Unity学习：掌握物体碰撞检测的核心技巧与实践

在Unity游戏开发中，碰撞检测是实现物理交互的核心机制。无论是角色移动时的地形阻挡、子弹击中目标的反馈，还是道具拾取的触发逻辑，都依赖于精确的碰撞检测系统。本文将从基础原理到进阶优化，系统讲解Unity中物体碰撞检测的实现方法。

一、碰撞检测的核心组件与原理

1.1 碰撞器（Collider）类型与选择

Unity提供多种碰撞器组件，适配不同场景需求：

2D碰撞器：Box Collider 2D（矩形）、Circle Collider 2D（圆形）、Polygon Collider 2D（多边形）
3D碰撞器：Box Collider（立方体）、Sphere Collider（球体）、Capsule Collider（胶囊体）、Mesh Collider（网格）

选择建议：

简单几何体优先使用基础碰撞器（如Box/Sphere）
复杂形状使用Polygon Collider 2D或Mesh Collider
动态物体避免使用高精度Mesh Collider（性能消耗大）

1.2 刚体（Rigidbody）的作用

刚体组件使物体受物理引擎控制，是碰撞检测的前提：

2D刚体：Rigidbody 2D（支持重力、速度等属性）
3D刚体：Rigidbody（提供更复杂的物理模拟）

关键参数：

Is Kinematic：勾选后物体不受物理力影响，需手动控制
Collision Detection：连续检测模式（Continuous/Continuous Dynamic）可减少高速物体穿透问题

1.3 碰撞检测的工作流程

Unity的物理引擎（PhysX/Box2D）按帧执行检测：

广相阶段（Broadphase）：快速排除不可能碰撞的对象
窄相阶段（Narrowphase）：精确计算碰撞点与法线
碰撞响应：触发事件并应用物理效果（如反弹、停止）

二、碰撞检测的实现方法

2.1 代码配置碰撞器

// 2D示例：动态添加碰撞器
void Start() {
    GameObject obj = new GameObject("DynamicCollider");
    obj.AddComponent<BoxCollider2D>(); // 添加2D矩形碰撞器
    obj.AddComponent<Rigidbody2D>();   // 添加2D刚体
}
// 3D示例：调整碰撞器大小
void AdjustCollider() {
    BoxCollider boxCollider = GetComponent<BoxCollider>();
    boxCollider.size = new Vector3(2f, 1f, 0.5f); // 设置碰撞器尺寸
}

2.2 碰撞事件监听

通过OnCollisionEnter、OnCollisionStay、OnCollisionExit（3D）或OnCollisionEnter2D等事件实现交互逻辑：

// 3D碰撞检测示例
void OnCollisionEnter(Collision collision) {
    if (collision.gameObject.CompareTag("Enemy")) {
        Debug.Log("击中敌人！");
        // 触发伤害逻辑
    }
}
// 2D触发器检测示例（需勾选Is Trigger）
void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) {
    if (other.CompareTag("Coin")) {
        Destroy(other.gameObject); // 拾取金币
        ScoreManager.Instance.AddScore(10);
    }
}

2.3 物理材质（Physic Material）调整

通过修改摩擦力和弹力参数控制碰撞效果：

// 创建物理材质并赋值
void ApplyPhysicMaterial() {
    PhysicMaterial mat = new PhysicMaterial("BouncyMaterial");
    mat.bounciness = 0.8f; // 设置弹力
    mat.friction = 0.3f;  // 设置摩擦力
    GetComponent<Collider>().material = mat;
}

三、常见问题与优化策略

3.1 碰撞失效的常见原因

未添加刚体组件：静态物体无需刚体，但动态物体必须添加
层级碰撞矩阵禁用：检查Edit > Project Settings > Physics中的碰撞矩阵
尺寸不匹配：碰撞器尺寸过小可能导致检测失败
高速物体穿透：启用连续检测模式（Continuous Dynamic）

3.2 性能优化技巧

简化碰撞器形状：用多个基础碰撞器组合替代复杂Mesh Collider
分层检测：通过Layer和Layer Collision Matrix减少不必要的检测
```
// 设置物体层级
gameObject.layer = LayerMask.NameToLayer("Player");
```

射线检测替代方案：对非物理交互（如鼠标拾取）使用Physics.Raycast

if (Physics.Raycast(camera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out RaycastHit hit)) {
    Debug.Log("击中物体：" + hit.collider.name);
}

对象池管理：频繁创建/销毁的碰撞体使用对象池复用

3.3 高级检测技术

重叠检测：使用Physics.OverlapSphere检测范围内物体

Collider[] hitColliders = Physics.OverlapSphere(transform.position, 5f);
foreach (var collider in hitColliders) {
    Debug.Log("附近物体：" + collider.name);
}

自定义碰撞形状：通过编辑Polygon Collider 2D顶点或导入Mesh Collider模型
复合碰撞体：使用Composite Collider 2D合并多个碰撞器（适用于地形拼接）

四、实践案例：角色攻击检测

需求：实现角色挥剑攻击时检测前方敌人并造成伤害。

解决方案：

在角色武器上添加子物体，配置Box Collider 2D并勾选Is Trigger

编写攻击检测脚本：

public class SwordAttack : MonoBehaviour {
 public LayerMask enemyLayer;
 private bool canAttack = true;
 void Update() {
     if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space) && canAttack) {
         StartCoroutine(AttackSequence());
     }
 }
 IEnumerator AttackSequence() {
     canAttack = false;
     // 激活碰撞器（假设初始为禁用）
     GetComponent<Collider2D>().enabled = true;
     yield return new WaitForSeconds(0.3f); // 攻击持续时间
     GetComponent<Collider2D>().enabled = false;
     canAttack = true;
 }
 void OnTriggerEnter2D(Collider2D other) {
     if (((1 << other.gameObject.layer) & enemyLayer) != 0) {
         Enemy enemy = other.GetComponent<Enemy>();
         if (enemy != null) {
             enemy.TakeDamage(10); // 调用敌人受伤方法
         }
     }
 }
}

五、总结与学习建议

分层学习：先掌握基础碰撞器配置，再逐步学习物理材质、事件监听和性能优化
实践验证：通过简单案例（如弹球游戏）快速理解碰撞响应机制
参考文档：定期查阅Unity官方手册中的Physics和2D Physics章节
性能监控：使用Profiler工具分析物理计算开销，针对性优化

掌握碰撞检测后，可进一步探索关节（Joint）、布料模拟等高级物理功能，为游戏增添更丰富的交互体验。