碰撞查询

碰撞系统除了检测真实物体的接触，还要回答假设性问题：子弹从枪口朝某方向飞，先打中什么？车能否从 A 开到 B 不碰到东西？某半径内有哪些敌人？这类操作称为碰撞查询。最常见的是投射 (cast)，也叫 trace 或 probe：沿射线或线段移动一个假想物体，看它会碰到什么；被投射的东西并不真正进入碰撞世界，不会影响其他物体（GEA4 卷 II 14.3.7）。

射线投射

• "射线"其实是有向线段，起点 $p_0$、增量 $d$，终点 $p_1=p_0+d$：$p(t)=p_0+td,\ t\in[0,1]$。接触点可以用唯一的 $t$ 值描述，多数 API 返回 $t$ 值或提供换算函数（卷 II 14.3.7.1）。
• 多数系统能返回最早接触（$t$ 最小），有的能返回线段穿过的所有 collidable。每个接触通常包含 $t$、被击中 collidable 的唯一 id，可能还有接触点法线等表面属性：

struct RayCastContact {
    F32    m_t;            // 该接触的 t 值
    U32    m_collidableId; // 打中了哪个 collidable
    Vector m_normal;       // 接触点表面法线
    // 其他信息...
};

• 用途：视线检测（从 A 的眼睛投到 B 的胸口，先打到别的物体就是被挡住）、武器弹着、玩家机制（脚下是否有地面）、AI（视线、瞄准、移动查询）、载具（找到地形并把轮胎贴上去）。射线与各种图元的求交算法见 光线求交测试。

形状投射

• 问：一个假想的凸形状沿有向线段能走多远才碰到实心物体。投射球体叫球形投射 (sphere cast)，一般叫形状投射 (shape cast)，Havok 称 linear cast。描述包括起点、距离 $d$、形状类型、尺寸和朝向（卷 II 14.3.7.2）。
• 两种情况：
  1. 起点就已穿插或接触其他 collidable，无法移动：报告与所有初始穿插对象的接触，接触点可能在形状内部或表面。
  2. 起点不相交，可以移动非零距离：通常只碰到一个 collidable，但轨迹恰好时可能同时碰到多个，碰到非凸 poly soup 时也可能多点接触；此时接触点总在形状表面，不会在内部。
• 返回信息比射线复杂：$t$ 只描述形状中心沿路径的位置，不说明接触发生在形状哪里，所以要同时返回 $t$ 和实际接触点。由于可能多点接触，形状投射 API 必须能报告多个接触：

struct ShapeCastContact {
    F32    m_t;
    U32    m_collidableId;
    Point  m_contactPoint; // 实际接触位置
    Vector m_normal;
};

• 同一 $t$ 值的一组接触点共同描述一次接触，最早接触就是所有 $t$ 最小的点。系统未必按 $t$ 排序返回，最好自己排序，保证列表第一个总属于最早接触。
• 用途：用球形投射检测相机是否与世界碰撞；用球或胶囊投射实现角色移动：在双脚之间沿运动方向投射，再用第二次投射上下调整以贴地；碰到路沿这样很矮的障碍就"弹上去"，碰到墙这样太高的障碍就沿墙水平滑动；投射最终停下的位置就是下一帧角色的位置。

幻影

• 找出某体积内有哪些 collidable（如玩家周围某半径内的所有敌人），Havok 提供一种特殊 collidable：幻影 (phantom)（卷 II 14.3.7.3）。
• 它像位移 $d=0$ 的形状投射，随时可以询问其接触列表，格式与零距离形状投射基本相同。
• 区别是幻影持久存在于碰撞世界中，因此能充分利用引擎的时间相干性优化。它和普通 collidable 唯一的不同是对其他所有 collidable"不可见"（包括其他幻影），也不参与动力学，所以只回答假设问题而不影响任何对象。

其他查询

有的引擎还支持别的查询，例如 Havok 的最近点查询：在碰撞世界中找出其他 collidable 上离给定 collidable 最近的点集（卷 II 14.3.7.4）。

查询的时机

物理步通常在帧末执行，查询要拿到最新信息就得在物理步之后跑。GEA 给出的选项（多数游戏会混用）：基于上一帧的状态做决策（例如上一帧是否站在东西上，决定这一帧是否开始下落）；接受一帧延迟（物体不太快时察觉不到）；把能推迟的决策放到物理步之后再查询（卷 II 14.5.2.1）。详见 物理引擎与游戏的集成。

与 UE5 的对照

UE5 的射线检测按追踪通道 (Trace Channel)（默认 Visibility、Camera）决定被阻挡还是忽略；Collision Enabled 设为 Query Only 的组件只参与射线、扫掠和重叠查询，不参与模拟，官方举例适合角色移动（Collision Response Reference）。这对应 GEA 的"投射 + 幻影"组合：扫掠 (sweep) 对应形状投射，重叠查询对应零位移的形状投射或幻影（这一对应是归纳）。UE5 中的角色移动和相机见 角色移动组件与 Mover、相机系统。