破坏系统

全库目录221

本文目录19

一堵墙受到撞击以后，裂缝出现并不意味着整堵墙都应变成独立碎块。仍然连接地基的部分需要留在原处，脱离的部分需要得到质量、碰撞和速度，通道是否打开还必须与玩法判定一致。破坏系统把这些变化组织成一次从资产连接到物理状态的转换。

本文采用预切分刚体模型：碎块形状在离线阶段确定，运行时只改变连接和组合。伤害分配使用明确的教学规则；它便于复现断裂顺序，材料的真实断裂与应力传播由专门模型处理。

碎块资产与连接

几何分区

预切分资产保存每块的封闭表面、局部变换、碰撞凸包、质量、质心和关于自身质心的惯性张量。质量可由密度乘体积得到，空洞和不同材料分别积分。渲染网格负责断面外观，碰撞形状负责接触，二者通过同一碎块编号关联。

一种离线切分方法是给定种子点，对每对种子构造等距平面，把原物体裁到离某个种子最近的一侧。保留下来的区域形成该种子的 Voronoi 单元。裁面补成封闭断面后，才可计算体积和碰撞。种子落在薄壁附近时会生成很薄的碎块；资产步骤据厚度、体积和凸包误差筛掉退化结果，并重新生成相邻关系。本文以通过这些检查的预切分资产为输入，参考程序只处理它的数值和拓扑。

黏结与支撑

把碎块编号作为节点，相接触的断面作为无向黏结边。边保存两端编号、断面中心、法线、面积和剩余强度。几何接近本身不足以定义连接：两块相邻但可独立滑动的部件，应由资产明确决定是否黏结。

支撑集合记录与世界固定的节点。节点0固定、连接为0—1—2时，节点1和2都通过连接链获得支撑。固定性属于整个连通分量；只检查碎块自身是否标记固定，会错误地让节点1和2掉落。NVIDIA Blast 的支持图同样用未断连接确定分组，并允许连接到世界；具体资产层次与本文的平面图模型分别定义。

冲击与断裂

径向伤害分配

事件接纳时冻结当前拓扑版本、世界撞击点与各簇姿态。完整黏结的两端属于同一簇，其离线断面中心先转换成该簇局部坐标，再由该簇当前变换送到世界空间，与撞击点求距离。整件资产尚未分裂时也可把撞击点变回统一资产坐标；多个动态簇分别运动后，各簇使用自己的变换。设半径为R、距离为d，径向权重取：

$w_i=\max(0,1-d_i/R),\qquad \Delta h_i=D\frac{w_i}{\sum_j w_j}.$

事件接纳先检查R为正有限数、D为非负有限数，边强度和位置也必须有限；R为零的点伤害需要另定义命中边规则，不能代入本式。D和剩余强度h使用同一套游戏伤害单位，距离和R使用米。D是事件携带的损伤预算，既不代表牛顿，也不直接代表焦耳。若希望由冲量产生损伤，项目需给出有单位的材料映射并单独校准；参考实现直接接收D。

接纳记录保存本次各候选边ID、距离和对应拓扑版本。比如某簇整体平移10米，撞击点也在其新位置附近，按原始资产变换测距会错误地把附近黏结排除。异步准备与容量等待期间沿用已记录的距离，不随簇后来移动重新定位同一次撞击；重复事件仍返回原登记结果。批次按稳定事件顺序处理，前一事件已经断开的边从后一事件的有效集合中去掉，再按上述权重规则归一化剩余权重。

分母只累计仍完整且位于半径内的连接。分母为零时事件不改变连接；否则把每条连接更新为max(0, h - Δh)。某条连接扣到零以后，超出的损伤在本规则中耗散，保留的预算也不会再次分配，所以一条很弱的连接不会把剩余损伤反复传给其他连接。

例如两条边的强度为10和4，到撞击点的距离为0米和1米，R为2米、D为6。权重为1和0.5，损伤分别为4和2，剩余强度得到6和2。再施加一次参数相同、编号不同的事件，结果为2和0，第二条边断裂。由此可以沿事件记录重算断裂时刻；若直接按碎块到撞击点的距离删掉节点，就会丢失这条累积过程。

这个模型没有解算弯矩、应力集中或裂纹尖端。悬臂远端受力是否导致根部断裂，必须由应力模型向对应黏结写入损伤，单靠局部径向距离推不出来。Blast 将材料损伤函数交给使用者定义；本文的权重是独立教学选择。

