物理对象与形状
物理对象
- Static Actor：静态的物体，比如一些墙壁、地形等。
- Dynamic Actor：动态的物体，比如一些机关挡板等，一般不会设置很多，动态的结算需要时间
- Trigger
- Kinematic Actor
对象形状
Spheres 球
Capsules 胶囊
Boxes
Convex Meshes：凸包，封闭环境的一个物体。
Triangle Meshes
动态对象不能用triangle mesh，只能处理静态的东西。
Height Fields：高层图，地形方面用。
对象属性
Mass 质量、Desnsity 密度、Center of Mass 质心、物理材质（定义弹性、摩檫力）
物理中，我们假设物体的质量均匀。
物理引擎中，计算稍微一点误差，效果就会差很大。
力与运动
力
Drag 拉力、Gravity 重力、Friction 摩檫力、Impulse 冲力
运动
- 显示欧拉法：预测未来的位移。精度问题会导致能量不守恒。
- 隐式欧拉法：稳定解。
- 半隐式欧拉法：游戏引擎中使用。
eg：表达圆周运动。
大部分的物理过程是无法得到一个解析解，因此需要用分部的方法去模拟，这是一个积分的过程。这中间有稳定的、不稳定的解。
刚体运动学
物体不但会运动，还会有一个自旋。
旋转一般对刚体有价值，柔体（比如橡皮糖）做起来就非常的困难。
- Orientation：表达旋转的姿态，3*3的旋转矩阵或者四元数。
- Angular velocity 角速度：旋转轴
- Angular acceleration 角加速度
- Inertia tensor 转动动量
- Angular momentum 角动量：角动量守恒
- Torque 力矩
刚体动力学和普通力学的对应关系：
碰撞检测
一般物理引擎会分为两个阶段。
Broad phase 初筛
用AABB（AABB轴向对齐包围盒 简化了物体的碰撞形状 用于快速判断是否能碰撞）快速的把物体之间是否有可能碰撞给计算出来。
- BVH：BVH树。环境在发生变化时，更新效率高。
- Sort and Sweep：先把物体排序好，在物体动的时候对局部的进行一些移动。
Narrow phase 精细
若有个可能碰撞，则精细的检测是否碰撞、碰撞点和深度是怎么样。
Basic Shape Intersection Test 基本形状相交测验
Minkowski Difference-based Methods：把两个凸包是否球交的问题，转换成一个多边形是否过圆心的问题。
GJK算法：
知道多边形所有点去判断是否过圆心还是困难。
GJK是快速用趋势最快的方向去逼近圆点，直到靠不动为止，判断出是否过圆心。Separating Axis Theorem SAT 分离轴定理：
如果两个物体没有碰撞， 那么一定可以找到一个轴，两个物体在轴垂直方向上的投影完全分开
碰撞解决
刚体物体不能重合，两个物体碰撞后，需要把两个物体“分开”：
Applying Penalty Force：早期使用的方法，会出现物体炸开的现象。
Non-linear Gauss-Seidel Method 高斯赛德尔方法：不断叠加。目前物理引擎使用的方法。
场景查询
Raycast 射线检测
- Mutiple hits：返回射线经过的所有物体
- Closest hit：返回最近的物体
- Any hit：返回是否被物体挡住
Sweep 横扫
角色移动是，就是胶囊体Sweep
Overlap
给你一个形状，问这个在物理世界中有没有碰撞。
手雷爆炸，周围的人是否被炸到。
Collision Group 刚体分组：
- Player :Pawn
- Obstacle :Static
- Movable box : Dynamic
- Trigger box : Trigger
效率，准确性与确定性
lsland和sleeping
物理引擎中，是将物体分成了一个个的Island（类似分组）
物理的对象在世界散布，不可能每隔一定时间算一遍，这时分成一个个的lsland，如果lsland如果没有一个力的改变输入等，就让其“sleep”。
Continuous Collision Detection CCD 连续碰撞检测
当角色高速移动时，人脑袋卡进墙中：
- 角色的移动速度过快 ，在当前帧角色在位置A，下一帧位置已经直接穿过障碍物。
- 在碰撞检测时，基于两个形体的检测时， 两个物理对象（actor）是没有交集。
- 这里又叫Tunneling 隧穿效应。
最简单的解决方案就是不解了。把地面做厚一些。
目前也可以使用CCD的方法。
Deterministic Simulation 确定性仿真
确定/一致的方法：
- 不同终端中步长是一致的（帧率一样）
- 迭代时的顺序是一样的。
- 浮点数一致性。
每次对世界的模拟，不同的小区别都会导致一个大的不同。
