游戏系统 / 24

固定时间步

让物理模拟按稳定节拍运行

交互演示

交互演示 · 移动指针或点击画面，观察变化

固定时间步将物理模拟按恒定时长推进，这里是 1/60 秒，不受渲染帧率影响。每一帧都将自身耗时加入累加器，运行尽可能多的完整时间步，再把剩余时间留到下一帧。上方的弹簧则直接用实际帧间隔推进，因此只要短暂出现连续几帧 92 ms 的情况，就会不断增加能量，最终模拟失稳。

适用场景

使用固定时间步，进行可重复的物理更新，并保持数值积分稳定。渲染插值能够平滑物理步之间的运动，同时不改变模拟更新频率。

实现示例

不依赖特定引擎的伪代码。请根据你使用的引擎调整函数和坐标约定。

accumulator += min(frameSeconds, 0.25)
while accumulator >= step:
  previous = current
  current = simulate(current, step)
  accumulator -= step
render(lerp(previous, current, accumulator / step))

常见错误

如果模拟一次更新所需的真实时间，比它推进的模拟时间还长，待处理的积压就可能无限增长。应设置追帧预算，并明确过载时的处理策略。仅有固定时间步，并不能保证不同机器上的模拟结果完全一致。

延伸阅读

Gaffer On Games：修正你的时间步（Fix Your Timestep）↗

内容原作 Nicolas Zullo · 中文整理与交互改编