你啥时候乘以 Unity 中的 Time.deltaTime？

Posted 2023-04-12

【中文标题】你啥时候乘以 Unity 中的 Time.deltaTime？

【英文标题】：When do you multiply by Time.deltaTime in Unity?你什么时候乘以 Unity 中的 Time.deltaTime？

【发布时间】：2022-01-17 14:01:35

【问题描述】：

关于何时应该或不应该将数量乘以 Time.deltaTime，似乎有很多令人困惑/相互矛盾的建议。所以我想知道，因为它与 Unity 物理系统有关，你应该什么时候乘以 Time.deltaTime？

我了解 Time.deltaTime 用于使某些动作与帧速率无关，但在某些情况下，不清楚某个动作是否与帧速率无关。例如：

在 FixedUpdate 中执行 rigidbody.velocity += acceleration*Time.deltaTime;。由于 FixedUpdate 以恒定的时间步长运行，这是否使乘以 Time.deltaTime 变得不必要？ 正在做rigidbody.AddForce(force*Time.deltaTime, forceMode);。各种ForceModes 对此有何影响？

我已经看到了针对个别情况的解决方案，但如果有一种简单的直觉可以解决所有这些情况，那就太好了。

【参考方案1】：

直觉

乘以Time.deltaTime 用于使瞬时操作以连续（或“平滑”）方式进行。

瞬时操作会导致某个量“跳跃”到不同的值。以下操作是即时的：

Rigidbody.[position|velocity|rotation|angularVelocity] += x; Rigidbody2D.[position|velocity|rotation|angularVelocity] += x; Rigidbody.Add[Force|Torque](x, ForceMode.[Impulse|VelocityChange]); Rigidbody2D.Add[Force|Torque](x, ForceMode2D.Impulse);

以上所有操作都会导致一个数量立即跳转x，与帧的长度无关。

相比之下，以下操作是连续的：

Rigidbody.Add[Force|Torque](x, ForceMode.[Force|Acceleration]); Rigidbody2D.Add[Force|Torque](x, ForceMode.Force); Rigidbody.velocity = x;（从Rigidbody.position的角度来看是连续的。即设置速度不会使Rigidbody.position突然跳到一个新的值）

所有上述操作都应用于整个框架（至少在概念上会发生这种情况；物理系统在内部执行的操作超出了此答案的范围）。为了说明这一点，Rigidbody.AddForce(1, ForceMode.Force) 将在整个框架内将 1 牛顿的力施加到对象上；位置或速度不会突然跳跃。

那么你什么时候乘以Time.deltaTime？

如果您使用的是连续操作，您几乎绝对应该不乘以Time.deltaTime。但如果您使用的是瞬时操作，答案取决于该操作是否以连续方式使用。

示例 1：爆炸

void Explode() 
    rigidbody.velocity += explosionAcceleration;

在这里你应该不乘以Time.deltaTime，因为Explode() 只被调用一次。它并不意味着应用于一系列帧。

示例 2：移动

void Update() 
    rigidbody.position += velocity * Time.deltaTime;

这里你必须乘以Time.deltaTime，因为对象应该随着时间连续移动，而且你还使用了瞬时操作。请注意，这可以替换为连续操作，并且无需乘以Time.deltaTime：

void Update() 
    rigidbody.velocity = velocity;

虽然这并不完全等同于原始值，因为它忽略了 rigidbody.velocity 的先前值。

示例 3：加速

void Update() 
    rigidbody.AddForce(acceleration*Time.deltaTime, ForceMode.VelocityChange);

在这里，您应该乘以 Time.deltaTime，因为您希望速度以一致的速率逐帧增加。请注意，这完全等同于：

void Update() 
    rigidbody.AddForce(acceleration, ForceMode.Acceleration);

此代码在整个帧的过程中应用加速度。这段代码也（在我看来）更干净、更容易理解。

FixedUpdate 呢？

加入FixedUpdate 不会影响上述任何建议。是的，理论上你可以避免乘以Time.deltaTime，因为帧之间的时间总是相同的。但是你所有的单元都必须依赖于固定的帧速率。因此，例如，如果您想以1 m/s 的速率以每秒60 帧的速度移动，则必须将1/60=.01666 添加到每帧的位置。然后想象一下如果你改变你的固定时间步长会发生什么。您将不得不更改一堆常量来适应。

在FixedUpdate 中执行代码不会突然使该代码帧速率独立。您仍然需要采取与Update 相同的预防措施。

附带说明，您不需要在 FixedUpdate 内将 Time.deltaTime 替换为 Time.fixedDeltaTime，因为 Unity 已经进行了这种替换。

结论

如果您希望瞬时操作在一系列帧上平稳运行，请仅乘以 Time.deltaTime。

很多时候，您可以通过使用更直观的连续操作来避免使用Time.deltaTime（参见示例 2 和示例 3）。但这当然取决于上下文。

【参考方案2】：

考虑这个问题的一个简单方法是确定：

是否直接操作对象的变换？

当直接通过其transform.position 和transform.rotation 组件移动对象时，应在Update() 中进行转换操作，该操作在每个绘制帧运行一次。开发者在构建游戏时应该期望更新/帧速率在零和游戏的最大帧速率之间变化。实现这一点的方法是将现在和上一帧之间的时间考虑到每个更新/帧的移动（步骤）中。

因此，对transform.position 和transform.rotation 的操作应该考虑到Time.deltaTime 并且应该发生在Update() 内。

物体是否被物理操纵？

在这种情况下，应通过在FixedUpdate() 中调用Rigidbody.AddForce() 或Rigidbody.AddTorque() 来施加力和扭矩。 FixedUpdate() 可以预期以固定/保证的速率发生，Unity 默认为每秒 50 次（可以在游戏项目的物理设置中进行调整）。

为了使事情复杂一点，当使用 ForceMode.Force（默认）或 ForceMode.Acceleration 调用 AddForce() 和 AddTorque() 时，为 force 或 torque 参数提供的值将被解释为一整秒，因此这些函数将调整一个固定时间步长的值（力/扭矩或加速度/角加速度）（即，默认 Unity Physics 固定更新速率的 x 0.02 秒）。

如果您对ForceMode.Impulse 或ForceMode.VelocityChange 感到好奇，它们会将force 或torque 解释为在该固定时间步内应用的数量（即该值不会随时间调整)。