這個篇文章的主要目標是給予你一個關於在Unity中簡單的優化物理系統
我的遊戲物理系統有什麼錯誤嗎？
怎麼去處理遊戲物理系統？
Unity 物理系統有什麼缺陷嗎？
Unity 是怎樣處理物理系統的？
我在 Unity 物理系統上做了什麼控制？
在我開始使用遊戲物理系統之前我應該關心什麼事情？
我應該在時候避免使用物理系統？
我看到了幀速率在下降，這是否是物理系統導致的？
當涉及到物理系統時，便會有以上這些問題，或許你會有更多像上面類似的問題。
是的，是的，我知道！我們全怪那個平果，它爲什麼要在那一天降臨到牛頓的頭上？爲什麼呢，上帝？
物理學也許不是每個人最愛的科目，但是物理學在遊戲開發行業中真的是一個非常重要的角色。
想象一種情況，在緊要關頭你最終決定提出做一個大事情。一個讓人矚目的，一個使用逼真的物理和圖像的大遊戲。
設計已經創建出來，架構已經完成，一切看上去似乎已經準備就緒。但是你最終坐了下來，開始在最棘手的部分上工作，“物理系統”！！
此時，似乎所以東西都崩潰了；你無意中看到了很低的FPS，奇怪的移動，碰撞器/觸發器 出現了問題，高CPU使用率等等。
不恰當或者不正確的使用物理系統可能會把一些遊戲玩家嚇跑。這不只是關於不恰當的使用物理系統的問題了；這是關於一個遊戲可玩性高不高的問題了。
這些都是不容易解決的問題。物理系統是遊戲開發過程中最困難，也是最重要的一部份，這是無法避免的！！
人們可能會說：“好的物理系統需要一個超快的CPU！”。
但是，請相信我，這句話不一定都是對的。多數情況下，可以通過由淺入深進入Unity的海洋中學習Unity 的物理系統是怎樣工作的，以便我們實現更好的物理系統。
在我還是一個程序小鮮肉的時候，我便要處理100多個與物理相關的事情。這讓我花了近一年的時間記錄下了處理物理相關的關鍵點。
因此，我決定寫這篇文章。幫助大家跳躍這個學習階段的痛苦，成爲一個專業的物理系統開發者。
我不打算講關於物理系統在Unity中是如何工作的，然而我將會在怎麼優化你的物理系統中列出技巧和要點。所以，如果你是一個新手，我建議你先去大概瞭解一下Unity 物理系統。
物理學是一個非常非常龐大的、廣泛的概念，我決定分成不同的部分，儘可能做到簡單。
接下來，這是一個漫長有趣的過程，請你趕緊繫好你的安全帶，讓我們開始吧！
降低固定時間步（Fixed Timestep）
在Unity文檔的說明如下：
“一個不受幀速率影響的時間間隔，用於指定在 FixedUpdate() 函數中執行物理計算每一幀的時間間隔”
默認值爲 0.02（每秒），這顯示了每 20ms（毫秒）物理更新將會被執行一次。所有 FixedUpdate() 也會每20ms調用一次。
你需要不停的改變這個值，以獲得理想的效果。
例如：
“如果你打算做一個簡單的卡牌遊戲，這不需要使用太多的物理系統。然而最好減少調用物理引擎的次數。但是這操作要很細心一點；如果你減少過多的物理引擎調用的次數，你也許不會得到你想要的物理效果。”
讓我們通過下面的案例更好的理解 Fixed Timestep 吧！
步驟 1） 創建 3-4 個 球體。讓他們保持一些距離：
步驟 2）創建物理材質（通過在Assest文件夾中按下右鍵->Create->Phycics Material），並且設置摩擦係數（Friction Amount）的數值爲 0 ，然後設置彈力系數（Bounciness）爲 1，再設置彈力混合（Bounce combine）爲最大值：
步驟 3）將該物理材質添加到球體碰撞器的物理材質卡槽中去：
步驟 4）爲球體添加剛體組件（這將意味着此物體時物理對象）：
步驟 5）創建一個平面，並且爲其創建一個物理材質（先使用默認值），添加到平面上：
步驟 6）讓創建的球體位於平面的上方，並且設置球體的重力選項盒爲勾選狀態。
步驟 7）點擊 Play 按鈕，並且查看一下結果。
這個球在做一下一上的動作。（不好意思，污了一下下。）
那麼，這與固定時間步（Fixed Time Step）有什麼關係呢？
上面只是一個簡單的設置，現在我讓我們開始玩耍 Fixed Time Step 的值吧！
找到 Edit>>Project Settings >> Time，在那裏，你能找到 Fixed Time Step ，它的默認值爲 0.02 （正如我之前提到的那樣）。
現在讓我們設置它爲 0.1，然後按下 Play 按鈕開始遊戲。
你有發現有什麼不同嗎？
首先你會注意到，這些球的運動非常的慢。
然後，你會看到球體穿過了平面而不是反彈回來。
你會問爲什麼？（不需要彈跳如此的快呀！啊哈哈）
好的，如果你設置 Fixed Time Step 爲 0.1，這就意味着物理更新將在每100ms（毫秒）執行一次，這很快就會注意到，將無法檢測到碰撞。
這表明，過多的降低 Fixed Time Step 的也是不恰當的。現在讓我們改變 Fixed Time Step
的值爲一個更爲實際可行的值 0.03 - 0.04。（具體根據球體的需要來定）
現在，如果你開始遊戲，你不會看到任何改變。只要看上去還行，那就OK。如果你細心的檢查一番，物理碰撞檢測會有一點點不同的。
看看下面的圖片：
如果你不能跟上步驟來，那麼請你參考一下Unity的官方文檔。適當的理解 Unity 物理引擎是必須的。
