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D-20261026-02｜hard CCD 持續接觸改掃核心球

2026-10-27 關聯追補：「動態目標只掃核心球」由 D-20261027-02 修訂：持續接觸規則只套用固定目標， kinematic／dynamic 目標照父代以完整形狀求 TOI（ccd_persistent_contact_policy 新值 2）。同代的 D-20261027-01 比照本決策的共識設定模式，新增接觸 normal 求解順序設定。

背景與驅動力

D-20260814-07 讓所有 gameplay dynamic body 固定啟用 hard CCD （PHYSICS_CCD_MAX_SUBSTEPS=2），用來防止高速物體穿過零厚度 trimesh。實際運作時，vendored Rapier 會把每個 夠快的 dynamic body 都當成 CCD 起點，對所有候選 pair 求最早撞擊時刻，再把這一步的位移截斷在該時刻。 這個流程不區分「已經貼在一起」的 pair（issue 001050）：

  • 車速被截：輪胎本來就壓在地上，往前滾時預測位置會再往下一點點，幾乎每一步都被判為撞到地面。 正式設定下 61–92% 的幀位移不到「速度 × dt」的 0.8 倍。合成車指令 2.5 m/s，實際只有 1.69 m/s； 八車 10 秒只前進 2.7–2.8 m。
  • 軌跡混沌：截不截斷取決於微米級的狀態差，單幀可從 56 µm 跳到 20.7 mm。任何軌跡類品質閘在正式設定下 只能量到事件前的自由段（D-20261021-01 的已知限制、 001051、001081 的 C 弧牆判準因此無法成立）。
  • 成本：CCD TOI 掃掠占原生 step 的 45–65%（001074 v8 量測）。
  • 同族現象：heavy 起跑出現的「輪地接觸單幀衝量爆衝、掉頭逆行」被研判與此同族（2026-10-26 胎 Hub 研究）， 但尚未證實。

逐剛體 enableCcd(false) 無效（ccd_enabled 只決定掃掠範圍，不決定是否為起點），只有世界 CCD substeps 設 0 才會消失；但設 0 會讓高速物體穿牆。

研究原型 v15640 比較了五種模式。2026-10-26 另以 UGC 造型專項驗證在現行 source-kit 上比較 F（現行）、M4、N、 C、T、TC、TM 七種變體，涵蓋非圓輪、持續觸地武器與底盤、薄刀片、車對車與彈對車、piece group 同組牆，以及 公版三場地八車真實情境。

考慮過的選項

  • 維持現狀：車速低於指令、軌跡對微擾極敏感、品質閘沒有鑑別力、成本偏高。正式比賽中，八車 10 秒前進不到 3 m。否決。
  • 全域 CCD substeps 設 0：截斷完全消失，視界與模式 4 逐格相同。但穿牆守門 15 案中有 8 案會穿 （60／120 m/s 撞直牆、貼外牆進弧三速全穿），違反 D-20260814-07 的前提。否決。
  • 逐剛體停用 CCD（例如輪胎不啟用）：實測與正式設定逐位元相同，在現行 kernel 下無效。若要生效，得改 kernel 讓 ccd_enabled 決定「是否為起點」；但這樣輪胎就完全沒有 CCD，高速撞牆時要靠其他剛體擋，而且輪胎本身也是會 高速撞牆的物體。否決。
  • CCD substeps 改 1 或 4、soft CCD 預測距離大於 0：只改截斷的次數或時機，不改「貼著就被截」的機制； soft CCD 是提前接觸的預測約束，D-20260814-07 已說明它不能取代 hard CCD。不單獨採用。
  • 模式 1：持續接觸的 pair 整個跳過 TOI：地面接縫仍會截斷；120 m/s 進弧時穿牆。否決。
  • 模式 2：模式 1 再加上同 piece group 相鄰塊：地面接縫不再截斷，但從 30 m/s 起，貼外牆進同組弧段會穿過 0.1 m 牆盒，深 8–48 m。否決。
  • 模式 3：持續接觸的 pair 改掃核心球，不含 piece group：地面接縫仍會截斷，C／D 九格全紅（yaw 3–15°）。否決。
  • 模式 4（M4）：持續接觸（含同 piece group 相鄰塊）改掃剛體質心核心球：單一樣本守門 15 案全擋， 但起點微擾 7×15＝105 次集合中有 2 次真穿過。另有兩個實證缺陷：
  • 薄件貼地 piece 時，同組牆 piece 也被當成持續接觸，只掃核心球，刀片平躺衝牆在 30／60／120 m/s 越牆 0.42／8.1／25.6 m；
  • 凸包 ccd_thickness 取局部 AABB 最小半寬，斜放薄 hull 被高估（6.2 mm 對實際 0.5 mm），核心球外凸， 貼地每幀被截斷，起始重疊時保護也失效。 否決。
  • N：只有 tire／roller 滾動 cylinder 對場地放寬：安全性與現行相同，但非圓 UGC 輪（方、六角、星、釘） 仍被截斷 24–36%，對作者不公平；kernel 也分不出胎與 rotor 武器、場地轉盤的 cylinder，需要額外的逐 collider 共識位元。否決。
  • C：以接觸 collider 中心、該 collider 自身厚度的核心球：核心較大時，已穿入數 mm 的物體在步首與下一段牆 重疊而被忽略，105 次集合有 3 次真穿過。否決。
  • T／TC：持續接觸 pair 先以完整形狀求 TOI，命中異面才接受：安全，但核心尺寸未處理斜放薄 hull。 由 TM 取代。
  • TM：異面判定＋形狀質心核心球（半徑取厚度與內切半徑的較小者）：採納。
  • 異面門檻與核心比例提升為 protocol 常數：可治理調整會讓 kernel 行為隨設定漂移，且這三個值只在 kernel 內部有意義。否決，固定在 kernel 內。
  • 與摩擦切向基底修正（001075）合併成一代：兩者都改變全部軌跡，合併後無法分辨各自的效果。否決，分兩代， 本決策先做；數值重校等兩者都落地後一次進行。
  • 另案方向（不屬本決策）：ccd_thickness 只取滾動面、不接觸的內件不參與 CCD——已由 D-20261026-01 以「被包覆內件不建 collider」達成； 摩擦切向基底改圓錐投影或對齊滑移（001075）處理的是偏航，不處理截斷。

