nTopology是一款面向增材制造的高效设计平台。nTopology采用隐式建模技术，是一种基于数学函数或隐式模型的驱动式设计技术，使nTopology的设计流程具有高速度和可靠性。nTopology兼具CAD、CAE和CAM功能，可快速实现创成式设计、轻量化、拓扑优化等创新设计，输出可用于增材制造的产品解决方案。
本文将对nTopology平台所使用的隐式建模技术进行介绍，并对比其与传统B-reps建模方法的不同之处。
© nTopology隐式建模介绍
当代主流建模技术— B-reps系统
传统的CAD系统软件都使用B-reps（边界定义法）来表达实体对象的外部形态。B-Reps指的是构成物体边界表面的集合，实体中的各个面将根据点和边之间的拓扑关系进行串联并形成实体， B-Reps概念如下图所示：
来源：安世亚太
B-reps算法通过计算点线间的拓扑关系来定义实体，这样的算法一方面在做点与实体的包含关系时容易出错；另一方面，当设计师使用b-reps做圆角、抽壳和布尔交集等操作时，由于边线数量可能会产生变化，使得操作前后拓扑关系不一致，导致计算量很容易超负荷，而且报错几率也较大。
nTopology的技术突破：隐式建模
nTopology软件使用了更为有效的隐式建模技术（Implicit Modeling），该建模原理基于隐式函数（Implicit Function）的运用，而隐式函数（简称i- function）是一个数学函数，它的作用是给三维空间内的每个点都分配一个值。
来源：安世亚太
如上图所示，该函数最重要的特性是：实体外部点对应的函数值是正数，但内部点的函数值则是负数，同时函数结果的绝对值即为点与实体的距离。学术一点的说，如果F是实体S的隐式函数，那么当点P在S内时，F(P)<0，当P在S外时，F(P)>0。当然，如果点P正好在S的边界处，则F(P)=0。
这样做的优势十分明显，隐式建模的核心算法基于一个函数形成的值域，当设计师进行几何体建模运算的时候，只需要从旧函数中构建一个新的隐式函数即可。而这样做的结果是，模型并不需要记录大量的拓扑关系，只需记录几个函数。因此我们的模型比B-reps算法小60多倍，而且因为运算量小，它也不会出现报错和无法显示的问题。
nTop和隐式建模的发展前景
自1970年代首次开发b-reps系统以来，计算机硬件领域已经发生了巨大的变化。电脑现在配有多个CPU和以及强大的GPU，处理数据的能力大大增强。但由于B-reps算法包含很多特例性的分支，导致其并不适合在GPU上实现。而nTop则可以同时运用这两者，随着游戏行业的蓬勃发展，GPU的性能也得到了迅速发展，可以预见nTop和隐式建模的前景是非常广阔的。
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