Какие форматы файлов используются для 3D-моделей?
Форматы файлов для 3D-моделей
Сообщений 1 страница 2 из 2
Поделиться22025-12-29 16:07:50
STL (STereoLithography) — формат файла, ставший стандартом де-факто в индустрии 3D-печати. Разработанный компанией 3D Systems в 1987 году для первых систем стереолитографии, сегодня он является универсальным мостом между программным обеспечением для 3D-моделирования и устройствами печати.
Важность STL файла определяется его функцией — он описывает только геометрию поверхности трехмерного объекта, без представления цвета, текстуры или других атрибутов. Эта особенность делает его идеальным для 3D-печати, где первостепенное значение имеет точная форма модели.
STL файл служит критическим звеном в рабочем процессе 3D-печати. После создания трехмерной модели в CAD-программе, она экспортируется в STL, затем обрабатывается слайсером, который генерирует G-код — инструкции для 3D-принтера.
Преимущества: широко распространен и совместим практически с любыми слайсерами и оборудованием. Абсолютное большинство 3D-моделей на профильных интернет-площадках предлагаются именно в формате STL.
Недостатки: позволяет передавать только данные о геометрии, относительно ограниченная детализация, особенно в плане криволинейных поверхностей. Нередко возникают дефекты, требующие редактирования перед нарезкой.
OBJ в 3D-моделирования формат завоевал довольно широкую популярность благодаря эффективности и высокой гибкости. Сюда входит возможность передачи информации о цветах, текстурах, прозрачности и материалах, чего не хватает STL.
Пожалуй, еще более важное преимущество — возможность более точной передачи геометрических форм: в отличие от STL здесь геометрия поверхностей передается не только простыми треугольниками, но и разнообразными многоугольниками и даже кривыми произвольной формы.
За все эти преимущества, зачастую избыточные, приходится платить более высоким объемом файлов и повышенными требованиями к вычислительным мощностям. Файлы в этом формате бывают довольно увесистыми — в районе 5-50 Мб и выше, особенно если данные включают детальные текстуры.
В общем и целом, для многих задач, особенно в любительской 3D-печати, вполне хватает формата STL, тогда как OBJ более универсален и нередко используется в промышленной 3D-печати и 3D-сканировании.
Преимущества: позволяет передавать не только геометрию, но и цвета, текстуры и информацию о расходных материалах. Более точная передача геометрии в сравнении с STL. Опенсорсный формат с довольно широкой поддержкой.
Недостатки: большие объемы данных, информация о текстурах и цветах хранится во вспомогательных файлах.
MTL - это файл настроек материалов, используемый приложениями для редактирования 3D-объектов, такими как Adobe Photoshop и Autodesk Maya. Он хранится вместе с файлом .OBJ и описывает, как программа должна применять текстуры к этому объекту. MTL-файлы содержат имена файлов текстур растровых изображений, которые нужно применить к объекту, а также 3D-координаты, в которых их нужно применить.
Файл OBJ может ссылаться более чем на один файл MTL, а файлы MTL могут ссылаться более чем на одну текстуру. Таким образом, пользователи могут легко применять несколько текстур к одному и тому же объекту.
Хотя файлы MTL в основном используются и создаются приложениями для редактирования 3D-объектов, они сохраняются в формате обычного текста, что позволяет пользователям открывать и редактировать их практически в любом текстовом редакторе.
AMF (Additive Manufacturing File) можно считать следующим шагом в эволюции STL. Этот формат тоже создан специально под аддитивные технологии и с оглядкой на недостатки предшественника по инициативе Американского общества испытаний и материалов (ASTM). Если STL передает только геометрию поверхностей, то AMF может содержать дополнительную информацию о материалах, цветах и других особенностях посредством расширяемого языка разметки XML, то есть по возможностям он ближе к OBJ.
Метод построения тоже усовершенствован. Файлы в этом формате могут содержать несколько объектов, состоящих из непересекающихся объемов — полигональных сеток из треугольников, при этом у треугольников могут быть криволинейные стороны, а не только прямые. Каждому объему и даже каждому полигону можно приписать материал и цвет, что удобно при работе с мультиматериальными 3D-принтерами, а для некоторых промышленных аддитивных систем просто необходимо.
