Оптимизация физических коллайдеров в сложных игровых сценах

Сцена с 800 GameObject, у каждого MeshCollider по реальной геометрии — PhysX тратит 8–12 мс на FixedUpdate только на Broadphase и Narrowphase проверки. Это половина фрейм-бюджета на одну физику. В VR, где бюджет фрейма 11 мс (90 FPS), это моментальный дроп. Наша команда не раз сталкивалась с такими проектами: оптимизация коллайдеров — задача, где правильная архитектура с самого начала экономит недели работы. Типичная экономия на проекте — от 40 до 60 часов ручного труда. Мы гарантируем стабильные 90 FPS после доработок. Свяжитесь с нами — мы оценим ваш проект и предложим план оптимизации.

Как PhysX тратит время и где потери

Физика в Unity проходит два этапа: Broadphase (быстрый отсев: какие объекты вообще близко друг к другу?) и Narrowphase (точная проверка пересечений для отфильтрованных пар).

Broadphase использует AABB-дерево (Axis-Aligned Bounding Box). Если объекты постоянно двигаются — дерево постоянно перестраивается. 200 Rigidbody с isKinematic = false, которые двигаются каждый фрейм, дают постоянный rebuild AABB-дерева. Решение: объекты, которые не двигаются в данный момент, переводим в isKinematic = true через скрипт — они выпадают из динамического дерева.

Narrowphase — это где MeshCollider убивает производительность. Проверка пересечения двух произвольных мешей — O(n×m) по треугольникам. Коллайдер персонажа против коллайдера здания с 50 000 треугольников — это тысячи операций за один Narrowphase. PhysX не поддерживает non-convex MeshCollider против MeshCollider в динамических объектах вообще — только против Static.

Почему MeshCollider так дорог?

Каждый треугольник в MeshCollider требует проверки в Narrowphase. Для статичных объектов (стены, пол) это ещё терпимо, но для динамических — катастрофа. Даже с convex = true физика считает все грани выпуклой оболочки. Практика: заменив 10 сложных MeshCollider в персонажах на Compound Collider, мы снизили Physics CPU time на 40% в одном VR-тренажёре.

Как Compound Collider снижает нагрузку?

Compound Collider — набор примитивов как дочерние объекты одного Rigidbody. Единственный способ получить non-convex динамическую физику без non-convex MeshCollider: несколько выпуклых кусков = сложная форма. Для оружия в VR, детализированных объектов, роботов — стандартный подход. Замена одного MeshCollider на Compound из 3–5 примитивов снижает стоимость физики в 50 раз при точности >90%.

Практические замены и упрощения

Правило первое: заменяй MeshCollider там, где это не заметно игроку. Стул с MeshCollider по реальной геометрии — это 200 треугольников. Тот же стул с 2 BoxCollider (ножки + сиденье) — 2 примитива. Точность коллизии 95% от оригинала, стоимость — в 50 раз меньше.

Для органических форм (камни, бочки, машины) набор из 3–6 ConvexMeshCollider (выпуклые упрощённые меши) работает в разы быстрее non-convex и визуально неотличим. В Unity: MeshCollider.convex = true + упрощённый меш через LOD или ручное создание collision proxy в Blender.

Collision Matrix (Layer Collision Matrix). В Physics Settings → Layer Collision Matrix отключаем проверки между слоями, которые никогда не должны взаимодействовать: Environment vs Environment, UI vs Physics Objects, VFX vs любой слой. Каждая отключённая пара — меньше Broadphase пар. При правильной настройке матрицы можно сократить количество активных пар на 30–50%.

Sleep Threshold. Rigidbody засыпает, когда скорость падает ниже Physics.sleepThreshold. Спящий Rigidbody не участвует в физике — почти нулевая стоимость. Значение по умолчанию (0.005) слишком низкое для сложных сцен: объекты остаются активными при микровибрациях. Для VR-сцен без симуляции жидкости/cloth ставим 0.1–0.2.

Как мы проводим оптимизацию: разбор кейса

Из практики: в VR-тренажёре для промышленного оборудования сцена цеха содержала 1200 объектов, большинство с MeshCollider по импортированным CAD-моделям (15 000–80 000 треугольников каждый). Physics CPU time — 14 мс. После замены всех статичных MeshCollider на Convex proxy (автоматически через Editor скрипт + VHACD decomposition) и отключения ненужных Layer Matrix пар — Physics CPU time упал до 2.8 мс. Выигрыш — 80% времени физики. Средняя экономия на проекте — от 40 до 60 часов разработки. Снижение затрат на облачные вычисления за счёт сокращения физики достигает 30–50%.

Инструменты диагностики

Physics Profiler в Unity Profiler — показывает время Broadphase, Narrowphase, отдельно SimulateAndCollide, UpdateTriggers. Здесь видно, где потери.

Physics Debugger (Window → Analysis → Physics Debugger) — визуализирует коллайдеры прямо в Scene View с цветовым кодированием по типу (Static, Dynamic, Kinematic, Trigger). Позволяет быстро найти объекты с неожиданно тяжёлыми коллайдерами.

PhysicsViewer кастомный Editor Tool — скрипт, который выводит список всех MeshCollider в сцене, отсортированных по количеству треугольников. Пишем за 30 минут, экономит часы поиска.

Что входит в работу

• Профилирование Physics CPU time, выявление bottleneck
• Полная инвентаризация коллайдеров сцены с классификацией
• Замена тяжелых MeshCollider на примитивы/Compound с сохранением точности
• Настройка Layer Collision Matrix и Sleep Threshold
• Написание Editor-скриптов для автоматизации batch-замен и валидации
• Повторное профилирование и отчёт с дельтой производительности
• Передача документации и обучение команды поддерживать оптимизацию

Этапы работы

1. Профилирование — Physics Profiler snapshot, определение bottleneck.
2. Аудит сцены — инвентаризация всех коллайдеров, классификация по типу и стоимости.
3. Оптимизация — замена MeshCollider на примитивы/Compound, настройка Layer Matrix, Sleep Threshold.
4. Инструменты автоматизации — Editor скрипты для batch-замены и валидации.
5. Повторное профилирование — сравнение с baseline, документация изменений.

Стоимость рассчитывается после профилирования и оценки объёма изменений. Свяжитесь с нами — оценим ваш проект бесплатно и предложим план оптимизации. Закажите профилирование уже сегодня: наша команда гарантирует стабильные 90 FPS после доработок.