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开场：为什么物理系统是新手翻车的重灾区做动作游戏时，你是否遇到过主角一剑挥出，武器却直接穿透了敌人的装甲？或者场景里掉落几十个带物理的碎石，帧率瞬间从 60 掉到 20？很多开发者把物理系统当黑盒：挂个 Rigidbody、加个 MeshCollider 就完事，结果不是物体疯狂抖动"原地起飞"，就是性能直接翻车。其实这些症状背后都有明确的原因——穿模是离散时间采样的锅，抖动是约束求解没收敛，卡顿是碰撞对数量爆炸。物理引擎并非魔法，它是虚拟世界的"力学规则层"。这篇文章就穿透 API 调用层，把碰撞检测、数值积分、约束求解这三件事的底层逻辑拆开讲清楚，并解释引擎为什么这样设计——理解了这些，"既真实又高效"才不是玄学。一、碰撞检测：两道筛子，先粗后细1.1 Broad Phase：先把 99% 的碰撞对扔掉n 个物体两两检测是 O(n²)——1000 个物体就是约 50 万对。如果对每一对都做精确检测，CPU 当场烧穿。所以碰撞检测的第一步是 Broad Phase（宽泛阶段），用廉价计算快速剔除不可能碰撞的物体对。主流方案有两类：SAP（Sweep and Prune，扫掠与修剪）：把所有物体的 AABB（轴对齐包围盒）端点投影到坐标轴上并排序，只有两个盒子的投影区间重叠，才可能发生碰撞。由于帧间物体移动很小（时间相干性），每帧只需对"几乎有序"的端点表做增量排序，实际开销接近 O(n log n)。动态 AABB 树（Dynamic BVH） 游戏引擎物理系统架构解析：从碰撞检测到刚体动力学模拟
开场：为什么物理系统是新手翻车的重灾区做动作游戏时，你是否遇到过主角一剑挥出，武器却直接穿透了敌人的装甲？或者场景里掉落几十个带物理的碎石，帧率瞬间从 60 掉到 20？很多开发者把物理系统当黑盒：挂个 Rigidbody、加个 MeshCollider 就完事，结果不是物体疯狂抖动"原地起飞"，就是性能直接翻车。其实这些症状背后都有明确的原因——穿模是离散时间采样的锅，抖动是约束求解没收敛，卡顿是碰撞对数量爆炸。物理引擎并非魔法，它是虚拟世界的"力学规则层"。这篇文章就穿透 API 调用层，把碰撞检测、数值积分、约束求解这三件事的底层逻辑拆开讲清楚，并解释引擎为什么这样设计——理解了这些，"既真实又高效"才不是玄学。一、碰撞检测：两道筛子，先粗后细1.1 Broad Phase：先把 99% 的碰撞对扔掉n 个物体两两检测是 O(n²)——1000 个物体就是约 50 万对。如果对每一对都做精确检测，CPU 当场烧穿。所以碰撞检测的第一步是 Broad Phase（宽泛阶段），用廉价计算快速剔除不可能碰撞的物体对。主流方案有两类：SAP（Sweep and Prune，扫掠与修剪）：把所有物体的 AABB（轴对齐包围盒）端点投影到坐标轴上并排序，只有两个盒子的投影区间重叠，才可能发生碰撞。由于帧间物体移动很小（时间相干性），每帧只需对"几乎有序"的端点表做增量排序，实际开销接近 O(n log n)。动态 AABB 树（Dynamic BVH）