射线检测原理

面试题

1. 如何检测物体是否被其他对象遮挡？

方法	精度	性能	适用场景
射线检测	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐	动态物体遮挡检测（如射击游戏）
渲染器回调	⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	粗略视野判断（不要求遮挡区分）
视锥体+射线	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐	综合视野与遮挡检测
内置遮挡剔除	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	静态场景优化（减少Draw Call）
Hi-Z GPU剔除	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	超大规模动态物体（如开放世界）

a. 射线检测法（Raycast）

原理：从观察点（如摄像机或玩家角色）向目标物体发射射线，若射线在到达目标前命中其他物体，则目标被遮挡。 实现步骤：

计算方向与距离：

Vector3 origin = Camera.main.transform.position; // 观察点
Vector3 targetPos = target.transform.position;
Vector3 direction = (targetPos - origin).normalized;
float distance = Vector3.Distance(origin, targetPos);

发射射线检测遮挡：

if (Physics.Raycast(origin, direction, out RaycastHit hit, distance)) {
    if (hit.collider.gameObject != target) {
        return true; // 目标被其他物体遮挡
    }
}

b. 渲染器回调（Renderer Callbacks）

原理：利用Unity内置的回调函数 OnBecameVisible() 和 OnBecameInvisible()，自动触发物体进入/离开摄像机视野的事件。 实现方式

void OnBecameVisible() {
    // 物体进入任何摄像机视野时触发
}  
void OnBecameInvisible() {
    // 物体离开所有摄像机视野时触发（可能被遮挡或移出视野）
}

局限性：

仅判断物体是否在摄像机视锥体内，无法区分是否被遮挡（如墙后的物体仍可能触发 OnBecameVisible）。

c. 视锥体与包围盒检测

原理：结合物体是否在相机视野内（视锥体检测）和遮挡关系（射线检测）。 完整判断逻辑：

public bool IsTargetVisible(GameObject target) {
    // 步骤1：检查目标是否在相机视锥体内
    Bounds bounds = target.GetComponent<Renderer>().bounds;
    Plane[] planes = GeometryUtility.CalculateFrustumPlanes(Camera.main);
    if (!GeometryUtility.TestPlanesAABB(planes, bounds)) return false;  

    // 步骤2：检查目标是否被遮挡
    Vector3 origin = Camera.main.transform.position;
    Vector3 dir = (target.transform.position - origin).normalized;
    float dist = Vector3.Distance(origin, target.transform.position);
    if (Physics.Raycast(origin, dir, dist, obstacleLayer)) return false;  

    return true;
}

适用场景：需同时处理视野外和被遮挡的情况。

d. 高级遮挡剔除技术

内置遮挡剔除（Occlusion Culling）

原理：预计算静态物体间的遮挡关系，运行时动态剔除被遮挡物体。
步骤：

标记静态物体为 Occluder Static（遮挡物）或 Occludee Static（被遮挡物）。
在 Window > Rendering > Occlusion Culling 中烘焙数据。

适用场景：大型静态场景（如建筑群）的性能优化。

Hi-Z遮挡剔除（GPU Driven）

原理：利用深度图（Depth Texture）生成多级Mipmap，快速比较物体深度与场景深度值。
优势：适用于海量物体（如数万棵草）的实时遮挡判断。
实现：需结合Compute Shader和深度图处理，复杂度较高。

2. 小球运动速度太快击穿墙壁，有什么解决方法吗？

方案	精度	性能开销	适用场景
连续动态碰撞检测	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	子弹、高速飞行物
射线预检测	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐	玩家角色移动
减小Fixed Timestep	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	中低速物体
预测物理	⭐⭐⭐	⭐⭐	竞技游戏（预判反弹）
增大碰撞体厚度	⭐⭐	⭐	静态场景优化

a. 调整碰撞检测模式

为小球的Rigidbody组件设置更高精度的碰撞检测模式：

连续碰撞检测（Continuous）：适用于中高速物体，但性能开销中等。

GetComponent<Rigidbody>().collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode.Continuous;

连续动态碰撞检测（Continuous Dynamic）：针对高速运动物体（如子弹），精度最高但性能消耗最大。

GetComponent<Rigidbody>().collisionDetectionMode = CollisionDetectionMode.ContinuousDynamic;

原理：默认的离散检测（Discrete）按固定时间步长采样位置，高速物体可能跳过碰撞体；连续模式通过插值预测路径，避免漏检。

b. 提高物理更新频率

减小Fixed Timestep值，增加物理模拟频率：

修改项目设置：Edit > Project Settings > Time > Fixed Timestep（默认0.02秒，改为0.01秒或更低）。
动态调整（根据帧率）：

void Update() {
    Time.fixedDeltaTime = Mathf.Lerp(0.02f, 0.005f, Mathf.InverseLerp(30, 60, Time.frameRate));
}

原理：更短的步长意味着单位时间内更多次碰撞检测，减少单步位移过大导致的穿透。

c. 预检测与运动约束

射线预检测：在移动前向运动方向发射射线，若前方有墙体则阻止移动：

void Move() {
    Vector3 moveDir = transform.forward * speed * Time.deltaTime;
    if (!Physics.Raycast(transform.position, moveDir, moveDir.magnitude, wallLayer)) {
        transform.Translate(moveDir);
    }
}

