这篇文章的核心思路是以内存换 CPU,通过预计算或替代算法来降低 Raycast 在运行时的消耗。

Raycast 的典型应用场景

物理 Raycast 在游戏开发中应用广泛,常见于碰撞检测和角色运动合法性验证。本文以角色运动为例,分析优化思路与具体方案。

2D 角色运动的阻挡判断

2D 场景下角色运动相对简单,可以用像素格子的方式判定移动合法性。如果需要更精确的结果,则采用数学运算处理空间重叠,或直接调用物理引擎提供的场景查询接口来判断目标位置是否可达。

3D 角色运动的处理方式

3D 场景通常结合牛顿力学与物理场景查询:牛顿力学负责计算目标位移点,场景查询负责判断该点是否可达。此外,射线检测还可用于让角色 Y 坐标与地面保持贴合。在实践中,Raycast 的调用占比往往相当高,因此针对这一场景提出以下两个优化方案。

优化方案

方案 1:寻路算法替代 Raycast

通过寻路算法预先确认目标是否可达,并计算路径。在可达的前提下,只需做距离判定——若距离在容错范围内,即可等效替代 Raycast 的做法,从而减少物理查询次数。

方案 2:格栅化静态查询数据(O(1) 查询)

这一思路与高度图类似。在预处理阶段,除了烘焙物理场景信息,还可以预先 bake 出 Raycast 的静态数据图。运行时只需根据坐标查表,即可得知该点是否可达,查询复杂度为 O(1)。由于需要消耗一定内存,这种方法在内存资源充裕的服务端更为适用。

组合优化思路

上述方案也可以与其他技术结合,构成更完整的解决方案。例如,引入 AOI(Area of Interest)和遮挡剔除的思想,可以进一步减少物理运算的触发频率。

具体而言,场景中除了静态阻挡,还存在运行时动态产生的阻挡。可以利用剔除思想,判断当前角色范围内是否存在需要进行物理查询的情况,从而在静态预计算方案无法覆盖时按需补充物理查询,以达到整体性能优化的目的。