Описание и сравнение популярных 3D форматов файлов

В предыдущих статьях мы обсуждали форматы файлов 3D на абстрактном и высоком уровне. Мы обсудили различные функции, которые реализуют форматы 3D-файлов, и как вы можете выбрать идеальный формат 3D-файлов на основе этих знаний. Теперь давайте посмотрим на 8 самых важных форматов 3D-файлов и выясним, какие из этих функций они поддерживают, насколько они популярны и в каких отраслях они используются чаще всего. Если вы ищете информацию об определенном формате 3D-файла, вы можете пропустить другие и перейти прямо к этому формату 3D-файла.

  1. STL
  2. OBJ
  3. FBX
  4. COLLADA
  5. 3DS
  6. IGES
  7. STEP
  8. VRML and X3D

Формат 3D-файлов № 1: STL

STL (STereoLithography) — один из наиболее важных нейтральных форматов 3D-файлов в области 3D-печати, быстрого прототипирования и автоматизированного производства. Он является родным для программного обеспечения для стереолитографических САПР, разработанного 3D Systems. Соответствующее расширение файла .STL.

STL является одним из старейших форматов файлов 3D и был создан в 1987 году Чаком Халлом, который в настоящее время является техническим директором 3D Systems. Он также изобрел первый в мире стереолитографический 3D-принтер. Формат файла STL был создан впоследствии как простой способ передачи информации о 3D CAD моделях на этот 3D принтер.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

STL кодирует геометрию поверхности 3D-модели приблизительно, используя треугольную сетку. Поскольку это был один из первых форматов 3D-файлов, который использовал тесселяции как способ кодирования геометрии поверхности, он имеет несколько обратных имен, таких как «Стандартный язык тесселяции» и «Стандартный язык треугольников».

STL игнорирует внешний вид, сцену и анимацию. Это один из самых простых и экономных форматов файлов 3D, доступных сегодня. Формат STL определяет как ASCII, так и двоичные представления. Двоичные файлы более распространены, так как они более компактны.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

С момента своего изобретения формат файлов STL быстро внедряется в индустрии быстрого прототипирования, 3D-печати и автоматизированного производства. Это по-прежнему наиболее широко используемый формат файлов в 3D-печати.  Однако господство STL над 3D-печатью может скоро закончиться. В последние годы технология 3D-печати быстро развивалась. Точность печати теперь достигает точности на уровне микрона. Поскольку STL является приблизительным форматом, ему нужно очень маленькие треугольные грани, чтобы достичь этого разрешения, создавая при этом огромные и громоздкие файлы. Во-вторых, многие 3D-принтеры теперь позволяют печатать в полном цвете — технология, которая, как ожидается, станет более распространенной в ближайшем будущем. STL не может кодировать информацию о цвете и бесполезен для этой цели. По этим причинам господство STL в мире 3D-печати может длиться недолго, и такие форматы, как OBJ, 3MF или AMF, могут заменить его.

В КАКИХ ОТРАСЛЯХ ПРИМЕНЯЕТСЯ?

3D-печать, быстрое создание прототипов, автоматизированное производство. Чтобы узнать больше о формате файла STL, вы можете ознакомиться с нашей подробной статьей о STL .

3D файлы формата № 2: OBJ

Формат файла OBJ является еще одним нейтральным тяжеловесом в области 3D-печати. Он также широко используется в 3D-графике. Впервые он был разработан Wavefront Technologies для своего пакета анимации Advanced Visualization. Формат файла 3D имеет расширение .OBJ.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Формат файла OBJ поддерживает как приблизительное, так и точное кодирование геометрии поверхности. При использовании приблизительного кодирования это не ограничивает поверхность сетки треугольными гранями. Если пользователь хочет, он может использовать многоугольники, такие как четырехугольники (Quad Mesh). При использовании точного кодирования используются гладкие кривые и поверхности, такие как NURBS.

