C++游戏引擎开发指南：PhysX物理引擎中的连续碰撞检测技术-优快云博客

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C++游戏引擎开发指南：PhysX物理引擎中的连续碰撞检测技术

cpp-game-engine-book 从零编写游戏引擎教程 Writing a game engine tutorial from scratch 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cp/cpp-game-engine-book

前言

在游戏开发中，物理引擎是实现真实物理交互的核心组件。本文将深入探讨PhysX物理引擎中的连续碰撞检测(Continuous Collision Detection, CCD)技术，这是解决高速物体穿透问题的关键方案。

什么是连续碰撞检测？

连续碰撞检测(CCD)是一种特殊的碰撞检测技术，专门用于处理高速运动物体的碰撞问题。在传统离散碰撞检测中，物理引擎只在每个时间步检查物体的当前位置是否与其他物体相交，这会导致高速物体可能"穿过"其他物体而不被检测到。

问题现象

当物体速度过快时，会出现以下情况：

前一帧物体在障碍物前
后一帧物体已经穿过障碍物
两帧之间没有检测到碰撞

PhysX中的CCD实现

1. 启用CCD的基本步骤

在PhysX中启用CCD需要两个关键步骤：

场景级别启用：告诉PhysX整个场景需要支持CCD
物体级别启用：为需要CCD的特定刚体启用此功能

// 场景级别启用CCD
sceneDesc.flags |= PxSceneFlag::eENABLE_CCD;

// 物体级别启用CCD
body->setRigidBodyFlag(PxRigidBodyFlag::eENABLE_CCD, true);

2. 碰撞过滤设置

在碰撞过滤回调中，需要明确指定使用CCD检测并处理相关回调：

pairFlags |= PxPairFlag::eDETECT_CCD_CONTACT | PxPairFlag::eNOTIFY_TOUCH_CCD;

实际应用示例

高速投射物场景

考虑一个射击游戏中的投射物：

投射物速度：100米/秒
帧率：30FPS
每帧位移：约3.3米

没有CCD时，投射物很可能直接穿过薄墙或敌人而不触发碰撞。

实现代码解析

void CreateBall() {
    PxRigidDynamic* body = gPhysics->createRigidDynamic(PxTransform(PxVec3(10, 5, 0)));
    body->setLinearVelocity(PxVec3(-140.0f, 0.0f, 0.0f)); // 高速运动
    
    if(gEnableCCD) {
        body->setRigidBodyFlag(PxRigidBodyFlag::eENABLE_CCD, true);
    }
    // ...其他初始化代码
}

CCD与Trigger的结合

虽然PhysX官方不支持CCD与Trigger的直接结合，但我们可以通过自定义方式实现类似效果：

标记Trigger对象：使用Shape的附加数据标识Trigger
修改碰撞行为：在过滤回调中取消物理响应
处理回调事件：在事件回调中识别Trigger并执行相应逻辑

// 标记Trigger
shape->setSimulationFilterData(PxFilterData(1,0,0,0));

// 过滤回调中处理Trigger
bool isTrigger = filterData0.word0==1 || filterData1.word0==1;
if(isTrigger) {
    pairFlags = pairFlags ^ PxPairFlag::eSOLVE_CONTACT;
}