UPL7-1——Physics Debugger

Physics Debugger

Physics Debugger 是 Unity 提供的一个 物理系统可视化调试工具
它不会改变场景中的物理行为，而是通过图形化的方式把：

  • 碰撞体（Collider）
  • 刚体（Rigidbody）
  • 触发器（Trigger）
  • 关节（Joint）
  • 接触点（Contact）
  • 射线检测（Raycast）
  • 范围检测（Overlap）

等信息直观显示在 Scene 视图里

帮助开发者快速定位物理相关的问题，它严格来说并不是性能检测工具，而是用于定位物理碰撞表现问题的，比如：

  • 定位为什么碰撞没有触发
  • 为什么子弹打不中敌人
  • 关节为什么拉扯异常

等等问题的

点击工具栏 ——> Window ——> Analysis ——> Physics Debugger 即可打开相应窗口：

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初始 Physics Debug 窗口

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物理调试窗口中，主要由五部分组成：

  1. Info（信息）

    显示被选中物理对象（通常是 Rigidbody）的运行时物理属性
    用途：检查某个物体在运行时的物理状态是否正常，比如为什么这个刚体不动、为什么它抖动等等

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  2. Filtering（过滤）

    控制哪些物理对象会在 Scene 视图中显示
    用途：当场景里物体太多时，只显示与调试相关的碰撞体/刚体，避免视图杂乱

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  3. Rendering（渲染）

    调整物理调试可视化的显示方式
    用途：让调试显示更清晰。例如在复杂场景中，给不同对象分配不同颜色

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  4. Contacts（联系方式）

    显示物体之间的物理接触信息
    用途：调试 碰撞为什么没有触发、为什么会穿模、为什么弹力怪异，能看到碰撞点在哪里、法线指向哪里

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  5. Queries（查询）

    可视化物理查询操作
    用途：调试射线、范围检测逻辑是否正常，比如子弹打不中敌人，是因为 Raycast 没命中还是方向错了的问题

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调整了上边页签的数值后，点击右侧的 Reset 即可重置参数

打开 Physics Debugger 后，Scene 中会出现 Physics Debug 的小窗口，它是 Scene 窗口里 Physics Debugger 的浮动工具栏
它提供了几个快速开关，主要用于控制物理调试可视化的显示内容

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  1. Collision Geometry（碰撞几何体）

    作用：是否在 Scene 视图中绘制 碰撞几何体（Collider） 的可视化，勾选时会显示 各种碰撞器 的线框和形状轮廓
    主要用于检查物体的 物理碰撞体和视觉模型是否对齐，排查看起来模型碰到了，但物理没碰到的问题

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  2. Mouse Select（鼠标选择）

    作用：勾选后，你用鼠标点击某个物体时，会在 Scene 视图里给出 颜色高亮，方便我们通过鼠标选择更直观的观察对象

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Info（信息）页签

显示被选中物理对象（通常是 Rigidbody）的运行时物理属性
用途：检查某个物体在运行时的物理状态是否正常，比如为什么这个刚体不动、为什么它抖动等等

当你未选择任何对象时会显示：

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当没有选择任何对象时会提示： 选择一个带有 Rigidbody​（刚体）或 ArticulationBody​（关节体）组件的 GameObject，以显示它的相关信息

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  • Number of items per row（每行项目数）： 设置调试信息在窗口中每行显示几个对象

  • Tracked objects（追踪对象）： 当前正在跟踪的物体数量

    点击 Clear locked objects 会将 Info 页签内当前锁定显示的对象清空

  • GameObject（游戏对象）： 被跟踪的具体对象，会显示对象名

  • Draw Gizmos for（绘制工具）： 决定在场景里为该对象绘制哪类辅助图形

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    • None： 不绘制额外辅助图形，只显示普通的物理可视化

    • Center Of Mass（质心）： 会在 Scene 视图中绘制一个小标记（通常是球或者十字），表示刚体的 质心位置

      质心不一定在几何中心，比如带有偏移 Collider 的物体，它的质心就可能偏移
      用于调试物体的旋转行为。刚体绕质心旋转，如果质心位置偏移不对，可能导致旋转怪异

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    • Inertia Tensor（惯性张量）： 会绘制一个类似“椭球”或三根轴线的图形，表示刚体的 惯性张量方向和大小

      惯性张量描述了物体对不同方向旋转的“抗拒程度”
      用于调试物体旋转时的动力学。如果你发现物体某个方向特别难旋转，可以用这个 Gizmo 检查惯性张量是不是和物体几何不匹配
      长轴易转，短轴难转

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  • 速度相关（Speed）

    • Speed（速度）： 物体的瞬时速度大小，单位为 m/s
    • Velocity (X/Y/Z)（速度）： 物体在世界坐标下的方向速度向量
    • Angular Velocity (X/Y/Z)（角速度）： 物体绕个轴的角速度向量，单位是 rad/s