決定

  • 持續接觸：在步首（或 CCD 子步首），narrow phase 中（來源 collider, 目標 collider）pair 有 manifold 點， 且 dist ≤ prediction_distance，即為持續接觸。現行 bounded profile 的 prediction_distance 為 0.002 m （normalized 0.002 × length_unit 1）。下列情況也算：來源與同一固定剛體、同一非零 piece group 的任一 piece 持續接觸。判定只讀上一步已決定的 manifold，是布林值，與走訪順序無關。
  • 固定目標（TM）：持續接觸 pair 先以完整形狀求 TOI。
  • 在命中位置以接觸查詢（容差＝prediction_distance＋4×allowed linear error）取命中點法線；與持續接觸 參考法線（步首最深接觸點的法線）夾角 ≥ 30° 時，視為異面（例如同組的牆），接受完整命中並照常截斷。
  • 命中同一面或查詢無結果時，改掃核心球。
  • 完整形狀未命中時，仍掃核心球。
  • 動態目標：持續接觸 pair 只掃核心球（車對車、彈對車）。
  • 核心球：球心在該 collider 的形狀質心（不是剛體質心）；半徑＝ min(CORE_FRACTION × shape.ccd_thickness, CORE_INSCRIBED_FRACTION × 內切半徑)，CORE_FRACTION = 0.25、 CORE_INSCRIBED_FRACTION = 0.5，內切半徑為形狀質心到形狀邊界的最短距離。凸包的 ccd_thickness 是局部 AABB 最小半寬，斜放的薄 hull 會被高估，所以必須同時以內切半徑限制。
  • 複合或 trimesh 目標沿用既有的子形狀掃掠路徑；support-map 目標以 Ball 對該形狀掃掠。
  • 感測器與偽 pair 不變。
  • 非持續接觸的 pair 不變，照舊以完整形狀求 TOI。
  • 常數位置：30°（kernel 以餘弦 0.866 比較）與兩個核心比例都是 kernel 內固定常數，由 physics-version 釘住；不開放治理調整。
  • 共識設定：以 world 的不可變整合參數 ccd_persistent_contact_policy（0＝完整形狀、1＝本決策）承載， 由 physics-version-pinned protocol 常數 PHYSICS_CCD_PERSISTENT_CONTACT_POLICY = 1 指定，在 bounded profile 之後回填。
  • 不得使用 thread-local 或任何不進快照的狀態。
  • snapshot、immutable world config 與 restore 都要驗證此設定，有差異就原子拒絕。
  • 不變：PHYSICS_HARD_CCD_ENABLED=true、PHYSICS_CCD_MAX_SUBSTEPS=2、PHYSICS_SOFT_CCD_PREDICTION_M=0； dynamic body factory 與「不得依速度切換 CCD」都不變。
  • 穿入上界：核心球擋的是「穿過」，不是「穿入」。只掃核心球時，穿入上界＝核心中心沿法線到形狀表面的 距離 − 核心半徑，可能接近外接半徑。實測：下壓 ≤ 4.7 mm、非圓輪稜角 ≤ 8.4 mm、尖刺頂薄板 9–13 mm（疑似， 量法分不出穿過與越頂）。canon 明文記載。
  • 正式品質閘：
  • 穿牆守門 15 案以起點微擾 7×15＝105 次集合執行，判準為 0 次真穿過（牆頂以下）；越牆彈飛另記為既有 現象（現行 F 2/105）。
  • 同組牆＋薄刀片平躺衝牆、斜放薄 hull 貼地截斷、非圓輪截斷率與車速、武器與底盤落地及下壓沉入、 快照還原後的第一步與未中斷執行一致。
  • vendor：建立新的 repair 代（父代為 001038 piece-group 代，其父 repair15639）並重建 wasm。旗標關閉時， 步進軌跡與父代逐位元相同（有限等價）；快照位元組只差新增的設定欄位。
  • 001049 併入同一代：piece-group leader 換手的 warm start 近似一併修正（反序時切向 world 衝量取反號、 solver 力臂對調；被 broad phase 移除的 leader 的 cluster 在同一步交給新 leader）。
  • 上線前必做。pinning 的 vendored 版本值同步需另行取得同意（001057）。