支撑传播

同一物理步中的伤害先批量写回，再移除所有剩余强度为零的边。从每个尚未访问的节点开始，用栈遍历有效邻居，收集一个连通分量。分量与支撑集合相交则保持固定，否则成为动态簇。每个节点和边只需访问常数次，全图重算为O(V+E)。

text

for each unvisited node:
    stack = [node]; group = {}
    while stack is not empty:
        v = pop(stack)
        if v is visited: continue
        mark v visited; add v to group
        push all neighbors joined to v by intact bonds
    supported = group intersects support_nodes
    emit(group, supported)

把上一节两条边依次映射为0—1和1—2，节点0固定。第一次伤害后图仍连通，三块都留在固定簇；第二次伤害后形成{0,1}和{2}，只有2激活。如果另有完整边0—2，那么断开1—2仍不会使节点2脱落。这条反例说明断裂边数不能直接决定新刚体数。

动态簇内再次断裂时，也对该簇的当前连接求分量。已经激活的节点不能再作为固定支撑；固定支撑集合与物体的动态状态必须在同一版本下读取。图版本用于防止上一帧的分组任务覆盖最新伤害结果。

动态簇重建

质量与惯性

一个脱落分量可以先作为包含多个碰撞子形状的复合刚体，连接继续断裂后再分开。设各块质量为m、世界质心为c，则簇质量和质心为：

$M=\sum_i m_i,\qquad c=\frac{\sum_i m_i c_i}{M}.$

惯性必须关于新的簇质心计算。先把每块自身惯性张量旋转到同一坐标系，再使用平行轴定理：

$I=\sum_i\left(R_i I_i R_i^T+m_i\left[(r_i\cdot r_i)\mathbf1-r_i r_i^T\right]\right),\qquad r_i=c_i-c.$

两个块沿X轴放置，质量分别为1和3千克，质心位置为0和2米，自身绕Z惯性分别为1/6和1/2千克·平方米。簇质心为1.5米，绕Z惯性为1/6 + 1×1.5² + 1/2 + 3×0.5² = 11/3。直接相加两个自身惯性只得到2/3，漏掉质心偏移后，同样扭矩会产生过大的角加速度。

碰撞子形状沿用资产凸包；设簇的局部到世界旋转为R_c，它们相对簇质心的局部位置写为R_cᵀ(c_i - c)，局部旋转为R_cᵀR_i。当簇坐标轴与世界一致时，位置才简化为c_i - c。例如簇绕Z旋转90°，世界偏移(1,0,0)在簇局部应为(0,−1,0)；直接保存世界偏移会让碰撞子形状多转90°。重设质心以后若仍沿用原来的局部偏移，碰撞就会整体错位。运行时重新生成凸包会改变形状和质量分布，因此需要同步重算这些量。

质量坐标与刚体接口

计算结果进入刚体之前，先固定质量坐标系。上式中的质心和旋转均在世界空间，因此得到的是世界惯性张量I_world。簇坐标轴为R_c时，簇局部张量为I_local = R_cᵀ I_world R_c。例如局部张量为diag(1,2,3)，簇绕Z轴旋转90°后，世界张量为diag(2,1,3)；把世界对角值直接作为局部惯量，会交换物体两个轴的转动响应。

接收完整局部张量的求解器直接使用I_local。PhysX的setMassSpaceInertiaTensor接收质量主轴上的三个主惯量，因此还要把对称张量分解成I_local = Q Λ Qᵀ，其中Q的列为正交主轴，Λ为对应主惯量；调整轴符号使Q为右手旋转，成对保存轴与特征值。以簇质心为刚体原点时，质量局部姿态为平移零、旋转Q，碰撞子形状仍使用前述簇局部坐标。设置质量、质量局部姿态和主惯量后，再设置速度。若刚体原点另选位置，质量局部姿态的平移还要包含该原点到质心的局部偏移。

资产准备阶段检查质量为正有限、惯性对称且主惯量为正有限，并检查重建张量与输入的误差。退化碎块返回准备失败，不能把零惯量当作普通动态物体参数提交。主惯量重复时主轴可以不唯一，正确性由重建出的张量决定；保存确定的基底选择便于重放对照。以上质量接口见PhysX PxRigidBody。

速度场与冲量

切分瞬间，原刚体中心为c₀、线速度为v₀、角速度为ω。新簇中心处的速度由刚体速度场给出：

$v=v_0+\omega\times(c-c_0).$

新簇继承ω，之后分别积分。以上述新簇为例，原中心X为0，沿Y速度为1米/秒，绕Z角速度为2弧度/秒。偏移为1.5米，叉积增加Y速度3米/秒，新簇Y速度为4米/秒。把每块都赋成v₀，会抹掉旋转贡献。

