摘要：本文阐述了在汽车造型设计数字模型领域中，Catia IMA软件模块的细分曲面技术理论与Nurbs建模方法相比所具有的优点，分析了应用Catia IMA模块在汽车造型概念设计阶段中的优势。
　　关键词：汽车;造型设计;Catia，数字模型
　　中图分类号：U463.1 文献标示码：A
　　造型在汽车设计中发挥着重要作用，直接影响产品的销售。为在激烈市场竞争中占据有利地位，汽车制造企业不断提升产品质量及外观的更新速度。计算机辅助造型技术的进步为汽车厂商提供了强有力的技术支持，使更灵活和多样化的设计成为现实。
　　1 CatiaIMA模块在汽车造型设计中的应用
　　在汽车造型概念设计阶段，方案多且更改频繁，如何在规定的时间内完成多方案并做到最优，是造型部门急需解决的问题。数字模型在此过程中起着重要作用，传统的Nurbs数字模型软件在此阶段可以完成数模构建的任务，但是需要众多位模型师参与且工作时间长。而Catia IMA模块能够弥补这些不足，实现前期对汽车整体比例及形态的探讨研究，极大提高工作效率。软件后台的基本原理就是以一个简单形状开始，通过旋转、移动、缩放或细分等操作来达到设计师想要的创意，并且结合创成式设计模块的工具条实现细节的构建。
　　2 Catia IMA;t块细分曲面技术
　　IMA模块中的曲面细分技术可追溯到1978年，Edwin Catmull、Jim Clark、Daniel Doo和Malcom Sabin提出了將双三次和双二次B样条曲面推广到任意拓扑网格上的细分算法，这标志着细分曲面应用于曲面造型的开始。但由于当时硬件条件及细分方法理论不够完善，发展较缓慢，直到2000年Peters提出PCCM变换，把Catmull-Clark细分曲面转换成Nurbs曲面^[1]，这样才使得这种基于四边形的细分方法在计算机辅助几何中有了广泛的应用前景（图1）。细分方法具有拓扑任意性这一重要优点，可以有效解决曲线曲面的造型问题。其中Catmull-Clark方法具有很好的光滑性，而Doo-Sabin方法可以很好的保持一些网格转角特征（图2）。
　　3 Catia IMA模块与Nurbs软件建模方法对比
　　汽车造型设计阶段中，构建三维数字模型时，常用的软件都是以Nurbs曲面为基础的曲面构造法。Nurbs是一种非常优秀的建模方式，能够很好控制物体表面的曲线度。1991年国际标准组织（ISO）颁布的工业数据交换标准STEP，将Nurbs作为定义工业产品几何形状的唯一数学描述方法^[2]。但是Nurbs曲面若想表示复杂的拓扑结构时，需要对曲面进行裁剪拼接，这种裁剪拼接计算不仅费时而且有数值误差，另外要在曲面的接缝处保持光滑也是很困难的^[3]。总体来讲，Nurbs建模方式更适用于造型设计后期阶段，能够保持汽车外表面较高的几何精度和连续性。而catia IMA模块细分曲面建模更适用于汽车造型概念设计阶段，其优点是强大的曲面造型能力，可以表示任意拓扑关系，修改更新速度快。但该方法表示的曲面精度和光顺性不及Nurbs曲面方法，所以更适合应用在汽车造型前期设计阶段。
　　4结束语
　　综上所述，Catia IMA模块应用全新的建模理念，以细分曲面理论为基础，结合创成式设计工具条，在汽车造型设计概念阶段可替代Nurbs建模方式，实现方案的快速迭代更新，缩短产品研发周期。
　　【参考文献】
　　[1]J Peters，G Umlauf.Gaussian and mean curvature of subdivision surfaces.TR 2000-01，CISE，University of Florida.
　　[2]S M Vergeest.CAD surface data exchange using STEP.Computer Aided Design，1991，20（8）：269-281.
　　[3]DeRose T，Kass M，Truong T.Subdivision surfaces in character animation. In Computer Graphics Proceedings，Annual Conference Series，ACM SIGGRAPH.1998：85-96.