2.3 物理碰撞与输入事件

2.3 物理碰撞与输入事件

本节摘要：物理系统给世界定碰撞规则，输入系统把玩家的手指动作翻译成游戏事件，两者是"世界如何回应"的入口。本节讲清碰撞预设与通道、动态刚体的开销、事件与轮询两种输入范式，并用增强输入完成一条完整的点击交互链路。

世界的两条边界线

上一节的渲染管线负责"世界看起来如何"，本节补上"世界摸起来如何"与"玩家怎么说话"。这两件事在帧预算里性格迥异：渲染是每帧必付的固定账单，物理与输入是事件驱动的不定账单——没有东西掉落、没有输入时它们近乎免费，一旦几百个刚体同时醒来，账单能在几毫秒内翻倍。理解"什么时候开始花钱"比记住参数更重要。

本节承接 2.1 的组件模型（碰撞体就是组件的一种），并为第七章 Chaos 破坏系统与第三章的输入代码打底。学完后，第一章案例里"箱子推不动"的钩子就有了答案。

碰撞：通道、预设与响应矩阵

引擎把碰撞抽象成两个问题：这个物体算什么类别（通道），它对别的类别是什么态度（忽略、重叠、阻挡）。默认通道有世界静态、世界动态、实体物理等若干类，每个碰撞体属于一个通道；对象之间"谁挡谁、谁只报告、谁互不相干"由响应矩阵决定。编辑器把这些常用组合打包成预设——无碰撞、阻挡所有、物体物理、触发器等，日常开发九成场景直接选预设就够。

两个工程习惯值得第一天养成。其一，自定义项目别滥用默认通道，为玩法语义建专用通道（比如"玩家子弹""友军""侦察视线"），响应矩阵按语义管理，后期做穿透、友军伤害这类需求时改动范围可控。其二，碰撞体复杂度分三档：最简单的盒体球体胶囊、由网格生成的凸包、逐三角面的复杂碰撞。前两档便宜，第三档贵且只该用于静态不动物体——动态物体配复杂碰撞是物理开销失控的经典原因。外观精细与碰撞便宜可以兼得：用简单碰撞体代表轮廓，外观交给渲染。

物理模拟的稳定与开销都受子步影响。默认设置下物理每帧走一步，帧率高时结果精细，帧率一低，快速运动的物体可能互相穿过。开启子步后引擎把一帧切成多个小步分别求解，穿透概率下降，代价是物理耗时成倍上涨。开关与否的判断标准很实际：只有高速小物体（子弹、弹珠）出现穿墙时才开，并且限制子步数。

输入：从手指到事件

输入系统的任务是把硬件信号变成语义事件。老式绑定直接把按键映射到函数，简单但换设备就要重写；第五代引擎主推的增强输入做了两层抽象：输入动作定义语义（跳跃、射击、移动），输入映射上下文把设备信号绑定到动作（键盘空格与手柄按钮都可绑到"跳跃"），上下文还能按场景叠加切换——进载具换一套映射、打开菜单暂停另一套，这正是它比老系统省账的地方。

事件的传播链路值得看一眼，理解"按键到响应之间发生了什么"：

两个设计词汇随之而来：轮询与事件。轮询是每帧主动问"这个键按着吗"，适合持续行为（移动方向）；事件是按下、松开瞬间触发一次，适合离散行为（跳跃、开火）。选错范式直接浪费预算——把移动做成按键事件，松键就停，手感僵硬；把跳跃做成轮询，每帧空转检查。事件驱动优先，是输入侧最省预算的原则。

案例：一条完整的点击拾取链路

背景：俯视角小游戏需要"鼠标点哪里，角色走过去；点到宝箱，宝箱高亮"。这条链路把射线检测（物理查询）、增强输入与事件响应串成一整条线，是玩法交互的最小完整样本。

操作：先建射线查询。用增强输入建一个"点击"输入动作，绑定鼠标左键，在角色或控制器类里响应它。响应函数里做一次射线检测：从屏幕上的鼠标位置反投影成世界射线，检测距离设几千单位，查询通道选可见性，开启对复杂碰撞的精确命中。检测返回命中结果后，尝试把命中的组件转成宝箱接口，成功则调用它的高亮方法，否则把命中点作为寻路目标。

void AMyPlayerController::OnClickPressed(const FInputActionValue& Value)
{
    // 1. 取鼠标屏幕坐标，反投影成世界空间射线
    float MouseX = 0.f, MouseY = 0.f;
    GetMousePosition(MouseX, MouseY);
    FVector WorldOrigin, WorldDir;
    DeprojectScreenPositionToWorld(MouseX, MouseY, WorldOrigin, WorldDir);

    // 2. 射线检测：只报告命中，不推动物体（查询而非模拟）
    FHitResult Hit;
    FCollisionQueryParams Params;
    Params.AddIgnoredActor(this);           // 忽略自己
    Params.bTraceComplex = true;            // 逐三角面精确命中
    const float TraceDistance = 50000.f;
    bool bHit = GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(
        Hit, WorldOrigin, WorldOrigin + WorldDir * TraceDistance,
        ECC_Visibility, Params);
    if (!bHit) return;

    // 3. 命中对象若是宝箱（实现接口）则高亮，否则设为移动目标
    AActor* HitActor = Hit.GetActor();
    if (HitActor && HitActor->Implements<UPickupableInterface>())
    {
        IPickupableInterface::Execute_Highlight(HitActor, true);
    }
    else
    {
        MoveToLocation(Hit.ImpactPoint);
    }
}
​

结果：点击地面角色寻路走过去，点击宝箱宝箱发光。按下 Play 全程无卡顿。

解读：三个细节是这笔交互的账单明细。射线检测走的是物理查询而非物理模拟——查询只在按下瞬间花一次钱，模拟才是持续账单，所以"点击检测"对帧率几乎零影响。bTraceComplex 开了逐三角面精确命中，单次调用没问题，但若每帧对一堆物体都开，开销立刻上去——精确查询同样是钱。接口判断让逻辑解耦：控制器不需要认识宝箱类，只认接口，之后加"可拾取药物""可开门"都无需改这段代码。变式一：把单次点击改成按住拖动，需要在动作上改触发器类型并降低采样频率。变式二：做敌人"视线能否看到玩家"，把射线通道从可见性换成自建通道，让墙体阻挡、草丛忽略——通道语义化的价值在这里兑现。

常见坑：给动态物体逐三角面碰撞后再开模拟。碰撞检测的三角面参与求解，性能与稳定双输。动态物体一律简单碰撞。

本节要点回顾

• 碰撞等于通道加响应矩阵，语义化自建通道比堆默认预设更可维护。
• 碰撞体三档复杂度：图元、凸包便宜，逐三角面昂贵且只配静态物体。
• 子步是穿透保险不是默认项，只为高速小物体开启并限制步数。
• 增强输入的两层抽象：动作定语义、上下文管绑定，场景切换靠叠加上下文。
• 事件驱动优先于轮询，持续行为轮询、离散行为事件，范式选对预算自然省。