Интеграция физического движка и настройка коллайдеров

Интеграция физического движка и настройка коллайдеров

Некорректно настроенные коллайдеры — одна из самых частых и при этом малозаметных проблем в Unity-проектах. Персонаж проваливается сквозь пол на высокой скорости, пули исчезают не попав в цель, физические объекты дрожат на статичной поверхности. Причины почти всегда в основах: неправильный тип коллайдера, отсутствие Continuous collision detection, неверная настройка слоёв.

Типы коллайдеров и когда что использовать

Unity предлагает шесть примитивных коллайдеров: BoxCollider, SphereCollider, CapsuleCollider, MeshCollider, WheelCollider, TerrainCollider. Плюс 2D-аналоги.

MeshCollider — главный источник проблем в руках неопытных разработчиков. Convex MeshCollider работает с Rigidbody корректно, но ограничен 255 полигонами. Non-convex — не может применяться к динамическим объектам вообще: Unity выдаст предупреждение, но не заблокирует, и поведение будет неопределённым. Для персонажей и снарядов всегда использовать примитивы; MeshCollider — только для статичной геометрии уровня.

CapsuleCollider — оптимален для персонажей (вертикально), пуль (горизонтально). Два параметра: radius и height. Типичная ошибка — капсула персонажа настроена по VisualMesh, а не по геймплейным нуждам: слишком широкая капсула делает персонажа «жирнее» чем он выглядит и не пролезающим в узкие проходы.

SphereCollider — самый дешёвый по вычислениям. Для снарядов, гранат, небольших предметов — предпочтительный выбор перед CapsuleCollider если форма позволяет.

Layer Matrix и физическое взаимодействие

Physics Layer Collision Matrix (Edit → Project Settings → Physics → Layer Collision Matrix) определяет, какие слои взаимодействуют друг с другом. Некорректно выстроенная матрица приводит к:

• Снарядам, попадающим в своих
• Trigger-зонам, реагирующим на окружение, а не только на игрока
• Врагам, толкающим друг друга при скоплении

Правильная структура слоёв для типичной игры: Default, Player, Enemy, Projectile, Environment, Trigger, Debris. Projectile взаимодействует с Player, Enemy, Environment — но не с Trigger, Debris, другими Projectile. Trigger не взаимодействует ни с чем физически — только OnTriggerEnter.

При использовании Physics.Raycast, Physics.OverlapSphere и подобных — всегда передавать LayerMask явно. Без маски каст проверяет все слои, включая невидимые UI-коллайдеры и зоны-триггеры, и возвращает неожиданные хиты.

Collision Detection Mode и тоннельный эффект

По умолчанию Rigidbody использует Discrete collision detection: позиция объекта проверяется в начале и конце каждого FixedUpdate. Если объект движется быстрее, чем размер_объекта / fixedDeltaTime единиц в секунду, он может «перепрыгнуть» сквозь тонкую геометрию — это тоннельный эффект.

Пуля диаметром 0.1 units при скорости 50 m/s пролетает 50 * 0.02 = 1 unit за один FixedUpdate. Стена толщиной 0.5 units будет пропущена. Решения:

• Rigidbody.collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode.Continuous — для динамических объектов, которые могут тоннелировать сквозь статику
• CollisionDetectionMode.ContinuousDynamic — для объектов, которые могут тоннелировать сквозь другие динамические объекты
• Для пуль с очень высокой скоростью — Physics.Raycast или Physics.SphereCast вместо физического Rigidbody вообще: это надёжнее и производительнее

Continuous режим дороже по CPU. Применять только к быстрым снарядам и персонажам — не ко всем объектам подряд.

PhysicsMaterial и настройка трения

PhysicMaterial (Physics Material asset) задаёт dynamicFriction, staticFriction и bounciness. Комбинирование двух материалов контактирующих объектов происходит по frictionCombine и bounceCombine правилу (Average, Minimum, Multiply, Maximum).

Для персонажа на Rigidbody: PhysicMaterial с dynamicFriction = 0, staticFriction = 0, frictionCombine = Minimum. Без этого персонаж скользит по стенам, застревает на рёбрах, неожиданно тормозит на наклонных поверхностях.

Для отскакивающих объектов: bounciness = 0.6, bounceCombine = Maximum. При bounceCombine = Average мяч, брошенный на поверхность с bounciness = 0, не отпрыгнет вообще — даже если у самого мяча высокое значение.

Compound Colliders и оптимизация

Сложные формы объектов описываются несколькими примитивными коллайдерами на дочерних объектах — compound collider. Один Rigidbody на родительском объекте управляет всей физической единицей. Это дешевле MeshCollider и точнее одного BoxCollider.

Для транспортных средств: отдельные BoxCollider для корпуса, бамперов, колёсных арок. WheelCollider — специализированный компонент для реалистичного поведения подвески; не является обычным коллайдером и не участвует в стандартных OnCollisionEnter событиях.

Ориентировочные сроки

Типичные ошибки при настройке

Коллайдер перекрывает Renderer меш — персонаж визуально проходит сквозь стену, хотя физически упирается в невидимый барьер. Следить за соответствием габаритов коллайдера и меша.

OnCollisionEnter не вызывается — один из объектов kinematic Rigidbody или StaticCollider без Rigidbody. OnCollisionEnter требует Rigidbody хотя бы на одном из объектов. Для статичной геометрии уровня достаточно OnTriggerEnter на trigger-зонах.

Физические объекты дрожат на месте — solver iteration count слишком низкий или объект находится под действием конкурирующих сил. Увеличить Edit → Project Settings → Physics → Default Solver Iterations с 6 до 10–12 для сложных сцен.