的ID，通常通过调用对象/组件的GetHashCode()方法获取
2. 单次查询原则：每个所有者每帧只能进行一次查询，使用相同ID的第二次查询会覆盖前一次
3. 持续轮询：即使是单次高度查询，也应每帧调用查询函数，直到返回成功结果

计算形状查询(GPU)

这是默认且推荐的查询方式，适用于有GPU的环境。系统将查询位置上传到计算着色器，着色器采样海洋数据后返回结果。这种查询方式能精确跟踪表面高度，包含所有波浪分量、深度缓存等Crest特性。

CPU备选方案

预烘焙FFT数据

针对无GPU环境(如无头服务器)，系统提供了CPU方案：

1. 在生成波浪的Shape FFT组件上启用"Enable Baked Collision"
2. 配置参数：
   • 时间分辨率：烘焙数据的帧率，值越大碰撞跟踪越精确，但数据量也越大
   • 最小所需波长：碰撞中需要的最小波长
   • 时间循环长度：FFT波浪循环的周期(秒)

重要限制：

• 仅支持单一组波浪
• 不支持深度缓存组件
• 不支持变化的水位(如河流梯度或不同海拔的湖泊)

Gerstner波浪CPU(已弃用)

此选项由Shape Gerstner Batched组件提供支持，直接对所有波浪进行求和计算位移、法线、速度等。虽然水平范围不受限，但存在CPU性能成本高、不支持水深衰减等限制。

浮力物理系统

实现方案对比

Crest提供了两种不同复杂度的浮力实现：

1. SimpleFloatingObject：

   • 简单浮力脚本
   • 使物体位置和旋转与水面高度和法线匹配
   • 适用于不需要精确浮力行为的小型船只或浮动物体

2. BoatProbes：

   • 在多个ForcePoints计算浮力
   • 对物体施加力和扭矩
   • 结果更精确但查询次数更多

专业建议：对于需要高质量物理模拟的船只，建议使用专门的物理解决方案而非内置脚本。Crest的浮力物理主要用于简单场景。

附加组件

BoatAlignNormal是一个基础的船只物理模拟器，为SimpleFloatingObject添加了引擎和舵。虽然功能简单，但对于不需要高质量动画的场景仍可发挥作用。

最佳实践

1. 优先使用GPU计算形状查询以获得最佳性能和精度
2. 对于简单浮动物体，SimpleFloatingObject通常足够
3. 需要更真实物理交互时考虑BoatProbes
4. 无GPU环境使用预烘焙FFT数据方案
5. 定期检查碰撞可视化以确保预期行为

通过合理配置这些功能，开发者可以在Crest海洋系统中实现从简单到复杂的各种水面交互效果。

crest 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cre/crest