3. 物理引擎调优：理解PhysX核心参数，平衡精度与性能
物理引擎是仿真世界的「重力法则」。你场景里每一个物体的下落、碰撞、堆叠，都靠它算。但算得越精细，CPU就越累。我见过不少团队，场景里就几百个箱子，仿真却卡得像幻灯片——问题往往出在PhysX参数上。
今天我们就来拆解几个核心参数。搞懂了它们，你就能在精度和性能之间找到那个「甜点」。
3.1 子步数（Substep Count）——时间切得越细，碰撞越准
先问个问题：为什么高速运动的物体会「穿模」？
因为物理引擎不是连续计算时间的。它把1秒切成若干帧，每帧只算一次。如果一个薄板在1帧内从球左边穿到了右边，引擎根本不知道它们曾经重叠过——这就是「隧道效应」。
子步数就是解决这个问题的。它把每一帧再切成更小的步长，在每个子步里都做一次碰撞检测。
| 子步数 | 每帧计算次数 | 碰撞精度 | CPU开销 |
|---|---|---|---|
| 1（默认） | 1次 | 低，易穿模 | 最低 |
| 2 | 2次 | 中等 | 约2倍 |
| 4 | 4次 | 高 | 约4倍 |
| 8 | 8次 | 极高 | 约8倍 |
3.2 碰撞检测模式——选对了，省一半算力
PhysX提供了几种碰撞检测模式。说白了，就是「用什么形状去算碰撞」。
- Primitive（基本体）：用球体、立方体、胶囊体代替复杂模型。最快，但精度最低。
- Convex Hull（凸包）：用物体外轮廓的凸包。精度中等，性能也不错。
- Triangle Mesh（三角网格）：直接用模型的三角面。最精确，但最慢。
- Height Field（高度场）：专门用于地形。效率高，适合地面。
我建议你遵循一个原则：能用基本体就别用凸包，能用凸包就别用三角网格。
避坑指南：我曾经接手一个项目，场景里所有物体都用了三角网格碰撞。结果仿真帧率只有5 FPS。后来我把静态物体（墙壁、地面）换成基本体，动态物体（箱子、零件）换成凸包，帧率直接飙到30 FPS。精度损失？肉眼几乎看不出来。
3.3 刚体睡眠阈值——让不动的物体「睡过去」
场景里总有些物体是静止的——比如地上的箱子、桌上的零件。如果引擎每帧都去算它们的碰撞，那就是白费力气。
刚体睡眠机制就是干这个的。当一个物体的速度和角速度低于某个阈值，且持续一段时间，PhysX就会把它标记为「睡眠」状态，不再参与物理计算。
两个关键参数：
- Linear Sleep Threshold：线速度阈值，默认0.001 m/s
- Angular Sleep Threshold：角速度阈值，默认0.001 rad/s
你可以适当调高这两个值。比如在物流仿真场景里，我习惯设到0.01。这样箱子一停下来就立刻「睡着」，CPU负担明显下降。
3.4 求解器迭代次数——收敛速度的开关
当多个物体堆叠在一起时（比如一摞箱子），PhysX需要反复计算它们之间的接触力，直到所有力达到平衡。这个计算过程叫「求解」。
求解器迭代次数决定了每次求解时，引擎最多算多少轮。迭代越多，堆叠越稳定，但CPU开销也越大。
| 迭代次数 | 堆叠稳定性 | 性能影响 |
|---|---|---|
| 4（默认） | 一般，小堆叠还行 | 低 |
| 8 | 良好，适合中等堆叠 | 中等 |
| 16 | 优秀，适合高堆叠 | 高 |
| 32 | 极高，几乎不抖动 | 极高 |
我个人习惯：如果场景里堆叠不超过5层，用4次就够了。超过10层，我会提到8次。再往上？说实话，16次和32次的差别，肉眼很难分辨，但CPU已经快冒烟了。
3.5 核心参数调优流程图
下面这张图总结了调优的核心逻辑。你可以把它贴在工位上。
3.6 实战：一个典型的调优案例
假设你要仿真一个仓库场景：AGV小车搬运箱子，箱子堆叠6层，AGV速度2m/s。
我的调优步骤：
- 子步数：AGV速度不算快，2m/s。子步数设为2，防止偶尔穿模。
- 碰撞模式：箱子用凸包，地面和墙壁用基本体。
- 迭代次数：堆叠6层，超过5层了。设到8。
- 睡眠阈值：设到0.005，让静止的箱子尽快睡眠。
跑一轮测试。如果FPS低于30，我会先降迭代次数到4，看看堆叠是否稳定。如果还卡，再降子步数到1——但这时候要留意AGV会不会穿模。
核心原则：精度够用就行，别追求完美。仿真不是电影特效，工业场景里，95%的精度 + 30 FPS，远比99%的精度 + 5 FPS更有价值。
3.7 常见误区总结
- 误区一：所有物体都用三角网格碰撞。→ 其实90%的场景用凸包就够了。
- 误区二：子步数越高越好。→ 子步数翻倍，CPU开销也翻倍。够用就行。
- 误区三：迭代次数设到32，堆叠纹丝不动。→ 但你的仿真已经卡成PPT了。先试试8。
- 误区四：睡眠阈值设到0.1，所有物体秒睡。→ 然后你发现箱子还在半空中就睡着了，直接悬停。
嗯，调优这件事，说白了就是「试错」。我每次调完参数，都会跑一个5分钟的测试场景，盯着FPS和碰撞效果看。别指望一次调对——物理引擎的参数之间会互相影响，慢慢来，找到那个平衡点。