仅改变分组时，这种赋值保持原速度场。若要加入爆炸冲量J，则另外计算Δv=J/M，作用点p产生的角速度增量为I⁻¹((p-c)×J)。冲量只能进入动力学一次；若碰撞求解器已将接触冲量计入原刚体速度，再把同一个J施加给新簇，就会重复加速。

物理提交与失败恢复

物理世界在安全同步点提交替换。先按新分组准备刚体、子形状、质量和速度；准备失败时保留原表示与待处理事件。全部准备成功后，停用旧刚体及其碰撞，注册新刚体，更新节点到刚体的归属，最后发布新的拓扑版本。渲染与玩法查询在这个版本上切换。

这次提交对外应表现为一个完整状态。若新旧碰撞同时参与一次求解，相同表面会生成重复接触；若先移除旧碰撞却没有准备好新碰撞，角色会在空档穿墙。引擎适配层负责把这些操作放进物理系统允许的写入阶段，CPU图算法本身不能证明接入时序正确。

事件接纳与候选准备

事件接纳先以(资产实例,事件编号)查询待处理表与已应用表，检查与入队在同一模拟提交入口串行执行。同ID同参数已经待处理时返回原暂缓状态，不再加入第二份损伤；已经应用时返回对应版本；同ID不同参数直接拒绝。准备失败保留原待处理身份与参数，重试仍引用它，不能另建一份相同编号的候选。

损伤写回、分组和刚体替换共享一份候选版本。先复制当前连接强度与节点归属，在候选版本上按稳定事件顺序扣减损伤、求分量和准备物理对象，权威查询仍读取旧版本。准备失败则丢弃候选物理对象、保留事件待重试，当前图和碰撞都不变；不能先把图公布为已开门，再保留堵门的旧碰撞。

安全点提交

准备任务只预建几何、质量和节点归属；动态旧簇在此期间仍会移动，因此它保存的世界姿态与速度不能直接用于提交。到安全物理写入阶段时再次核对基础拓扑版本仍匹配，并从旧簇当前姿态重建各新簇世界质心、形状变换，再用该时刻的v₀和ω继承速度。预建质量保存在簇局部坐标，提交时沿用局部主惯量与质量姿态；需要计算世界角速度增量时，以提交时的R_c重建I_world=R_c I_local R_cᵀ，再与世界冲量和力臂相乘。旧簇在等待期间转过90°时，准备时保存的世界惯性已经过期，不能与新世界力臂混用。提交前待施加的独立爆炸冲量也按事件编号核对是否已进入旧簇，避免重复施加。版本匹配后，才完成旧表示停用、新表示注册、节点归属替换，并把事件编号登记为已应用；全部更新作为一个物理场景提交点对外可见。

若准备期间又到达新伤害，排队进入下一候选批次，旧异步分组不覆盖新版本。

失败恢复

无法让场景内部失败回滚的宿主先完成容量与资源预留，提交只执行已准备好的不失败操作；可见提交阶段仍可能失败时，保存替换清单并在恢复阶段恢复整套旧表示，期间暂停查询与求解。

对外广播只有已提交事件，接收端重复编号返回已有版本。断边事件到达但刚体准备失败，不提前确认成功，也不永久消耗事件编号；否则重试会被去重层丢弃。图状态、物理表示与事件登记的提交顺序因此属于同一个机制，连通算法算对不能证明这次交接正确。

预算与生命周期

预算先区分承担玩法的障碍和只影响外观的细碎片。前者在权威逻辑中保留碰撞身份，后者可以使用粒子。假设脱落分量有20个碎块、预算只允许4个动态刚体，可以把每个连通分量作为一个复合体；如果仍超过预算，就保留明确的粗碰撞代理，并用渲染碎片表现细节。

代理的误差需要与玩法一起定义。例如门洞宽度决定玩家能否穿过，代理必须保留该通道，不能用包住整个门框的单个凸包封死它。若任意合并无法满足误差约束，就延迟装饰碎片激活，将预算留给关键碰撞。预算筛选依据稳定编号和显式优先级，避免同一事件在不同机器上得到不同通道。

一个可以直接执行的预算规则先把分量分为关键碰撞与装饰两组，关键性由资产玩法标签和当前任务通道共同判定。每个关键分量沿用原碎块凸包组成复合刚体，每个分量占一个刚体槽；按稳定编号全部预留后，剩余槽再按装饰分量体积从大到小分配，体积相同按编号排序。没有槽的装饰分量只生成无权威碰撞的渲染碎片。20个碎块若仍组成4个关键连通分量，4槽即可保留完整动力学；若已经形成5个关键分量，4槽无法同时满足这个要求。