後果與影響

  • 玩家可見：
  • 車速回到指令值。公版三場地八車 600 幀：截斷 28%／99.6%／99.5% → ≤ 0.4%，車速 2.20／0.32／0.34 → 2.50／2.60／2.23 m/s；與場地最大穿入 ≤ 2.8 mm。
  • 車真的會開進彎、互撞、貼牆，碰撞事件與 bounded-step 拒絕都會變多。
  • 非圓 UGC 輪仍有 12–23% 截斷（輪子離開 2 mm 預測帶後再落下屬真碰撞），稜角沉入 3–8 mm。
  • 偏航不會因此改善（001072、001075 另案）。
  • 掉頭與衝量爆衝是否改善，要在正式化後量測，不在本決策的保證內。
  • 決定性：軌跡全部改變。研究證據：模式 0 與正式釘版 SDK 逐位元相同；原生 728 run 兩次 hash 全同； 串行與 7 thread 並行 504 hash 全同；wasm 單跑與並行相同；八車每格兩重播全同。
  • determinism golden 升 revision（canonical-two-car-revision-18）。
  • conformance physics/track-entity-snapshot 的 snapshotSha256 會改，其餘欄位依實跑結果更新。
  • Node 與 Chromium 核對後，再依 CI 矩陣跑 Firefox、WebKit 與其他 OS。
  • 版本：wasm digest 與 RAPIER_VERSION_CURRENT 更換；版本字串長度仍在 128 bytes 上限內。 pinning 的 vendored 版本值需另行同步（001057）。
  • 資產：PhysicsManifest 沒有 CCD 欄位，公版零件與場地 bytes、manifest digest 都不變。
  • 品質閘與預算：
  • track-collision-gates 的視界會覆蓋事件後（原型 +18～+235 幀），軌跡判準第一次真正有鑑別力。 B 45° 前提窗要改治具；D 沿格線穿入（分段與單顆同為 2.29 mm）要裁決判準。 A 10°、A 牆端、C 弧牆的 yaw 差交給 001051 歸因。001081 的 C 弧牆改用固定 2 cm／1° 絕對判準重跑。
  • hard-ccd-performance 與 track-pieces-performance 的預算要用真實賽況重訂。公版八車 600 幀 step （P50／P95 ms，node，計時噪音 ±10–15%）：snowy F 22.2／72.0 → TM 19.7／50.1；urban 32.0／39.4 → 32.2／99.4； jungle 47.1／54.3 → 33.1／84.5。F 在 urban／jungle 的 P95 偏低是因為車幾乎沒動；TM 比 M4 慢約 10–50% （持續接觸 pair 多一次完整形狀掃掠）。
  • piece group 現況：分組鍵是「材質＋來源節點」，未宣告 wall_strip 的節點一律按 8 m 格切成地面。urban 的 Building_01–23 與 jungle 的 Cliff_Stones 因此同一組內同時含朝上平面與陡面。TM 的異面規則要求牆與地面是不同 collider；同一顆 piece 內同時有地面與牆三角時，接觸查詢可能回傳地面法線，風險會回來（未實測）。由另案處理 （地面切格節點含陡面時切開，或編輯器驗證警告）。
  • 既有缺陷（不屬本決策）：動態薄目標（2 mm 護板、彈頂車側護板）在現行 F 下也會被穿過；小物體高速進弧越牆 彈飛在 F 也有 2/105。另案處理。
  • 數值重校：馬達、熱、磨耗等 playtest 數值是在車速被截的條件下觀察的，要重新校準。 等 001075 也落地後一併進行。
  • pre_launch：直接更新當前基線，不保留舊核心的相容、遷移或雙讀。
  • canon 同步：
  • 程式架構/physics-engine.md 第 2.2 節：刪除「已知限制」段，寫入持續接觸規則、核心球與穿入上界；
  • 程式參數/protocol.md：新常數；
  • 程式參數/network.md：RAPIER_VERSION_CURRENT；
  • 程式架構/testing.md：golden、digest 與守門；
  • D-20261021-01 中的已知限制由本決策修正。
  • 需補的驗證：
  • kernel 單元測試：parallel feature 實跑、彈丸對車、薄刀片貼牆加速、restore 後第一步與未中斷執行一致；
  • 有限等價（旗標關閉時與父代一致）；
  • 守門 15 案入正式閘；
  • 用現行零件（D-20261026-01 之後，ccd_thickness 已改由外圈決定）重量截斷率、車速與守門；
  • 三車三場各 30 起跑的完賽與掉頭統計；
  • 四公版場地的八車成本；
  • 001080 在新核心下重測。