7.1 Chaos 物理与破坏系统

7.1 Chaos 物理与破坏系统

本节摘要：Chaos 是引擎的物理求解器，管刚体、约束、车辆、布料与破碎。本节以"动态刚体的预算"为主线讲清模拟与查询的分界，再进入几何集合体的破坏流程——预碎、触发、结算、清理，最后用一面可炸的墙做完整听证。

从"箱子会倒"到"墙会碎"

第一章案例里推不动的箱子，2.3 给了它模拟开关，本节把这个话题推到底：墙被打碎。破碎听起来只是物理的延伸，实际是两个系统的接力——预碎阶段（美术与工具把完整网格体切成碎片并记录连接关系）与运行时阶段（受击时按力度断开连接、碎片转为刚体模拟、碎片冷却后回收）。两个阶段各有账本：预碎的成本付在构建与显存，运行时的成本付在求解与渲染。很多人第一次做破坏，帧率不是死在爆炸那一刻，而是死在碎片铺了一地没人管的后半分钟——清理是破坏预算的下半场。

本节在知识体系中的位置：它承接 2.3 的碰撞体系（碎片就是带几何集合碰撞的动态刚体），是第七章"物理应答"的主角；破坏表现与 6.2 的粒子特效是天然搭档（碎片加烟尘），网络化议题留给第八章。

动态刚体的预算规则

刚体模拟的账单由三个变量决定：活动刚体数量（睡着的刚体几乎免费，引擎把速度低于阈值的物体置入睡眠，受扰再醒）、碰撞复杂度（2.3 的三档规则在动态物体上必须守住图元与凸包）、求解频率（子步数直接乘账单）。三条预算纪律由此推出：能睡就睡（把"永不停止晃动"的物体找出来，通常是阻尼设错）；动态物体一律简单碰撞；子步只为高速小物体开。

破坏的运行时账单在此基础上加一条：碎片数量。预碎把一面墙切成几百块，爆炸瞬间全碎的话，几百个动态刚体同时苏醒，求解与渲染双峰值。引擎给的旋钮是分阶段释放——按破坏力度决定断开多少连接，小口径子弹只崩掉局部碎块，炮弹才整墙塌落；再配一个碎片存活期（几秒后碎片淡出或并入静态）与同屏碎片上限。这三个参数合起来，把"壮观的破坏"从性能灾难驯成可控账单。

破坏的完整生命周期

案例：一面可炸的城墙听证

背景：攻城关卡需要一段可被炸药炸塌的城墙，要求爆炸分三档（手雷崩角、炸药塌段、火炮全垮），且爆炸后十秒内帧率恢复平稳。这是破坏预算的全流程听证。

操作：第一步，预碎：把城墙网格体转成几何集合体资产，在破碎编辑器里用分层切块策略——表层细碎、内层大块，总碎片控制在四百以内；确认每块碰撞用凸包近似。第二步，物理配置：集合体默认静态，命中响应走破坏事件；给碎片设存活期八秒，存活期末用淡出缩小收尾。第三步，三档触发的力度映射：手雷的破坏半径与力度只断开命中点附近的弱连接；炸药断开一段墙的连接并给碎块初速；火炮调满力度并扩大半径。第四步，表现联动：受击瞬间触发烟尘粒子（CPU 轨道，短生命期）与碎裂音效（MetaSounds 随机爆裂），拖尾的墙体断面用贴花补破口质感。第五步，验收：统计面板记录爆炸瞬间与三秒后、八秒后三个时间点的物理与 GPU 耗时，确认峰值回落曲线。

结果：三档破坏层次分明，爆炸瞬间物理耗时冲高后八秒内回落到基线；同屏碎片峰值被上限参数压住，未出现持续掉帧。

解读：这面墙的账单结构值得记牢：预碎的构建与显存是一次付清的固定成本；运行时峰值由"同时苏醒的碎片数"决定，分阶段释放把一次尖峰摊成随破坏档位的阶梯；清理参数决定了峰值的高原期长度——没有存活期的版本，八秒后物理耗时仍在高原，这就是"清理是下半场"的实证。变式一：木板被斧劈——低多边形集合体加低力度阈值，单人斩击也能触发局部断裂，注意这类高频小破坏要严格限碎片数。变式二：载具撞护栏——护栏分段预碎，车辆碰撞事件按撞击点触发局部段落，与 7.1 开头的刚体预算规则组合使用。变式三：网络同步预览——破坏由服务器结算、客户端播放表现，谁断的连接谁广播，第八章会接手这个话题。

常见坑：碎片用逐三角面碰撞图省事。破碎瞬间几百个高复杂度碰撞体同时进入求解，帧时间的尖峰不是来自数量而是来自复杂度——凸包近似是破坏能"便宜"的前提。

本节要点回顾

• 刚体账单三变量：活动数量、碰撞复杂度、求解频率，睡眠机制是免费的节流阀。
• 破坏是两阶段接力：预碎付构建与显存，运行时付求解与清理。
• 三旋钮驯服峰值：分阶段释放、存活期、同屏碎片上限。
• 表现联动按轨道分工：烟尘走 CPU 短生命期，碎裂声走程序化随机。
• 峰值回落曲线是验收标准，爆炸那一帧不卡不算过，回落慢照样挨骂。

车辆与布料的补充听证

车辆与布料是 Chaos 里两个专用求解模块，预算性格与刚体不同，各补一段。车辆模块把悬挂、轮胎、引擎做成一套参数化总成：车轮射线检测接触地面、悬挂弹簧解算支撑力、动力系统输出轮上扭矩。调载具手感的顺序是先底盘参数（重心、轮距、悬挂行程）再动力参数（扭矩曲线、挡位），多数"飘"与"翻"的故障出在重心过高与悬挂太软，而不是速度不够。布料模块用约束网络解算顶点位移，账单按布料顶点数与约束数计——披风、旗帜少量点缀可以，整支军队人手一件斗篷就是求解器的灾难。布料的实用守则与碰撞同源：交互预算留给主角，群众用顶点动画假布料。

高频问答

问：物体互相堆叠时持续抖动怎么办？
先查三处：堆叠物碰撞是否图元（凸包之间比网格贴合更稳）、接触容差与解算迭代次数是否被调低过、是否该睡没睡（阻尼或求解设置有误）。抖动是求解器在精度与算力间的挣扎信号，减物体数量、简化碰撞、必要时加睡眠阈值，比调摩擦系数有效。

问：物理结果要不要每帧读出来做逻辑判断？
按事件不按轮询：碰撞与破坏都有事件回调，逻辑挂回调即可。每帧遍历场景读速度与位置做判断，是把查询成本乘上帧数的写法——与 2.3 输入节的事件驱动原则同源。

问：破坏后的碎片能拾取或再利用吗？
能，但要想清预算：碎片转可拾取物等于让它们永久保持活跃刚体，峰值回落的设计就被破坏了。常见折中是"假拾取"：碎片睡死后隐藏，生成一个独立的轻量拾取物替代——表现一致，账单归零。

与表现层的一次对时

破坏的表现质量取决于与第六章的配合精度：烟尘在连接断开的瞬间起（不是爆炸指令时）、碎裂声按碎片规模分层（大块低频、小渣高频）、断面贴花在碎片飞离后补上。三者的触发源都挂在破坏事件上，时序偏差控制在半秒内，玩家就把这套组合读成"物理可信"——破坏系统的最后一段预算，花在系统间的时序对时上。