粗代理由资产预先保存的若干凸子形状组成，并登记允许替换的节点集合与玩法空间误差；候选分量必须恰好匹配其节点集合才可采用，代理子形状不能跨过已断开的关键通道。门框代理保留左右柱和横梁三个子形状，不能取整框的凸包。代理通过对应主问题的角色胶囊通道查询和交互射线检查后，才进入可用目录；运行时只检查集合与误差契约，不临时猜一个包围盒。代理减少形状数量，并不自动减少互相独立的刚体数。关键分量仍超过槽数时，本次拓扑提交保持旧版本、事件进入有界等待队列并返回暂缓结果，待回收或增加预算后重试；队列满则拒绝新破坏请求。这样容量不足表现为明确的失败或背压，不会让拓扑已经断开、关键碰撞却被悄悄丢弃。

动态碎片速度持续低于睡眠阈值后可进入休眠；静止不等于可以删除。回收前先确认它已经退出权威碰撞与交互查询，再释放渲染和物理资源。复用对象池槽位时增加代次，异步任务必须同时匹配槽位和代次，才能写入当前碎片。

权威事件与重放

联网破坏以权威端的图状态为准。事件包含资产实例、事件编号、拓扑版本、损伤参数以及最终断裂边或分组结果。接收端先检查事件编号，重复事件不再扣强度；版本连续时应用，版本缺口则请求快照或等待缺失事件。按“收到一次就扣一次”处理重传，会让同一次撞击造成多次断裂。

重放从资产初始强度与支撑开始，按已记录顺序应用事件。采用断裂边列表可直接复现拓扑；采用浮点损伤参数时，还要固定运算规则和排序，否则阈值附近可能出现分歧。物理接触的轨迹可以采用状态校正，拓扑一致性与刚体轨迹一致性分别验证。

只显示破坏结果的客户端可以消费断边与分组，但继续计算伤害的恢复端需要完整的剩余强度。强度10降到6时拓扑没有变化；恢复成10后再扣7会保留连接，正确的6再扣7则断裂。因此可继续模拟的快照保存资产版本、实例身份、提交序号、每条边剩余强度、支撑集合、节点归属及同一物理边界的簇姿态和速度。没有断边的损伤提交也推进状态序号，不能仅靠拓扑变化编号识别它。

本页的恢复路线保存每次提交后被修改边的绝对剩余强度，以及相应分组和事件回执。恢复先装入快照，再按连续提交序号应用后续记录；序号缺口停止推进并补取记录，相同序号校验内容后跳过。绝对值写入避免重传再次扣损伤。若采用从原始事件重新计算的另一条路线，记录还必须包含接纳时冻结的边距离和稳定事件顺序，不能用恢复时的新姿态重新测距。

待处理事件与已提交回执分别恢复。待处理记录保存原事件身份、参数、冻结距离及顺序，在恢复出的当前图上重新准备；已提交事件直接返回原回执。物理对象从已提交状态重建，准备完成前暂停查询和求解，再从明确的物理边界继续积分。提交状态、事件回执与恢复日志必须共同持久化，或全部纳入宿主的同一耐久提交协议；仅广播断边不承担这份恢复职责。

实现与验证

参考实现使用Python标准库，包含径向伤害、连通分量和沿X轴分布的平面刚体簇计算。它接收有效节点编号和非负有限损伤数据；完整三维张量、凸包创建和物理事务由目标工程提供。

powershell

python 知识库/examples/retained_review/destruction/test_reference.py

2026-10-23本机执行6项测试通过，覆盖两次累积损伤、断边后的支撑分组、完整连接、质量与惯性以及速度继承。测试中的数值可按正文公式独立重算。固定回放还应加入替代连接、空影响半径、重复事件、激活失败、预算代理与回收代次场景。

引擎验证时先记录每次提交前后的节点归属、碰撞数量、质心和速度，再观察门洞与旋转碎块。单步检查旧碰撞停用和新碰撞启用是否属于同一提交；引擎导入、刚体激活、网络重放与性能测试尚未执行，CPU参考结果只支持上述数值和图关系。

参考资料

NVIDIA Blast 5.0.6：Introduction：资产、支撑图与用户定义损伤；2026-10-23复核。
NVIDIA Blast 5.0.6：SDK Documentation：低层与Toolkit层的物理、图形表示职责；2026-10-23复核。本文的伤害公式与激活协议为独立教学设计。