物理碰撞檢測會有點延遲，只會在當前幀結束之後才反彈回去。
這在你遊戲處於正常FPS下可能觀察不到，但是這可能會影響到物理效果。但只要你的需要滿足了，這也是沒什麼關係的。
這將有什麼幫助呢？
任何時候你從物理計算中節省下來的計算資源，都可以讓給渲染和其他計算密集的處理，所以就可以讓你的遊戲更加出衆。
通過設置 Maximum Allowed Timestep 在物理系統中保持檢查！
在Unity文檔中的定義如下：
“一個不受幀速率影響的時間間隔，當幀率爲最低峯值的時候，物理計算和 FixedUpdate() 事件將不會被執行”
那麼，這意味着什麼呢？
讓我們先在正常的遊戲下，去理解它（Maximum Allowed Timestep）。
如果你的遊戲在運行的時候能保持在 60 FPS，這就意味着每一幀會執行 0.01666秒。意味着每一幀需要花費 16.7ms（毫秒）。
現在，讓我們把 Fixed TimeStep 設置爲 0.01，這表明物理更新將每 10ms 執行一次。
這表明，在每一幀中至少會調用一次物理更新，因爲 10ms<16.7ms. 現在讓我們假設由於某種原因幀率降低到了 30 FPS。
那麼，每一幀將會執行 0.0333秒（也就是33.3ms） 。也就意味着在每一幀中會調用3次物理更新（因爲一次物理更新花費10ms）。這意味着如果幀率繼續下降，每幀內的物理調用還會更多。
這將會導致程序崩潰。爲了解決這個問題，下面引入 Maximum Allowed TimeStep。
它的默認值爲 33ms（可能是作者搞錯了，明明就是0.33333秒 = 333。33ms啊）。正如 Maximum Allowed TimeStep 定義：每當物理更新超過指定的時間，物理更新將會停止。因此，這便爲其他進程節約了資源。
在我們的案例中，如果每一幀執行時間增加到 40ms，這將會調用更多的物理更新。
但是現在我們設置 Maximum Allowed TimeStep 爲 0.033，也就是33ms ，物理更新將會在 33ms 後停止調用，也就是執行3次物理更新後，便會停止調用，儘管每幀的執行時間超過 50ms 也會如此。
因此爲其他沉重的進程節省下一些資源。
這聽起來非常的棒，不是嗎？
但還是有會一些限制的負面影響。每當發生性能故障，動畫和物理便會放慢（意味着畫面卡頓，延遲）。
因此，要牢記Maximum Allowed TimeStep 同樣是一個重要的因素,如果使用得當，將會得到非常好的效果。
總是有 1-1-1 的比例
放大一個沒有物理的對象是沒有問題的（就是沒有與物理相關組件的物體對象），但是當一個物體時一個物理對象時，我建議你不要對該物體進行縮放。縮放會導致奇怪的碰撞檢測，也會影響到物體的下落方式。
例如：
還有一個選項是調整重力加速度的值讓他看起來變得正常，但是這不是最正確的做法。正確的做法應該是保持使用1-1-1的縮放比例，因爲Unity的物理引擎在這種情況下工作的最佳。
給你的對象設置恰當的質量
和縮放一樣，質量也需要保持精確。
讓一架飛機的質量爲 1kg 正確嗎？
如果你考慮到度量系統準則，Unity的 1 個單位等於 1 kg 質量。同樣的，Unity的 物理系統是無量綱的。但是，如果你假定 Unity 的一個單位的長度爲米，那麼，一個質量的單位爲 kg。
你可以得到更完美的結果。並且，Unity在努力解決高浮點數問題，所以儘量削減取值範圍是比較理想的解決方案。
這意味着，如果假設你的飛機重 1kg ，那麼你的輪子必然不會超過 1/1000 kg。
儘可能避免使用網格碰撞器（Mesh Collider）
對任何物理引擎來說，基於網格的碰撞檢測都比原始的碰撞檢測需要更多的計算量，這是一個事實。Unity在內部使用了 Nvidia 的 PhysX，因此這是沒有什麼不同的。
一般來說，
“對於不同碰撞檢測的相對成本從高到低的排序爲：三角形網格、凸包（具體可以百度百科）、膠囊體、球體、盒子（六面體）、平面、點”
通常，網格碰撞器（Mesh Collider）被標記爲凸包（也建議大家這麼標記），它將被限制到255個三角形。只有在兩個網格碰撞器被標記爲凸面（Covex）時才能相互發生碰撞檢測。
在 Unity 文檔中的說明：
”使用網格碰撞器時會有一些限制。沒有標記爲凸面（Convex）的網格碰撞器只支持在一個沒有剛體組件的遊戲對象（GameObjecet）上發生碰撞，如果你想要在一個剛體上使用一個網格碰撞器，這必須要標記爲凸面“
對於複雜的網格，你通常可以使用 Blender（小巧的建模軟件）或者其他工具來將它們分解成一些小部分。然後可以用傳統碰撞器直接替換掉這些小部分的網格。
我希望我已經給你一個確切的優化描述，但是不幸的是，每個網格都是不一樣的，對於我給出一個確切的描述是非常困難的。
後續很快就會來到
總結：該篇文章大體講了一下幾個關鍵字：Fixed TimeStep、Maximum Allowed TimeStep、Mesh Collider、Convex。
這些東西都能在官網組件手冊中找到一些詳細的說明，如果看不懂該文章所說的內容，還請大家自行去看一看官網的組件手冊（還記得我給你說的 Unity 聖典嗎）
轉載自公衆號：Unity牆外的世界
