碰撞过滤

在一个复杂的游戏中，并非所有物体都需要与所有其他物体发生碰撞。一个子弹应该能穿过发射它的角色，但不应该穿过敌人；一个团队的玩家之间不应该相互阻挡；一个幽灵可以穿墙，但可以捡起道具。如果让物理引擎对所有这些物体都进行一视同仁的碰撞检测和响应，不仅会造成不必要的性能浪费，更无法实现这些游戏设计所要求的特殊交互规则。**碰撞过滤（Collision Filtering）**就是这样一套机制，它允许开发者精确地定义“谁能与谁碰撞”。

原理

碰撞过滤本身不是一个物理原理，而是一个纯粹的逻辑规则系统，它在宽阶段（Broad Phase）——就开始工作。当宽阶段检测到两个物体的包围盒（AABB）重叠时，它不会立即将这对“嫌疑犯”传递给窄阶段，而是会先进行一次快速的逻辑检查：“根据过滤规则，这两个物体被允许相互碰撞吗？” 如果答案是否定的，那么这对物体就会被直接丢弃，即使它们的几何形状可能真的重叠了。

实现碰撞过滤最常见和最强大的方法是基于类别/掩码系统（Category/Mask System）。一个物理世界中的物体定了两个32位的整数：

• 类别（Category Bits）:一个位掩码，用于声明“我是谁”。每个比特位代表一个类别。一个物体可以同时属于多个类别。例如：

PLAYER = 0x0001;
ENEMY = 0x0002;
BULLET = 0x0004
WORLD = 0x0008

• 掩码(Mask Bits):一个位掩码，用于声明“我想和谁碰撞”。每个比特位对应一个类别。

过滤规则

当物体 A 和物体 B 的包围盒重叠时，引擎会执行以下双向检查：

if ((A.CategoryBits & B.MaskBits) != 0 && (B.CategoryBits & A.MaskBits) != 0)
    // 允许碰撞,进入下一个阶段碰撞检测
else
    // 不碰撞

只有当这个条件为真时，A和B才被允许进入下一阶段的碰撞检测。这个双向检查意味着，碰撞的意愿必须是“相互的”。

例子

玩家（PLAYER）：

// 0x0001
categoryBits = PLAYER; 
// 0x0002 | 0x0008 = 0x000A 和敌人以及世界环境碰撞
maskBits = ENEMY | WORLD; 

敌人（ENEMY）：

// 0x0002
categoryBits = ENEMY; 
// 0x0001 | 0x0004 | 0x0008 = 0x000D 和玩家、子弹、世界环境碰撞
maskBits = PLAYER | BULLET | WORLD; 

子弹（BULLET）：

// 0x0004
categoryBits = BULLET;
// 0x0002 | 0x0008 = 0x000A 和敌人、世界环境碰撞
maskBits = ENEMY | WORLD

当玩家与子弹相遇时： PLAYER.categoryBits & BULLET.maskBits -> 0x0001 & 0x000A -> 0 (不满足) BULLET.categoryBits & PLAYER.maskBits -> 0x0004 & 0x000A -> 0 (不满足) 结果：不发生碰撞。

当敌人与子弹相遇时： ENEMY.categoryBits & BULLET.maskBits -> 0x0002 & 0x000A -> 0x0002 (满足) BULLET.categoryBits & ENEMY.maskBits -> 0x0004 & 0x000D -> 0x0004 (满足) 结果：发生碰撞。