Недостатки все те же, что и у OBJ: объемы файлов могут достигать внушительных размеров (100 Мб и даже выше, в зависимости от геометрической сложности и объема дополнительных данных), а широкий функционал зачастую избыточен — настолько, что многие слайсеры и 3D-принтеры, особенно любительского сегмента, просто не заточены под работу с этим форматом.
Преимущества: способен хранить как геометрические данные, так и разнообразные метаданные. Возможно указание используемых единиц измерения.
Недостатки: ограниченная совместимость, поддерживается не всеми слайсерами.
3MF - это ещё одна продвинутая альтернатива STL, разработанная целым консорциумом — компаниями Microsoft, Autodesk, HP, Dassault Systemes, PTC, SLM, Shapeways, Materialise, 3D Systems, Stratasys и другими. 3MF расшифровывается как 3D Manufacturing Format, то есть формат для 3D-производства.
Главная цель опять-таки заключается в устранении недостатков альтернативных форматов с упором на повышение универсальности, расширение функционала и, что не менее важно, удержание объемов файлов даже с обильной информацией в более-менее приемлемом размерном диапазоне — структура оптимизирована, а готовые файлы архивируются в ZIP.
Этот формат позволяет предавать не только информацию о геометрии, цветах, материалах и текстурах, но и определенные производственные параметры, например единицы измерения, относительное положение в пространстве, отслеживание объектов и компонентов, требования к оборудованию, и так далее. Вся дополнительная информация записывается на языке XML и может быть без особого труда отредактирована вручную. По объему итоговые файлы зачастую даже меньше аналогичных STL, хотя и содержат больше полезной информации.
Формат 3MF дает оптимальную комбинацию удобства и функциональности, хотя полностью заменить конкурентов ему пока не удалось, несмотря на почти десятилетие разработки и продвижения. Популярность 3MF постепенно растет, но все же ограничена в первую очередь консервативностью: многие пользователи просто привыкли к STL, к тому же расширенный функционал хоть и не мешает, но требуется не всем.
Преимущества: довольно широко распространен и продолжает набирать популярность, точно передает геометрию, позволяет хранить разнообразную вспомогательную информацию.
Недостатки: слишком сложен и избыточно функционален для большинства применений, особенно в любительской 3D-печати. Остается теоретическая возможность превращения в закрытый формат по воле разработчиков.
FBX - это 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 использовала FBX в качестве формата обмена для своего собственного программного обеспечения, — AutoCAD, Fusion 360, Maya, 3ds Max и других пакетов.
Формат файла FBX поддерживает свойства геометрии и внешнего вида, такие как цвет и текстуры. Он также поддерживает скелетную анимацию и морфы. Поддерживаются как бинарные файлы, так и файлы ASCII. FBX используется в качестве формата обмена между 3ds Max, Maya, MotionBuilder, Mudbox и другим программным обеспечением.
IGES — нейтральный формат, используемый в основном в оборонной промышленности и машиностроении. Он был разработан в середине семидесятых годов ВВС США в партнерстве с Boeing и другими компаниями в качестве формата обмена, который можно использовать во всех CAD-системах.
Формат IGES представляет собой кодировку ASCII, чрезвычайно гибкую, когда речь идет о 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 материалов, такие как текстуры, тип материала и т. д. Анимация также не поддерживается.
GES пользуется широкой популярностью, он был принят в качестве национального стандарта во многих странах, включая Великобританию и Австралию. Практически все программы САПР поддерживают его.
Формат файла IGES больше не разрабатывается, но он по-прежнему широко используется для передачи данных между программами CAD, CAM и CAE.
Это популярный выбор для 3D-моделирования, создания технических чертежей и дизайна продуктов. Он имеет хорошую репутацию среди любителей 3D моделирования, хотя большинство профессионалов теперь предпочитают его преемника STEP.
STP (STEP) или ISO 10303 был разработан как преемник формата файла IGES. Он широко используется в инженерных областях, таких как автомобилестроение, авиастроение и строительство. Соответствующий формат файла —. stp.