预测物理：计算下一帧位置并提前检测碰撞：

void FixedUpdate() {
    Vector3 predictedPos = transform.position + _rb.velocity * Time.fixedDeltaTime;
    if (Physics.CheckSphere(predictedPos, 0.5f, wallLayer)) {
        _rb.velocity *= 0.5f; // 提前减速
    }
}

原理：主动预测运动轨迹，提前规避碰撞。

d. 优化碰撞体设计

增大墙体厚度：薄墙体更容易被穿透，增加Collider尺寸（如从0.1单位增至0.5单位）。
使用复合碰撞体：为墙体添加多个重叠的简单碰撞体（如多个Box Collider），增加检测覆盖率。
简化碰撞形状：用Box/Capsule代替Mesh Collider，降低计算复杂度。

3. 射线检测碰撞物的原理是？

核心原理

射线（Ray）是从起点（Origin）沿方向（Direction）无限延伸的虚拟直线，通过与场景中的碰撞体（Collider）相交实现物理检测。

射线（Ray）

由起点（origin: Vector3）和方向（direction: Vector3）定义的无限长直线
示例：Ray ray = new Ray(Vector3.zero, Vector3.forward);
方向向量需标准化（direction.normalized），否则检测结果可能异常

碰撞检测

存储碰撞信息：交点坐标（point）、碰撞物体（collider）、距离（distance）、表面法线（normal）
射线与场景中带Collider组件的物体求交，返回碰撞信息RaycastHit
无Collider的物体无法被检测到（面试高频考点）

起点 (Origin) → 方向 (Direction) → 碰撞体 (Collider)

| |

Vector3坐标标准化向量（需调用direction.normalized）

基础检测方法：`Physics.Raycast()`

maxDistance：射线最大长度（默认无限）
layerMask：层级过滤（仅检测指定层，大幅提升性能）

if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit hit, maxDistance, layerMask)) {
    // hit.collider：命中碰撞体
    // hit.point：命中点坐标（世界空间）
    // hit.normal：命中表面法线（用于反弹计算）
}

摄像机到鼠标的射线

原理：将屏幕坐标转换为世界空间射线

摄像机 → 屏幕点击位置 → 3D物体

void Update() {
    if (Input.GetMouseButtonDown(0)) {
        Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
        if (Physics.Raycast(ray, out hit)) {
            Debug.Log("点击物体：" + hit.collider.name);
        }
    }
}

实战

射击游戏命中判定

void Fire() {
    Ray ray = new Ray(gunMuzzle.position, gunMuzzle.forward);
    if (Physics.Raycast(ray, out hit, 100f, enemyLayer)) {
        hit.collider.GetComponent<Enemy>().TakeDamage(10);
    }
}

优化点：

使用enemyLayer过滤非敌人物体
预存枪口位置避免每帧计算gunMuzzle.position

角色地面检测

技巧：短距离检测（如0.1m）解决快速移动时的漏检问题

角色底部 → 向下短射线（0.1m） → 地面

bool isGrounded = Physics.Raycast(
    transform.position, 
    Vector3.down, 
    groundCheckDistance, 
    groundLayer
);

视线遮挡判断（AI逻辑）

考点：方向向量标准化 + 距离精确计算

bool CanSeePlayer() {
    Vector3 dir = (player.position - transform.position).normalized;
    return !Physics.Raycast(transform.position, dir, dir.magnitude, obstacleLayer);
}

穿透检测（如狙击枪穿墙）

RaycastHit[] hits = Physics.RaycastAll(ray, maxDistance);
Array.Sort(hits, (a,b) => a.distance.CompareTo(b.distance)); // 按距离排序

零GC优化（高频检测场景必用）

RaycastHit[] results = new RaycastHit[10]; // 预分配数组
int hitCount = Physics.RaycastNonAlloc(ray, results, maxDistance);

体积检测解决漏检

球形检测：Physics.SphereCast(origin, 0.5f, direction, out hit)
盒形检测：Physics.BoxCast(center, halfSize, direction, out hit)

面试题​

1. 如何检测物体是否被其他对象遮挡？​

a. 射线检测法（Raycast）​

b. 渲染器回调（Renderer Callbacks）​

c. 视锥体与包围盒检测​

d. 高级遮挡剔除技术​

2. 小球运动速度太快击穿墙壁，有什么解决方法吗？​

a. 调整碰撞检测模式​

b. 提高物理更新频率​

c. 预检测与运动约束​

d. 优化碰撞体设计​

3. 射线检测碰撞物的原理是？​

核心原理​

基础检测方法：**Physics.Raycast()**​

摄像机到鼠标的射线​

实战​

射击游戏命中判定​

角色地面检测​

视线遮挡判断（AI逻辑）​

穿透检测（如狙击枪穿墙）​

零GC优化（高频检测场景必用）​

体积检测解决漏检​

面试题