Bullet物理引擎的连续碰撞检测技术详解

"这篇文档是关于Bullet物理引擎的连续碰撞检测技术，主要涉及GJK算法的应用，适合对游戏物理模拟和碰撞检测感兴趣的读者学习。" 在计算机图形学和游戏开发中，物理引擎扮演着至关重要的角色，它们负责模拟真实世界中的物理行为，包括碰撞检测。Bullet是一个广泛使用的开源物理引擎，它提供了高级的物理模拟功能，包括刚体动力学和碰撞检测。本文档详细介绍了Bullet引擎中用于处理连续碰撞检测（Continuous Collision Detection, CCD）的技术。 连续碰撞检测是为了确保两个物体在运动过程中不会错过任何可能的碰撞。传统的基于离散时间步的碰撞检测可能会导致物体在两帧之间穿过彼此而未被检测到，而CCD则解决了这个问题。文档中提到的方法基于Erwin Coumans的研究，他提出了一个新颖的角动量和线性连续碰撞检测方法，可以看作是对变形Minkowski和的射线投射的推广。 GJK（Gilbert-Johnson-Keerthi）算法是计算两个凸形物体最小距离的一种方法，也被应用于检测它们是否发生碰撞。在Bullet中，GJK算法被用来在物体运动期间持续检查潜在的碰撞。GJK通过构建Minkowski差（两个物体形状的几何操作）并寻找从一个物体的支撑向量到另一个物体的支撑向量的线性搜索路径，以判断这两个物体是否相交。 文档中还提到了两种计算时间-of-impact (TOI) 的解决方案。一种是基于Brian Mirtich的保守推进概念，这种方法通过限制物体的运动，保证不会穿越其他物体，从而精确地计算出碰撞时间。另一种可能是基于早先的算法，如EPA（Expanding Polytope Algorithm），它逐步构建和扩大多面体来逼近碰撞表面。 在实际应用中，Bullet的连续碰撞检测能够适应各种复杂场景，比如高速运动的物体、细长结构的碰撞以及动态刚体的相互作用。这种精确的碰撞检测对于避免游戏中的穿模现象和提高物理模拟的真实感至关重要。 这篇文档深入探讨了Bullet物理引擎如何实现高效的连续碰撞检测，对于希望提升游戏物理效果或者进行相关研究的开发者来说，是一份宝贵的参考资料。通过学习这些技术和算法，开发者可以创建出更加真实、流畅的游戏环境。