Официально заявленной целью разработки STEP было создание механизма, способного описывать данные о продукте на протяжении всего жизненного цикла продукта, независимо от какой-либо конкретной системы. Однако из-за сложности и размера исходного стандарта позже он был разбит на более мелкие модульные спецификации в четырех основных выпусках.
Формат STEP поддерживает все функции, поддерживаемые форматом IGES. Кроме того, он также может записывать топологию, геометрические допуски, свойства материалов, такие как текстуры, типы материалов и другие сложные данные о продукте.
X3D - это формат 3D-файлов на основе XML. Он поддерживает все функции формата языкf моделирования виртуальной реальности VRML, который был разработан для интернета.
Формат VRML использует полигональную сетку для записи геометрии поверхности и может хранить информацию, связанную с внешним видом, такую как цвет, текстура и прозрачность.
Формат X3D добавляет NURBS-кодирование к геометрии поверхности, возможность хранения информации о сцене и поддержку анимации.
Цель X3D - стать стандартным форматом 3D-файлов для Интернета. В частности, X3D может работать в браузере и отображать 3D контент с использованием технологии 3D-графики OpenGL. X3D также был разработан для бесшовной интеграции со страницами HTML5, во многом аналогично формату SVG для изображений. Однако на сегодняшний день формат не получил широкого распространения.
DAE (Collada) принадлежит к нейтральному формату, широко используемому в индустрии видеоигр и кино. Он управляется некоммерческим технологическим консорциумом Khronos Group.
Формат Collada поддерживает геометрию и свойства, связанные с внешним видом, такие как цвет, материал, текстура и анимация. Кроме того, это один из редких форматов, поддерживающих кинематику и физику. Формат Collada хранит данные с использованием языка разметки XML.
Первоначальное намерение формата Collada заключалось в том, чтобы стать стандартом среди форматов 3D-файлов. Действительно в 2013 году он был принят ISO в качестве общедоступной спецификации ISO/PAS 17506. В результате многие программы 3D моделирования поддерживают формат Collada.
Тем не менее, все согласны с тем, что формат не идет в ногу со временем. Когда-то он активно использовался в качестве формата обмена для Autodesk Max/Maya в кинопроизводстве, но теперь индустрия больше сместилась в сторону OBJ, FBX и Alembic.
3DS — это собственный формат файлов, используемый в архитектуре, инженерии, образовании и производстве. Он встроен в старую Autodesk 3D Studio DOS, популярное программное обеспечение для моделирования, которое позже было заменено его преемником 3D Studio MAX в 1996 году. Разработанный в 90-х годах, это один из старейших форматов 3D файлов, который стал стандартом для хранения 3D-моделей или для обмена между двумя другими проприетарными форматами.
Формат файла 3DS сохраняет только самую основную информацию о геометрии, внешнем виде, сцене и анимации. Он использует треугольную сетку для аппроксимированной геометрии поверхности, общее количество треугольников ограничено 65 536.
Он хранит связанные с внешним видом свойства, такие как цвет, текстура, материал и коэффициент пропускания, а также информацию о сцене, такую как положение камеры. Источники света также можно сохранять, но формат не поддерживает направленные источники света.
Формат 3DS является бинарным и хранит информацию фрагментами. Это позволяет синтаксическим анализаторам пропускать фрагменты, которые они не распознают и позволяет расширять формат. Будучи одним из старейших форматов файлов, 3DS стал стандартом для хранения 3D моделей и обмена между другими форматами 3D-файлов. Практически все пакеты программного обеспечения для 3D моделирования, поддерживают его. Однако, этот формат сохраняет только самую основную информацию о 3D-модели, этот формат необходимо дополнить форматом MAX (теперь замененным форматом PRJ), который содержит дополнительную информацию, специфичную для Autodesk 3ds Max.
DWG (Drawing) является одним из наиболее популярных и широко используемых форматов для хранения и обмена файлами с графической информацией. Этот формат был разработан компанией Autodesk и применяется в её продуктах, таких как AutoCAD и AutoCAD LT, для создания и редактирования 2D и 3D чертежей. DWG файлы могут содержать сложные геометрические объекты, текст, размеры и другие элементы, что делает их важными для инженеров, архитекторов, дизайнеров и других профессионалов, работающих с графикой.