Формат OBJ может кодировать информацию о цвете и текстуре. Эта информация хранится в отдельном файле с расширением .MTL (библиотека шаблонов материалов). Он не поддерживает никакой анимации. Формат определяет как ASCII, так и двоичные кодировки, но только кодировка ASCII имеет открытый исходный код.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

Формат файла OBJ, благодаря своей нейтральности или открытости, является одним из самых популярных форматов обмена для 3D-графики. Это также набирает обороты в индустрии 3D-печати, поскольку индустрия движется к полноцветной печати.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ  ЕГО?

3D графика, 3D печать

3D файлы формата № 3: FBX

FBX — это собственный формат файлов, который широко используется в киноиндустрии и видеоиграх. Первоначально он был разработан Kaydara, но был куплен Autodesk в 2006 году. С момента приобретения AutoDesk использует FBX в качестве формата обмена для своего собственного портфеля, который включает AutoCAD, Fusion 360, Maya, 3DS Max и другие пакеты программного обеспечения.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Формат файла FBX поддерживает свойства, связанные с геометрией и внешним видом, такие как цвет и текстуры. Он также поддерживает скелетную анимацию и морфы. Оба бинарные и ASCII файлы поддерживаются.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

FBX — один из самых популярных вариантов анимации. Кроме того, он также используется в качестве формата обмена, который обеспечивает высокоточный обмен между 3DS Max, Maya, MotionBuilder, Mudbox и другим проприетарным программным обеспечением.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ ЕГО?

Индустрия видеоигр и киноиндустрия.

Формат 3D-файлов # 4: COLLADA

Collada — это нейтральный формат файлов, широко используемый в видеоиграх и киноиндустрии. Он управляется некоммерческим технологическим консорциумом Khronos Group. Расширение файла для формата COLLADA — .DAE.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Формат COLLADA поддерживает геометрию, свойства внешнего вида, такие как цвет, материал, текстуры и анимация. Кроме того, это один из редких форматов, поддерживающих кинематику и физику. Формат COLLADA хранит данные с использованием языка разметки XML.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

Первоначальное намерение, стоящее за форматом COLLADA, состояло в том, чтобы стать стандартом среди форматов файлов 3D. Действительно, в 2013 году ISO была принята в качестве общедоступной спецификации ISO / PAS 17506. В результате этой истории многие программы для трехмерного моделирования поддерживают формат COLLADA.

Однако все согласны с тем, что формат COLLADA не поспевает за временем. Формат COLLADA когда-то активно использовался в качестве формата обмена для Autodesk Max / Maya в киноиндустрии, но в настоящее время индустрия больше сместилась в сторону OBJ, FBX и Alembic.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ ЕГО?

Киноиндустрия, индустрия видеоигр. Для получения дополнительной информации о формате файла COLLADA см. официальные документы от Khronos Group .

Формат 3D-файлов № 5: 3DS

3DS — это собственный формат файлов, используемый в архитектуре, технике, образовании и производстве. Он является родным для старой Autodesk 3D Studio DOS, популярного программного обеспечения для моделирования, которое впоследствии было заменено его преемником 3D Studio MAX в 1996 году. Разработанное в 90-х годах, оно является одним из старейших форматов 3D-файлов. Он стал одним из отраслевых стандартов де-факто для хранения 3D-моделей или для обмена между двумя другими проприетарными форматами.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Формат файла 3DS сохраняет только самую основную информацию о геометрии, внешнем виде, сцене и анимации. Он использует треугольную сетку для приблизительного кодирования геометрии поверхности, общее количество треугольников ограничено 65536. Он хранит связанные с внешним видом свойства, такие как цвет, текстура, материал, коэффициент пропускания и т. Д. Информация о сцене, такая как положение камеры, источники света также могут быть сохранены, но формат не поддерживает направленные источники света.

