概要
以下の gif は、床にボールが衝突したら名前と時間をログに出力する検証動画です。
青いボールが先に衝突していますが、赤いボールのログが先に表示されています。また、どちらのボールも同時刻に衝突した事になっています。
これは、OnCollisionEnter, OnTriggerEnter が距離に関係なく処理順で呼ばれているためです。
大抵の場合は問題ありませんが、レースゲームのゴール等がこれでは困ります。
そこで、衝突・通過した時間を正確に計算できる関数を作成しました。
修正点や改良案などがありましたら、コメントをいただけると助かります。
コード
お手持ちの Vector3Util クラスに追加してご利用ください。
using System;
using UnityEngine;
namespace Utility
{
public static class Vector3Util
{
public static Vector3 PerpendicularFootPoint(Vector3 a, Vector3 b, Vector3 p)
{
Vector3 ab = (b - a).normalized;
float k = Vector3.Dot(p - a, ab);
return a + k * ab;
}
public static float InverseLerp(Vector3 from, Vector3 to, Vector3 t)
=> InverseLerpUnclamped(from, to, PerpendicularFootPoint(from, to, t));
public static float InverseLerpUnclamped(Vector3 from, Vector3 to, Vector3 t)
{
var fromDistance = (from - t).magnitude;
if (fromDistance == 0f) return 0f;
var toDistance = (to - t).magnitude;
if (toDistance == 0f) return 1f;
return fromDistance / (fromDistance + toDistance);
}
public static double CollisionTime(ContactPoint contact, Vector3 pos, Vector3 prevPos, Vector3 prevPrevPos, double? time = null, float? deltaTime = null)
{
deltaTime ??= Time.fixedDeltaTime;
var virtualPos = prevPos - contact.impulse * deltaTime.Value;
var contactOffset = contact.thisCollider.ClosestPoint(contact.point + pos - prevPrevPos) - pos;
var beforePoint = prevPrevPos + contactOffset;
var afterPoint = virtualPos + contactOffset;
var deltaRatio = InverseLerp(afterPoint, beforePoint, contact.point);
return (time ?? Time.fixedTimeAsDouble) - deltaTime.Value * deltaRatio;
}
public static double ClosestTime(Collider thisCollider, Collider otherCollider, Vector3 pos, Vector3 prevPrevPos, double? time = null, float? deltaTime = null)
{
var closestPoint = otherCollider.ClosestPoint(prevPrevPos);
var contactOffset = thisCollider.ClosestPoint(closestPoint + pos - prevPrevPos) - pos;
var beforePoint = prevPrevPos + contactOffset;
var afterPoint = pos + contactOffset;
var deltaRatio = InverseLerp(afterPoint, beforePoint, closestPoint);
return (time ?? Time.fixedTimeAsDouble) - (deltaTime ?? Time.fixedDeltaTime) * deltaRatio;
}
}
}
使い方
OnCollisionEnter ではCollisionTime()を使用します。
引数にはContactPoint, 現在の座標、1フレーム前と2フレーム前の座標を入れてください。
ContactPoint がよく分からなければ、とりあえずcollision.GetContact(0)で大丈夫です。
OnTriggerEnter ではClosestTime()を使用します。
引数には自分と相手のコライダー、現在の座標、2フレーム前の座標を入れてください。
2フレーム前の座標が必要な理由は、接点が衝突・通過する前の座標を利用するためです。
OnCollisionEnter, OnTriggerEnter は衝突・通過した次のフレームで呼ばれるので、1フレーム前の座標だけでは足りません。
仕組み
通過直前から通過直後の長さに対して、通過地点から通過直後の長さの割合を計算します。
現在の時間から割合の分だけ時間を引けば、通過時の時間が求められます。
衝突時間を求める際は、通過直後の座標を予想して利用します。
サンプル
検証に使ったコードを改良して、正確な衝突時間を表示するサンプルを作りました。
0.000001m の差でも正確な時間が出せます。
OnCollisionEnter, OnTriggerEnter のどちらでも同じ値が出せます（要検証）。
コード
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using UnityEngine;
public class NewBehaviourScript : MonoBehaviour
{
private static List<(string name, double time)> enterList = new();
/// <summary>
/// 値が変動し続けるので、キャッシュして使用
/// </summary>
private static double fixedTimeAsDouble;
Rigidbody rb;
Collider thisCollider;
Vector3 prevPos, prevPrevPos;
private void Start()
{
rb = GetComponent<Rigidbody>();
thisCollider = GetComponent<Collider>();
}
private void FixedUpdate()
{
if (enterList.Count > 0)
{
foreach (var item in enterList.OrderBy(e => e.time)) Debug.Log($"{item.name} : {item.time}");
enterList.Clear();
}
prevPrevPos = prevPos;
prevPos = rb.position;
fixedTimeAsDouble = Time.fixedTimeAsDouble;
}
private void OnCollisionEnter(Collision collision)
{
enterList.Add((name, Vector3Util.CollisionTime(collision.GetContact(0), rb.position, prevPos, prevPrevPos, fixedTimeAsDouble)));
}
private void OnTriggerEnter(Collider other)
{
enterList.Add((name, Vector3Util.ClosestTime(thisCollider, other, rb.position, prevPrevPos, fixedTimeAsDouble)));
}
}
参考文献