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物理场景

物理场景（PhysicsScene）用于管理场景中所有的物理组件，并且负责与物理后端通信，实现有关物理场景的全局操作，例如更新和射线检测等等。在多场景项目中，每个Scene都有自己的物理场景，Scene之间的物理系统是相互隔离互不影响的。

物理更新

物理场景和渲染场景相互独立，但在程序运行过程中不断同步各自的数据。因此，和脚本一样，同步的时序也非常重要。物理场景的更新频率和渲染场景不同，通过以下参数进行控制：

/** 物理场景的固定更新时间步长(秒) */
fixedTimeStep: number = 1 / 60;

更新机制

  • 每个渲染帧中,物理引擎会按照固定时间步长 fixedTimeStep 进行更新
  • 如果实际帧间隔大于 fixedTimeStep:
    • 会执行多次物理更新直到追赶上实际时间
    • 单帧最大更新时间由 engine.time.maximumDeltaTime 限制
  • 如果实际帧间隔小于 fixedTimeStep,则累积到下一帧处理

物理更新回调

针对物理组件的更新，需要使用脚本中专门的回调函数:

export class Script extends Component {
  /**
   * 在物理计算前调用,调用次数取决于物理更新频率
   */
  onPhysicsUpdate(): void {}
}

物理更新在整个更新流程中的位置可以参考下图

物理系统内部更新流程

物理场景在更新时的执行顺序:

  1. 执行 onPhysicsUpdate 中的用户逻辑
  2. callColliderOnUpdate 将被修改的 实体 Transform 数据同步给物理碰撞器
  3. 更新物理场景
  4. callColliderOnLateUpdate 将所有 碰撞器 更新后的位置同步给对应的 实体

设置场景重力

物理场景允许自定义重力方向和大小。重力会影响场景中所有启用重力的动态碰撞器。

// 获取物理场景的重力值
const gravity = scene.physics.gravity;
 
// 修改重力 - 将重力改为 0
scene.physics.gravity.set(0, 0, 0);
 
// 修改重力 - 设置为地球重力加速度 (默认值)
scene.physics.gravity.set(0, -9.81, 0);

使用射线检测

射线可以理解成 3D 世界中一个点向一个方向发射的一条无终点的线。射线投射在 3D 应用中应用非常广泛：

  • 在用户点击屏幕时,用于拾取3D场景中的物体
  • 在射击游戏中,用于判断子弹能否射中目标
  • 检测物体之间的可视性和遮挡关系

（图片来源于网络）

射线检测示例

使用射线检测需要以下步骤:

  1. 引入 Ray 等必要的模块
  2. 创建射线(可以自定义或通过 camera.screenPointToRay 生成)
  3. 调用 raycast 方法检测碰撞
// 加载 Raycast 模块
import { WebGLEngine, HitResult, Ray } from "@galacean/engine";
import { LitePhysics } from "@galacean/engine-physics-lite";
 
const engine = await WebGLEngine.create({
  canvas: "canvas",
  physics: new LitePhysics()
});
engine.canvas.resizeByClientSize();
const scene = engine.scenes[0];
// 将屏幕输入转换成Ray
document.getElementById("canvas").addEventListener("click", (e) => {
  const ratio = window.devicePixelRatio;
  let ray = new Ray();
  camera.screenPointToRay(new Vector2(e.offsetX, e.offsetY).scale(ratio), ray);
  const hit = new HitResult();
  result = scene.physics.raycast(ray, Number.MAX_VALUE, Layer.Everything, hit);
  if (result) {
    console.log(hit.entity.name);
  }
});

注意事项

  • Entity 必须添加 碰撞器 组件才能被射线检测到
  • 当射线命中多个相同距离的 碰撞形状 时,会返回先添加的碰撞形状所在的 Entity
  • 建议使用 InputManager 来处理输入,它提供了更便捷的输入处理方式

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