В обновленных программах расширение используется в двух вариантах: .dws и .dwt. Такие форматы обозначают стандарт и шаблон чертежа.
DXF как и DWG является векторным, но имеют открытый исходный код на основе текста (ASCII).и их можно использовать в разных сторонних приложениях. В векторных чертежах DXF каждый элемент «расписан». Из-за этого файлы имеют больший размер, но их также легко преобразовать для других программ. Некоторые файлы DXF, особенно с несколькими слоями, могут иметь размер в сотни мегабайт. Нужно либо разделять такие файлы, либо сжимать их, либо выполнять оба действия. Файлы DXF в основном содержат двухмерные векторные изображения, особенно в ранних версиях формата. В формате DXF также могут быть ограничения цвета граней. Файлы DXF также редко поддерживают специальные функции и элементы: в этих файлах по умолчанию содержится только самое необходимое, поэтому они более гибкие, совместимые и удобные для совместного использования.
3DM — это формат 3D-модели с открытым исходным кодом и собственный формат файлов для Rhinoceros. Разработан для программы автоматизированного проектирования (САПР) Rhino 3D. Он содержит 3D-модель, включающую информацию о поверхности, точках и кривых. Файлы 3DM позволяют программам для автоматизированного проектирования, производства, автоматизированного проектирования и компьютерной графики точно сохранять 3D-геометрию и обмениваться ею, используя представления NURBS и полигональной сетки.
Формат поддерживает как геометрическую, так и негеометрическую информацию, включая метаданные, слои и атрибуты, определённые пользователем. В отличие от полигональных форматов (например, STL или OBJ), 3DM сохраняет математически точную геометрию NURBS для гладких, непрерывных поверхнос
X_T представляет собой файл модели Parasolid. Они также известны как файлы Modeller Transmit. Различные программы САПР могут экспортировать данные в формат X_T и импортировать их из него. Файлы текстовые и состоят в основном из чисел, которые некоторые программы САПР могут считывать для определения геометрии, цвета и других характеристик 3D-модели. Среди многих программ САПР, которые могут использовать этот файл, — Autodesk Fusion 360, Vectorworks, Parasolid Viewer от SolidView, KeyCreator от Kubotek, Actify и 3D-Tool.
SLDPRT — это 3D-модель, созданная в Dassault Systemes SolidWorks, популярной программе САПР. Она представляет собой часть изготавливаемого изделия. Пользователи SolidWorks объединяют файлы SLDPRT для создания 3D-моделей, которые сохраняются в виде файлов .SLDASM.
В SolidWorks 3D-модели, представляют собой готовые изделия. Модели, создаваемые в SolidWorks, обычно состоят из множества более мелких компонентов. Эти компоненты сохраняются в виде файлов SLDPRT. Можно создавать, импортировать и изменять файлы SLDPRT независимо от более крупных сборок, в которые они включены. Например, можно открыть файл SLDPRT в отдельном окне и изменить его геометрию. Затем SolidWorks автоматически применит изменения ко всем сборкам, в которые входит этот файл SLDPRT. Также возможно отображение содержимого файла SLDPRT в виде 2D-чертежа (.SLDDRW файл).
EASM - это файл сборки, созданный в приложении eDrawings Publisher, которое является дополнением для различных систем автоматизированного проектирования, таких как SketchUp, Pro/Engineer и SolidWorks. Файл представляет собой сборку проектируемой модели, состоящую из нескольких деталей или компонентов. Файлы EASM используются для обмена сборками и могут быть просмотрены или распечатаны с помощью бесплатного приложения eDrawings Viewer.
NWC – формат файла Autodesk Navisworks, через который осуществляется связь со сторонними форматами, такими как RVT, DWG, IFC и др. Формат NWC является ретранслятором информации из других форматов в виде, адаптированном для Autodesk Navisworks. В этих файлах хранится агрегированная, упрощённая версия 3D-модели. Они создаются Autodesk Navisworks для ускорения загрузки и просмотра проектов.