Формат 3DS определяет двоичное кодирование и сохраняет информацию в виде фрагментов. Это позволяет анализаторам пропускать фрагменты, которые они не распознают, и позволяет расширять формат.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

Будучи одним из старейших форматов файлов, 3DS стал стандартом для хранения 3D-моделей и обмена между другими форматами 3D-файлов. Практически все 3D программные пакеты поддерживают это. Однако, поскольку этот формат сохраняет только самую основную информацию о 3D-модели, его нельзя использовать в ситуациях, когда никто не хочет потерять информацию. В этом случае этот формат должен быть дополнен форматом MAX (теперь заменен форматом PRJ), который содержит дополнительную информацию, относящуюся к Autodesk 3DS Max, чтобы позволить сцене полностью сохраняться / загружаться.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ ЕГО?

Архитектура, инженерия, образование и производство. Чтобы узнать больше о формате файла 3DS, вы можете посетить страницу Википедии.

Формат 3D-файлов № 6: IGES

IGES (произносится как eye-jess) — это нейтральный старый формат, используемый в основном в оборонной промышленности и в области машиностроения. Он был разработан в середине 70-х годов ВВС США.

В те времена ВВС тратили много времени на утомительный процесс обмена и преобразования данных между проприетарными системами, используемыми его поставщиками. Ситуация была особенно плохой с более крупными проектами, такими как авианосцы или системы доставки ракет с участием сотен поставщиков. Формат IGES был разработан ВВС в партнерстве с Boeing и другими для того, чтобы служить форматом обмена, который может использоваться всеми системами САПР. С 80-х годов министерство обороны США требовало, чтобы во всех контрактах на оборону и оружие использовался IGES в качестве стандартного формата файла. Расширение файла, соответствующее формату IGES, — .IGS или .IGES.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Формат IGES представляет собой кодировку ASCII, которая чрезвычайно гибка в представлении геометрии поверхности. Он может использовать принципиальные схемы, каркасы, точные поверхности произвольной формы или CSG для хранения информации, связанной с геометрией. Формат также может хранить цвета, но не поддерживает свойства материала, такие как текстуры, тип материала и т. Д. Анимация также не поддерживается.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

IGES пользуется широкой популярностью с тех пор, как был изобретен в 70-х годах. Он был принят в качестве национального стандарта во многих странах, таких как Великобритания и Австралия. Практически все программное обеспечение САПР поддерживает его.

Формат файла IGES больше не разрабатывается, и, тем не менее, он все еще широко используется для передачи данных между программами CAD, CAM и CAE. Это популярный выбор для 3D моделирования, создания технических чертежей и дизайна продукта. Он имеет репутацию хорошего выбора для любителей в 3D; профессиональные 3D художники теперь предпочитают его преемника STEP.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ ЕГО?

Оборона, машиностроение

Формат 3D-файлов № 7: STEP

STEP (Стандарт обмена данными о продукции) или ISO 10303 был разработан как преемник формата файлов IGES. Он широко используется в смежных областях, таких как автомобильное и авиационное машиностроение, строительство зданий и т. д., формат файла .STP.

Официально заявленная цель разработки STEP состояла в том, чтобы создать механизм, способный описывать данные о продукте в течение всего жизненного цикла продукта, независимо от какой-либо конкретной системы. Однако из-за сложности и размера исходного стандарта он был разбит на более мелкие модульные спецификации в четырех основных выпусках.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Формат STEP поддерживает все функции, поддерживаемые форматом IGES. Кроме того, он также может кодировать топологию, геометрические допуски, свойства материала, такие как текстуры, типы материалов и другие сложные данные продукта.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

STEP, как и IGES, является популярным форматом для обмена данными между программами CAD, CAM и CAE. Для совместимости все же рекомендуется использовать IGES, так как это более распространенный формат и более вероятно, что он будет работать с программным обеспечением принимающей стороны. Однако для случаев использования, когда необходимо передавать информацию, связанную с внешним видом модели, допусками деталей и т. Д., STEP является правильным форматом.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ ЭТО?

Машиностроение, например, автомобилестроение, авиакосмическая промышленность, строительство зданий и т. д.

