《3D古城场景角色碰撞优化的实战指南》

在负责某开放世界3A项目“燕云古城废墟”场景开发时，我们遭遇了角色与场景物理交互的核心难题：玩家操控角色在断墙、石阶、陶罐间移动时，频繁出现“穿模”与“帧率骤降”—比如在西城门断墙区，角色翻越半米高的断墙时，腿部会穿透砖块模型，甚至出现“身体卡在墙内仅头部外露”的极端情况；在南大街陶罐堆区域，踩踏地面散落的陶罐时，不仅没有碎片飞溅的反馈，还会触发明显卡顿（PC端帧率从60帧掉到48帧，卡顿持续0.3-0.5秒），测试团队反馈“碰撞交互的真实感与流畅度严重脱节，影响探索欲望”。经RenderDoc抓取关键帧、PerfView监测CPU性能，我们最终定位问题根源：碰撞体设计与物理计算逻辑的双重粗放。一方面，所有场景物体（断墙、石阶、陶罐、石雕）均采用高精度Mesh碰撞体，单场景碰撞体面数超过12万，仅西城门断墙的碰撞体就包含800+面片，每帧碰撞检测计算量达9200次，其中40%集中在非关键交互物体（如直径3cm的青铜饰件、厚度2cm的瓦片，玩家几乎无法感知这些物体的碰撞）；另一方面，陶罐这类可破坏物体采用“实时破碎物理计算”，每破碎一个陶罐需生成15+独立碎片并计算碰撞力、摩擦系数，瞬间拉高CPU占用率（从12%升至25%），尤其玩家连续踩踏多个陶罐时，会形成“卡顿簇发”。这让我们意识到，古城废墟场景的物理碰撞优化，必须从“碰撞体精简”“可破坏物体预计算”“动态资源调度”三个维度切入，既要剔除冗余计算，又要保留关键交互的真实反馈，才能兼顾交互真实度与性能稳定性。

针对断墙、石阶这类静态场景物体的碰撞体冗余问题，我们设计了“层级碰撞体”方案，核心是按“交互优先级”拆分碰撞体精度，让计算资源集中在玩家能感知的关键交互上。以古城中最常见的断墙（高度2.2米、底部宽1.5米、顶部宽0.8米）为例，初始方案用完整Mesh碰撞体（包含砖块缝隙、突出的门簪石雕），面数达800+，每帧碰撞检测需计算300+次面片相交，仅这一个物体的碰撞计算就占用CPU 2.1ms。优化后，我们将断墙拆分为“核心碰撞层”与“细节碰撞层”：核心碰撞层用2个胶囊体拼接（底部胶囊高1.5米、半径0.3米，顶部胶囊高0.7米、半径0.25米）模拟断墙主体轮廓，负责处理角色翻越、倚靠等关键交互，面数仅20+，碰撞计算耗时降至0.3ms；细节碰撞层针对断墙表面突出的门簪石雕（高0.3米、宽0