物理引擎的碰撞分组，适用2D和3D

我们在运用物理碰撞的业务逻辑时，尤其是复杂的碰撞需求时，就需要设置碰撞组，以及指定碰撞组可以与哪些碰撞组进行碰撞。而这些，需要用到位运算的知识，有一些开发者对此不太理解。为了降低开发者上手的门槛，今天就来讲一讲，如何通过位运算来理解碰撞组的碰撞关系。

设置碰撞组

2D物理的碰撞组是设置刚体的category（碰撞类别）属性。

3D物理的碰撞组是设置碰撞器的collisionGroup（所属碰撞组）属性。

无论是2D还是3D，设置碰撞组的共同规则就是采用2的N次幂作为碰撞分组的值。

所以，设置碰撞组，比较容易理解，只要是2的N次幂值，都可以用于设置碰撞组，成为区分不同碰撞组的ID。

指定可碰撞的组

2D物理通过设置刚体的mask（掩码）属性来指定可与哪些组进行碰撞。

3D物理通过设置碰撞器的canCollideWith（能碰撞的组）属性来指定可与哪些组进行碰撞。

指定碰撞组，通常有三种情况：指定单个要碰撞的组，指定多个要碰撞的组，指定不可碰撞的组。

所以，我们设置指定碰撞组的值，从这三种情况分别介绍如何进行设置。

指定单个要碰撞的组

指定单个要碰撞的组最容易理解，就是你想和哪个组碰撞，就指定哪个组的ID。

例如你的组ID是2，想与碰撞组值为8的碰撞，那mask（2D）或canCollideWith（3D）的值设置为8即可。

这样，碰撞组2就只会与碰撞组8发生物理碰撞。

指定多个要碰撞的组

如果我们想与多个碰撞组发生碰撞，那就需要运用到 按位或的运算。

3D物理处理起来比较简单，由于通常是在代码里设置值，所以，我们可以直接使用 按位或的运算表达式即可。

例如，我想与8、32、128这几个碰撞组发生碰撞。

那么，直接在代码里用 8|32|128 表示即可。如下面的代码示例所示：

1. //指定xxx碰撞器可以与其发生碰撞的碰撞组
2. xxx.canCollideWith = 8 | 32 | 128;

而2D物理，开发者需要直接在IDE的刚体mask属性里填写按位或运算结果，比如刚才的8|32|128的 按位或运算结果是168。mask属性值里要输入168，才会与8、32、128这几个碰撞组发生碰撞。

所以，我们可以借助第三方工具来进行按位或运算，例如Chrome的调试工具，下图就是在Chrome中进行按位或运算。

为了便于直观计算，mask值可以理解为要碰撞的类别category十进制数值的求和。 但要理解，实质是二进制的按位或位运算。

既然讲到按位或运算，这里再啰嗦几句，展开说一下按位或运算的基础。位运算底子扎实可跳过此处，阅读下个部分。

按位或运算是二进制的按位相或运算，我们填写的十进制数值，需要先转换为二进制，然后对每一位进行相或运算。

即两个二进制值相或的时候，只要对应的二进制位中有1，那结果位就为1，否则结果位为0。

如果说两个十进制转成两个二进制后，位数不一样怎么相或？补0即可。

例如十进制的1与2进行相或的位运算，十进制的2转换为二进制是10，十进制的1转换为二进制是1，那么1补为01即可。为了让大家更直观的理解，可以参考下图进行理解。

通过上图的示意说明，我们可以看到，对应起来按位或运算得到的值是11，二进制11的十进制值为3。

所以2D刚体的mask属性值为3的时候，是1与2的按位或运算结果，也就mask为3可以与1和2的碰撞分组进行碰撞。

需要了解的是，

按位或运算虽然可以计算出碰撞多个组的对应值，但物理引擎中真正决定能不能进行碰撞的，其实是按位与运算。了解完按位与的物理碰撞原理，我们就可以进一步掌握除了按位或以外的碰撞指定技巧。

下面，我们再聊聊碰撞关系的形成，

物理引擎会用碰撞组的值与指定的可碰撞组的值进行按位与运算，按位与的计算结果非0，就可以碰撞；为0，就不可以碰撞。

刚才我们将刚体的mask值设置为3，现在我们用按位与来验证一下，指定为3能否与碰撞组2发生碰撞。

首先我们将十进制的3转换成二进的11，十进制的2转换为二进制的10。当我们每一位进行相与计算时，只有当两个计算位都为1的时候，结果位才为1，否则结果位为0。我们继续用参考图辅助理解。

通过上图的示意说明，我们可以看到，11与10的二进制按位与运算结果为10，而10的十进制对应的值是2，上文讲过，非0就可以碰撞。所以，当mask值为3，category值为2的时候，就可以发生碰撞。

举一反三，如下图所示，当按位与运算结果为0的时候，就不可以碰撞。

指定不可碰撞的组

通过上文，我们了解到按位与运算才是决定碰撞的判断条件。那么我们只要通过位运算，达成这个条件，是不是就可以指定与谁碰撞了。顺着这个思路，我们尝试一下二进制异或运算。

首先，我们需要了解，-1与任何2的N次幂值按位与运算，都是幂值本身，是非0的，可以碰撞的。也就是说-1可以与所有组（2的N次幂值）进行碰撞。

那么我们用-1去异或运算任何2的N次幂值，得到的结果再与该幂值进行按位与运算，一定是为0，也就是不可以碰撞的。验证测试的过程，如下图所示。

转换为二进制的异或运算过程就不截图了，过程与之前按位与和按位或一样，只是异或运算的规则为：参与运算的两个数，对应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为 0。

通过上图的验证流程，我们可以看到，通过-1去异或运算我们想排除的组，那该结果值就可以指定不想去碰撞的组。除了这些指定的组（例如上图的8和16组），其它组都是可碰撞的，如下图所示。

在项目使用的时候，3D物理，和指定多个可碰撞组一样，指定不可碰撞组，也是直接使用位运算表达式即可。例如直接在代码里用 -1^8^16 表示。如下面的代码示例所示：

1. //指定xxx碰撞器不可以与其发生碰撞的碰撞组，本例为8和16
2. xxx.canCollideWith = -1 ^ 8 ^ 16;

2D物理，还是要直接在LayaAir IDE中，为刚体mask属性输入结果。为了便于直观计算，mask值可以理解为不想碰撞的类别category十进制数值求和+1，再取负。但要理解，实质是二进制的异或位运算。

写在最后

关于物理的文档，无论是2D还是3D，官网上全都有，也比较全面，建议大家学习引擎前先通读一下官网文档。考虑到有开发者提问，最近几天会集中在公众号上推一下物理相关的文章，各位开发者也可以直接在官网文档（ldc2.layabox.com）中查看。

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