  • 惯性张量相关（Inertia Tensor 衡量扭动物体有多难）

    • Inertia Tensor (X/Y/Z)（惯性张量）： 刚体在本地坐标系下的惯性张量分量，用来描述物体对旋转加速度的阻抗（系统对外部作用的反抗程度）。
    • Inertia Tensor Rotation (X/Y/Z)（惯性张量旋转）： 惯性张量的旋转方向，用四元数或欧拉角表示，定义了惯性张量相对刚体本地坐标的旋转。

  • 质心相关（Mass）

    • Local Center of Mass (X/Y/Z)（局部质心）： 刚体在自身局部坐标系下的质心位置。
    • World Center of Mass (X/Y/Z)（世界质心）： 刚体在世界坐标系下的质心位置。

  • 休眠状态和阈值（Sleep）

    • Sleep State（休眠状态）： 刚体当前是否处于睡眠状态

      • Asleep = 静止且不参与物理模拟
      • Awake = 活跃

    • Sleep Threshold（休眠阈值）： 当物体速度低于该阈值时，会进入睡眠状态

  • 限制参数

    • Max Linear Velocity：最大线性速度上限，超过会被截断，防止数值过大导致模拟不稳定。
    • Max Angular Velocity： 最大角速度上限

  • 求解器参数（Solver）

    • Solver Iterations（求解器迭代）： 物理解算迭代次数（用于处理碰撞和约束）。 数值越大精度越高，但性能开销更大。
    • Solver Velocity Iteration（求解器速度迭代）： 解算速度相关的迭代次数（影响摩擦、反弹等效果的精度）。

调试建议：

  1. 确定物体为啥不动

    主要看 Velocity（速度）、Sleep State（休眠状态）

  2. 排查旋转异常

    主要看 Angular Velocity（角速度）、Inertia Tensor （惯性张量）

  3. 排查穿透或弹力怪异

    主要看 Solver Iterations（求解器迭代）和下文的 Contacts（联系页签） 等等

Filtering（过滤）页签

控制哪些物理对象会在 Scene 视图中显示
用途：当场景里物体太多时，只显示与调试相关的碰撞体/刚体，避免视图杂乱

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  • Show Physics Scene（显示物理场景）： 选择要调试的 物理场景

    Unity 支持多物理场景（比如多线程模拟、子场景），这里可以切换

  • Show Unity Scene（显示Unity场景）： 选择对应的 Unity 场景（Scene）

    通常一个物理场景对应一个 Unity 场景

  • Show Layers（显示层级）： 根据 Layer 来过滤，只显示特定 Layer 的物理对象

    例如只显示 Player、Enemy

  • 按物体类别过滤

    • Show Static Colliders（显示静态碰撞器）： 显示静态碰撞体

      即显示无 Rigidbody​ 的 Collider，常见于地形、建筑

    • Show Triggers（显示触发器）： 显示触发器 Collider

      显示 isTrigger = true 的碰撞体

    • Show Rigidbodies（显示刚体）： 显示所有刚体

      显示带 Rigidbody 的物体

    • Show Kinematic Bodies（显示运动学刚体）： 显示运动学刚体

      显示 isKinematic = true​ 的 Rigidbody，
      它们不会受物理模拟影响，但能驱动物理

    • Show Articulation Bodies（显示关节体）： 显示 ArticulationBody 组件

      ​ArticulationBody 主要用于机器人/机械臂模拟

    • Show Sleeping Bodies（显示休眠的刚体）： 显示 睡眠中的刚体

      ​Rigidbody 处于 Sleep 状态，不再参与模拟

  • 按碰撞体类型过滤（Collider Types）

    • Show BoxColliders（显示盒装碰撞器）
    • Show SphereColliders（显示球状碰撞器）
    • Show CapsuleColliders（显示胶囊碰撞器）
    • Show MeshColliders (convex)（显示凸型的网格碰撞器）
    • Show MeshColliders (concave)（显示凹型的网格碰撞器，只能用于静态物体）
    • Show TerrainColliders（显示地形碰撞体）

  • Show None（一键取消选中所有，隐藏所有物理对象）

  • Show All（一键显示所有物理对象）

调试建议： 这个界面就是一个 物理可视化过滤器，让我们在复杂场景里筛选出想调试的部分

Rendering（渲染）页签

调整物理调试可视化的显示方式
用途：让调试显示更清晰。例如在复杂场景中，给不同对象分配不同颜色

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  • 颜色设置相关

    • Static Colliders（静态碰撞器）： 设置今天碰撞体显示颜色，即无刚体的碰撞器

    • Triggers： 设置触发器碰撞体（isTrigger = true）显示颜色

    • Rigidbodies： 设置普通刚体显示颜色

    • Kinematic Bodies： 设置运动学刚体显示颜色

      显示 isKinematic = true​ 的 Rigidbody，
      它们不会受物理模拟影响，但能驱动物理

    • Articulation Bodies： 设置关节刚体 ArticulationBody 显示颜色

      ​ArticulationBody 主要用于机器人/机械臂模拟

    • Sleeping Bodies： 设置处于 Sleep 状态的刚体的显示颜色

  • 渲染参数

    • Variation（变化）：给不同物体随机加点颜色偏移，数值越大，颜色差异越明显

      避免一堆同类物体颜色完全一样

    • Transparency（透明度）： 控制物体调试显示的透明度

      0 = 全不透明，1 = 全透明，一般调中间值方便观察叠加物体

    • Force Overdraw（强制叠加绘制）： 如果勾选，会强制所有物体在 Scene 视图里渲染出来，即使有被遮挡。 类似“透视模式”，避免某些物体被挡住看不到。