Формат 3D-файлов № 8: VRML и X3D

Последний формат файла 3D, который мы обсудим, это VRML и X3D. VRML (произносится как вербальный и имеет расширение файла .WRL) расшифровывается как язык моделирования виртуальной реальности. Это формат файла 3D, разработанный для Всемирной паутины. На смену ему пришел X3D.

Термин VRML был впервые введен в статью Дейва Раггетта под названием «Расширение WWW для поддержки виртуальной реальности, независимой от платформы», представленную на первой конференции World Wide Web в 1994 году. Потребовалось еще три года, чтобы создать зрелую версию формата VRML97. и стал стандартом ISO.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

VRML97 использовался на некоторых персональных страницах и сайтах трехмерного чата, таких как «CyberTown». Однако формат не получил какого-либо значительного распространения. Кроме того, возможности VRML оставались на прежнем уровне, а 3D-графика в реальном времени быстро улучшалась. Со временем консорциум VRML изменил свое название на консорциум Web3D и начал разработку преемника формата VRML — X3D, выпущенного в 2001 году.

X3D — это 3D-формат файла на основе XML. Он поддерживает все функции формата VRML вместе с некоторыми дополнениями.

Формат VRML использует полигональную сетку для кодирования геометрии поверхности и может хранить информацию, связанную с внешним видом, такую ​​как цвет, текстура, прозрачность и т. Д. Формат X3D добавляет кодирование геометрии поверхности NURBS, возможность хранения информации, относящейся к сцене, и поддержку анимации.

ПОПУЛЯРНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕ

Цель X3D — стать стандартным форматом 3D-файлов для Интернета. В частности, апплеты X3D могут работать в браузере и отображать контент в 3D с помощью технологии 3D-графики OpenGL. X3D также был разработан для бесшовной интеграции со страницами HTML5, очень похожими на формат SVG для изображений. Однако до настоящего времени формат не получил широкого признания.

КАКИЕ ОТРАСЛИ ИСПОЛЬЗУЮТ ЭТО?

Интернет и всемирная паутина. Для получения дополнительной информации о формате X3D прочитайте это руководство от Консорциума Web3D.

Заключение

Мы узнали немало о форматах файлов 3D в этой статье. Мы обсудили, как и почему существуют сотни форматов и как их можно разделить на две широкие категории: собственные и нейтральные. Далее мы рассмотрели наиболее важные функции формата 3D-файлов и предоставили советы о том, как выбрать идеальный формат для своего приложения. Мы завершили обсуждение 8 наиболее важных форматов 3D-файлов, сосредоточив внимание на их функциях, популярности и вариантах использования. Приложение содержит обширную информацию о совместимости этих форматов 3D-файлов с наиболее популярным программным обеспечением и механизмами 3D-моделирования. Он также имеет таблицу для сравнительного анализа наборов функций этих форматов 3D-файлов.

Надеемся, вам понравилась эта статья. Поделитесь им со своими друзьями, которые интересуются миром трехмерного моделирования, разработки игр, спецэффектов, разработки, архитектуры и 3D печати. Если у вас есть какие-либо вопросы, мнения или отзывы, пожалуйста, поделитесь ими с нами в разделе комментариев.

Примечение

1. Функциональная матрица из 8 самых популярных 3D форматов файлов

Зеленый цвет означает, что поддерживается , красный означает, что не поддерживается.

Термины и определения

Approximate mesh — Приблизительная сетка Precise mesh — Точная сетка CSG — Конструктивная сплошная геометрия Color — Цвет
Material — Материал Texture — Текстура Camera — Камера Lights — Освещение

2. Поддержка импорта/экспорта в популярных программах и движках для 3D моделирования

Термины и определения

No — не поддерживается (импорт и экспорт) Export —  поддерживается только экспорт Import —  поддерживается только импорт Both — поддерживается  импорт и экспорт

источник https://all3dp.com/3d-file-format-3d-files-3d-printer-3d-cad-vrml-stl-obj

Back to Top