RigidBodyのvelocityが反映されない？

Question

物理を持ったオブジェクトを完全停止させる方法は下記のソースで実現が可能と把握しています

rb = GetComponent<RigidBody>();
rb.velocity = Vector3.zero;

であれば

rb.AddForce(transform.foward * 50f,ForceMode.Impulse);
rb.velocity = Vector3.zero;　//これが反映されない
rb.AddForce(transform.foward * 1f,ForceMode.Impulse);

このソースで例えると
１行目のrb.AddForce(transform.foward * 50f,ForceMode.Impulse);は無効化され
３行目のrb.AddForce(transform.foward * 1f,ForceMode.Impulse);
のみの弱い力量がオブジェクトに伝わるはずですが
一行目のADDFORCEの勢いも反映した強い力量が伝わるプログラムになってしまいます

なぜ２行目の
rb.velocity = Vector3.zero;
が機能しないのでしょうか？

Comments

[ayousanz]

２行目で速度は一度０になっていると思うのですが，ならないのでしょうか・・？

[退会済みユーザー]

velocityはその時点ではzeroで、
rb.AddForceの結果はUnity内部の物理演算(Internal Physics Update)
その時にAddForceに与えられた値の処理が行われvelocityの値は更新されてしまう、という事でしょう。

Answer 1

質量1kg、重力作用なしの球体に下記のようなスクリプトをアタッチし、挙動をちょっと確認してみました。

using System.Collections;
using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(Rigidbody))]
public class AddForceAndVelocityTest : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Vector3 initialVelocity = Vector3.forward;
    [SerializeField] private Vector3 impulseA = Vector3.right;
    [SerializeField] private Vector3 impulseB = Vector3.up;
    [SerializeField] private bool zeroesVelocity;

    private Vector3 initialPosition;
    private new Rigidbody rigidbody;
    private bool triggered;

    private void Start()
    {
        this.rigidbody = this.GetComponent<Rigidbody>();
        this.rigidbody.velocity = this.initialVelocity;
        this.initialPosition = this.rigidbody.position;
    }

    private void Update()
    {
        // スペースキーが押されたら、次回のFixedUpdateで実験を行うことにする
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        {
            this.triggered = true;
        }

        // リターンキーが押されたら初期状態にリセットし、実験をやり直せるようにする
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Return))
        {
            Debug.Log("Reset!");
            this.rigidbody.position = this.initialPosition;
            this.rigidbody.velocity = this.initialVelocity;
            this.rigidbody.rotation = Quaternion.identity;
            this.rigidbody.angularVelocity = Vector3.zero;
        }
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        if (!this.triggered)
        {
            return;
        }

        this.triggered = false;

        // AddForce実行前の速度を出力してみる
        Debug.Log($"Frame: {Time.frameCount}");
        Debug.Log($"Velocity 0: {this.rigidbody.velocity}");

        // impulseAを加え、その直後の速度を出力してみる
        Debug.Log($"Add impulse A: {this.impulseA}");
        this.rigidbody.AddForce(this.impulseA, ForceMode.Impulse);
        Debug.Log($"Velocity 1: {this.rigidbody.velocity}");

        // velocityをゼロにし、その直後の速度を出力してみる
        if (this.zeroesVelocity)
        {
            this.rigidbody.velocity = Vector3.zero;
            Debug.Log($"Velocity 1': {this.rigidbody.velocity}");
        }

        // impulseBを加え、その直後の速度を出力してみる
        Debug.Log($"Add impulse B: {this.impulseB}");
        this.rigidbody.AddForce(this.impulseB, ForceMode.Impulse);
        Debug.Log($"Velocity 2: {this.rigidbody.velocity}");
        
        this.StartCoroutine(this.PrintVelocityAfterPhysicsUpdate());
    }

    private IEnumerator PrintVelocityAfterPhysicsUpdate()
    {
        yield return new WaitForFixedUpdate();

        // 最後に、WaitForFixedUpdateタイミングでもう一度速度を出力してみる
        Debug.Log($"Frame: {Time.frameCount}");
        Debug.Log($"Velocity 3: {this.rigidbody.velocity}");
    }
}

velocityをゼロにしない場合...

• 最初の速度は(0.0, 0.0, 1.0)。
• 力積(1.0, 0.0, 0.0)を加えても速度は(0.0, 0.0, 1.0)のまま。
• 力積(0.0, 1.0, 0.0)を加えても速度は(0.0, 0.0, 1.0)のまま。
• WaitForFixedUpdateまで待つと加えた力積が反映され、速度は(0.0, 0.0, 1.0)から(1.0, 1.0, 1.0)に変わる。

velocityをゼロにする場合...

• 最初の速度は(0.0, 0.0, 1.0)。
• 力積(1.0, 0.0, 0.0)を加えても速度は(0.0, 0.0, 1.0)のまま。
• 速度を(0.0, 0.0, 0.0)に書き換えると、直後に速度は(0.0, 0.0, 0.0)に変わる。
• 力積(0.0, 1.0, 0.0)を加えても速度は(0.0, 0.0, 0.0)のまま。
• WaitForFixedUpdateまで待つと加えた力積が反映され、速度は(0.0, 0.0, 0.0)から(1.0, 1.0, 0.0)に変わる。

という風に、velocity書き換えは即座に反映されるのに対し、AddForceを行ってもすぐにはvelocityは変化しない様子でした。
物理シミュレーションシステムの裏方ではPhysXが使われていたかと思うのですが、PhysXのドキュメントには...

The forces acting on a body are accumulated before each simulation frame, applied to the simulation, and then reset to zero in preparation for the next frame.

なんて記述がありました。おそらく1570pさんがおっしゃるようにAddForceで加えられた力積は内部的にどんどん積算されていき、シミュレーションを進めるタイミング（「イベント関数の実行順序」の図の中の「Internal physics update」の部分）でその時点のvelocityに反映される仕組みなんじゃないかと思います。

ご質問者さんがおっしゃるような「コード上のある地点までのAddForceを無効化させる」というのは難しいかもしれませんね。
どうやらPhisXにはclearForceなんて機能があるようですが、UnityのRigidbodyにはそれに相当するものはなさそうです。AddForceによって加えられた力積を別途自前で集計しておいて、無効化させたい時にはそれの逆向きの力積を加える...みたいな方法で対処する必要があるんじゃないでしょうか。