JoltPhysics中碰撞后物体位置变为NaN的问题分析与解决

问题现象

在使用JoltPhysics物理引擎时，开发者遇到了一个奇怪的现象：当两个刚体发生碰撞后，调用body.GetPosition()方法返回的结果变成了NaN（非数字）。这种情况不仅出现在两个动态刚体之间，也出现在动态刚体与静态地面碰撞时。

问题分析

根据开发者的描述和后续讨论，这个问题主要与刚体的初始状态设置有关。具体表现为：

1. 物理模拟在碰撞前工作正常，刚体能够正确下落
2. 只有在碰撞发生后，刚体位置才变为NaN
3. 类似问题出现在不同开发环境中（NodeJS和C#）

经过深入分析，问题根源可以归结为以下两个方面：

1. 旋转四元数设置不当

多位开发者确认，当创建刚体时设置了不合理的旋转四元数（Quaternion）会导致这个问题。四元数需要满足规范化条件（长度为1），如果设置不当，在物理计算过程中会导致数值不稳定，最终产生NaN。

2. 刚体形状参数问题

另一个可能导致问题的原因是刚体的形状参数设置。例如，当静态地面的厚度（Y轴半高）设置为0.1时，可能会引发数值计算问题。虽然这不是直接导致NaN的原因，但不合理的形状参数会加剧数值不稳定性。

解决方案

1. 确保四元数规范化

在创建刚体时，必须确保使用的旋转四元数是规范化的：

// 错误的做法 - 可能导致NaN
BodyCreationSettings settings = new BodyCreationSettings(
    new BoxShape(new Vec3(1, 1, 1)),
    new Vec3(0, 10, 0),
    new Quat(1, 2, 3, 4), // 非规范化四元数
    MotionType.Dynamic,
    Layers.MOVING
);

// 正确的做法 - 规范化四元数
Quat rotation = new Quat(1, 2, 3, 4);
rotation.Normalize();
BodyCreationSettings settings = new BodyCreationSettings(
    new BoxShape(new Vec3(1, 1, 1)),
    new Vec3(0, 10, 0),
    rotation,
    MotionType.Dynamic,
    Layers.MOVING
);

2. 检查刚体形状参数

确保刚体的形状参数合理，特别是对于静态地面等薄型物体：

// 避免过薄的形状
new BoxShape(new Vec3(10, 0.1, 10)); // 可能有问题
new BoxShape(new Vec3(10, 1.0, 10)); // 更安全

3. 使用调试版本

如仓库所有者建议，在调试模式下构建JoltPhysics可以帮助发现潜在问题，引擎会在检测到非法参数时触发断言。

最佳实践

1. 始终规范化旋转四元数
2. 避免使用极端形状参数（过大或过小）
3. 在开发阶段使用调试版本进行验证
4. 逐步添加刚体，观察哪一步导致问题
5. 检查物理系统的初始化参数（重力、步长等）

总结

JoltPhysics作为一款高性能物理引擎，对输入参数的合法性有较高要求。NaN问题的出现通常是参数设置不当导致的数值不稳定现象。通过规范化旋转四元数和合理设置形状参数，可以有效避免这类问题。开发者在使用物理引擎时，应当特别注意初始状态的正确性，这是保证模拟稳定的基础。