    • View Distance（视距）： 可视化的最大显示距离

      超过这个距离的物体不会绘制 Gizmo，可以减少 Scene 杂乱和性能开销

    • Terrain Tiles Max（地形瓦片绘制最大值）： 针对 Terrain Collider 的优化，限制一次最多绘制多少个地形瓦片

  • Gizmos settings（绘制小工具设置）

    主要影响 Info 页签设置的 Draw Gizmos for 绘制的内容

    • Constant screen size（Constant screen size）： 如果勾选，物体 Gizmo（如质心点、碰撞体线框）会在 Scene 视图里保持固定屏幕大小，而不是随镜头远近缩放。 常用于调试小物体时避免 Gizmo 太小看不清
    • Inertia Tensor scale（惯性张量比例）： 控制显示的惯性张量 Gizmo 的缩放 例如把它调大，更容易看清楚刚体的主惯性轴方向

调试建议： 这个界面就是一个 调试工具颜色设置界面，可以让我们自定义颜色、细节显示，方便我们更清楚直观的观察物理系统对象的变化

Contacts（联系方式）页签

显示物体之间的物理接触信息
用途：调试 碰撞为什么没有触发、为什么会穿模、为什么弹力怪异，能看到碰撞点在哪里、法线指向哪里

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  • 接触点显示信息相关

    • Show Contacts（显示接触信息）： 总开关

      是否在 Scene 里显示物体的接触点，开启后，才可以详细设置下方的勾选项

    • Show All Contacts（显示所有接触信息）： 勾选后，会显示所有接触点（有时两个物体接触可能有多个接触点，比如箱子放在地面上）

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    • Show Impulse（显示接触点冲量）： 显示物理引擎在这个点施加了多大的反作用力 可用来调试反弹力度、碰撞是否过强/过弱

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    • Show Separation（显示接触点分离向量）： 显示物体相互“推开”的方向和距离。 可用来调试物体是否正确分离，避免穿透

    • Use Filtering settings（使用过滤设置）： 如果勾选，就会应用 Filtering 页签里的过滤条件（比如只显示某个 Layer 的接触点） 不勾选的话，就显示所有接触点

  • 接触点颜色设置

    • Use varied colors（使用多种颜色）： 是否使用随机颜色来区分不同接触点，避免所有接触点看起来一样
    • Contact color（普通接触点的颜色设置）
    • Contact separation color（接触点分离向量颜色设置）
    • Contact impulse color（碰撞冲量颜色设置）

调试建议：接触页签主要是让我们在Scene窗口中可以清楚的看到：

  1. 物体之间到底哪些点发生了接触
  2. 接触点的碰撞强度
  3. 接触点的分离方向和距离
  4. 用不同颜色区分不同类型的信息

等等

Queries（查询）页签

可视化物理查询操作
用途：调试射线、范围检测逻辑是否正常，比如子弹打不中敌人，是因为 Raycast 没命中还是方向错了的问题

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  • Show queries（显示物理查询信息）： 总开关

    勾选后，Unity 会把你运行时的物理查询（Raycast、Overlap 等）绘制到 Scene 视图里

  • Query color（查询颜色）： 用来绘制查询的 调试图形 的颜色 比如射线 Raycast 的线段、SphereOverlap 的球体边框，会用这里的颜色显示

  • Show shapes 显示形状设置

    • Sphere 显示球体查询（范围检测）
    • Box 显示盒装查询（范围检测）
    • Capsule 显示胶囊体查询（范围检测）
    • Ray 显示射线检测

  • Show types 显示类型设置

    • Overlay 会显示 Overlay 类型的查询 比如 Physics.OverlapSphere
    • Check 会显示 Check 类型的查询（返回 bool​ 值，判断是否有物体与形状相交） 比如 Physics.CheckBox 函数
    • Cast 会显示 Cast 类型的查询 比如 Physics.Raycast 函数

  • Max Queries： 最多显示多少条查询结果

  • Show None/All： 一键隐藏/显示 所有

调试建议： Queries 页签 主要用于 调试物理检测逻辑

  1. 你可以直观看到 射线、球体、盒子、胶囊体检测的范围和方向 排查是否是方法调用存在问题
  2. 判断为什么子弹没打中敌人、为什么 Overlap 检测不到碰撞体
  3. 控制显示数量，避免画面过载 等等