关于重力，游戏对象与地面之间的碰撞？

Question

关于重力，游戏对象与地面之间的碰撞？

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游戏中的重力如何处理移动物体（例如玩家，怪物或物体）与地面之间的关系？玩家是否会不断地“掉进”地面并被弹回来？

我发现有两种反应碰撞的方法：将玩家移回到碰撞前的位置，以及在移动前测试新位置是否会导致碰撞，但我不知道这两种方法如何处理需要抬起玩家的上升平台。我从2D游戏设计的角度看待这个问题，但我想3D游戏设计也会遇到同样的问题。有什么提示吗？有哪些参考资料我应该查看？谢谢。

- Glomek

5个回答

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在一些游戏中使用的一种方法是作弊：将行走和空中状态分开。在行走时，游戏引擎可以确定所行走表面的坡度，如果不太陡峭，就会让角色沿着表面方向移动，并使角色相对于表面获得正确的垂直位置。

至于物理学方面，我变成了Gamasutra: Advanced Character Physics中描述的Verlet积分的粉丝。它简化了物理更新方程（不必跟踪速度！），并简化了碰撞（不必调整速度！）。话虽如此，如果需要准确性，它确实有一些细微之处。

- Paul

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关于这个主题最全面的教材之一是Christer Ericson的实时碰撞检测（Realtime Collision Detection）。他还有一个配套博客。Eric Lengyel的3D游戏编程和计算机图形学数学基础（Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics）也很有用。

- Crashworks

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我不是专门的游戏程序员，但这是我的理解：

在一个“无限帧率”的理想世界中，您将精确地检测到碰撞发生的时刻，并使用一些标准物理学来模拟碰撞后物体的新速度和加速度（请参阅标准高中力学教科书或各种名为“游戏程序员物理学”的书籍）
实际上，由于您有固定的帧率，因此物体只能以一定的粒度移动，通常需要添加额外的技巧，例如预先计算物体在下一帧上将要行进的相对路径，并查看是否存在任何路径相交
如果它们相交，则交点实际上将是一个估计值，但略微不准确，表示物体真正会发生碰撞的点；然后您可以选择不关心并将该估计作为交点，并进行线性插值以获得碰撞点处的速度，或者现在进行更精确的计算，以获取实际的碰撞点/时间/速度，因为您已经发现它们将相交

- Neil Coffey

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除了对碰撞进行建模外，一个好的方法是还要对能量（或动量，或速度，这取决于您的仿真复杂程度）的持续传递进行建模。当您的玩家站在一个平台上时，请将该信息存储在代表平台的对象中，每当对象的速度被调整时，您都可以直接将此更改应用于与之链接的玩家或其他物体。

- Sparr

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可以查看英文原文，
原文链接

- Simucal · Accepted Answer

您可能想查看GameDev.net的重力常见问题解答以获取一些基本信息。

由于您正在制作游戏而不是高度精确的物理建模，因此我们可以使用欧拉积分。如果您对准确性的需求增加，则我看到使用最多的积分方法是龙格-库塔（RK4）积分。您很可能不需要这些简单的游戏，但它们绝对用于更高级的物理模拟和3D游戏中。使用RK4的缺点是稍微增加了复杂性和略慢。它非常准确，但现在让我们坚持好老的欧拉。

我问了一个类似的问题“如何将重力应用于我的弹跳球游戏”，并得到了几个很好的答案。首先，您需要为游戏选择任意的重力常数。在我的弹跳球应用程序中，我使用默认重力常数为2000px / s。您将希望尝试这种重力常数，以获得特定游戏所需的效果。

接下来，您需要确保独立渲染游戏并更新游戏对象。这是为了防止游戏内物体在快速计算机上移动得非常快，在慢速计算机上移动得非常慢。您希望物体移动的物理和速度与计算机速度无关。有一篇很好的文章介绍了这方面的内容：游戏物理学：修复您的时间步长！。

那么我们该怎么做呢？您需要跟踪自上次调用Update方法以来经过的时间。我创建了两个线程，虽然这不是直接必要的。我有一个游戏更新线程和一个渲染线程。更新线程控制更新游戏中物体的位置。更新线程知道上次调用的时间、当前时间，并从中计算自上次更新方法被调用以来经过的时间。

为了应用重力，我们将通过重力常数乘以经过的时间来简单地增加我们对象的Y速度。

private long previousTime = System.currentTimeMillis();
private long currentTime = previousTime;

public void updateGame()
{
    currentTime = System.currentTimeMillis();
    float elapsedSeconds = (currentTime - previousTime) / 1000f; 

    foreach(GameObject gameObject in gameObjects)
    {
        // Apply gravity to velocity vector
        gameObject.velocity.y += (gravityConstant * elapsedSeconds); 

        // Move objects x/y position based off it's velocity vector
        gameObject.position.x += (gameObject.velocity.x * elapsedSeconds); 
        gameObject.position.y += (gameObject.velocity.y * elapsedSeconds);

    }
    
    checkCollisions();

    previousTime = currentTime;
}

那将根据速度向量移动所有对象，并基于重力常数施加重力。最重要的是，它独立于计算机的速度执行！

回答您的另一个问题，是的，对象将不断地在其y向量上受到重力"force"的影响。因此，它将不断与地板碰撞。但是，您想要做的一件事是使用Epsilon值将gameObject的速度最终降为零。然后，在碰撞检测期间作为修剪过程的一部分，通常可以跳过检查非移动物体是否与任何东西发生碰撞（反之亦然！）。

我喜欢用碰撞时找到相互碰撞（相互穿透）的对象，通过它们的最小平移距离（MTD）将它们推开，以使它们分开。这一步很关键，否则您将会在游戏中看到经常出现的物体“粘”在一起，抖动移动。一旦它们分开，我就会计算我的碰撞响应。

使用这种方法，它将在您描述的上升平台场景中正常工作。平台将继续上升，gameObject将使用其与平台之间的MTD自行分离，并自然上升。

如果您需要在碰撞响应方面获得帮助，我建议查看：