Файлы 3д моделей: 8 самых распространенных форматов 3D файлов

Опубликовано: 27.09.2021 в 12:45

Автор: admin

Содержание

8 самых распространенных форматов 3D файлов

3DPrintStory

&nbsp

Существуют разные форматы для хранения информации о 3D моделях. Наверняка вы слышали про самые популярные из них вроде: STL, OBJ, FBX, COLLADA и т.п. Они широко используются в 3D печати, видеоиграх, кино, архитектуре, медицине, конструировании и в процессе обучения. При этом в каждой из перечисленный сфер есть свои наиболее популярные форматы, которые сформировались в силу исторических или практических причин. В статье ниже мы рассмотрим различные форматы файлов 3D моделей и более детально остановимся на 8 самых популярных на сегодняшний день.

Геометрия модели описывает ее форму. Внешний вид включает в себя цвета, текстуры, материал и т.п. Под сценой подразумевается расположение источников освещения, камер и периферийных объектов. Ну и анимация характеризует перемещения 3D модели.

Существуют сотни форматов 3D файлов. Почему их так много? В основном из-за того, что каждый разработчик программного CAD обеспечения (например, AutoDesk или Blender) имеет собственный, оптимизированный именно под их софт, формат файлов. Так что если вы используете AutoCad, то скорее всего будете работать с DWG файлами, а если Blender — с BLEND файлами.

И вот тут окажется, что все не так просто как хотелось бы… Ваш AutoCad дает на выходе файл формата DWG, так как это его «родной» формат. А Blender (софт вашего друга), работает только с BLEND файлами. То есть вы не сможете вдвоем работать над одной и той же 3D моделью.

Два самых популярных универсальных формата — это STL (расширение .STL) и COLLADA (расширение .DAE). Они очень широко используются для обмена данными о 3D медолях между CAD программами. Если вы хотите поделиться своей 3D моделью, вы можете конвертировать DWG файл в формат COLLADA — этот процесс называется «экспорт». Ваш друг берет этот COLLADA файл и импортируете его в Blender, где COLLADA файл конвертируется в «родной» формат BLEND. Таким образом, вы можете использовать разные CAD программы и при этом обмениваться данными.

Собственные и универсальные форматы — это основная вилка в мире форматов 3D файлов. На сегодняшний день в большинстве софтов для 3D моделирования есть возможность чтения и записи популярных универсальных форматов. Кроме того, большинство программ также поддерживают возможность работы с форматами от отдельных проихфодителей, которые стали настолько распространенными, что игнорировать их просто нельзя. Именно такие, собственные и универсальные форматы мы рассмотрим ниже.

Формат 3D файла	Тип
STL	Универсальный
OBJ	ASCII вариант универсальный, бинарный — собственный
FBX	Собственный
COLLADA	Универсальный
3DS	Собственный
IGES	Универсальный
STEP	Универсальный
VRML/X3D	Универсальный

Существует три принципиальных метода кодирования геометрии поверхности, каджый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Это аппроксимирующая сетка (англ. — approximate mesh), точная сетка (англ. — precise mesh) и конструктивная блочная геометрия (англ. — constructive solid geometry (CSG)).

Во процессе этого метода кодирования, поверхность 3D модели покрывается сеткой небольших вообржаемых полигонов. Чаще всего используются треугольники. В файле сохраняются вершины и векторы-нормали к сторонам треугольников. Блягодаря этому можно достаточно точно отобразить геометрию поверхности 3D модели.

Треугольники аппроксимируют плавную геометрию поверхности. От этого и название — аппроксимирующая сетка. Чем меньше размер треугольников, тем качественнее аппроксимация. При этом, чем меньше треугольники, тем больше их необходимо для покрытия поверхности и, соответсвенно, в исходном файле хранится больше данных о вершинах и нормалях. То есть, чем качественнее аппроксимация, тем больше размер файла 3D модели.

3D файлы, в которых используется аппроксимация, отлично подходят для задач, в которых нет высоких требований по разрешающей способности 3D модели. Так как 3D принтеры имеют определенные ограничения по разрешающей способности, именно в них подобные 3D файлы находят широкое применение. Самый популярный формат 3D моделей для 3D печати — STL — принадлежит именно к этому типу.

Почти все знают в какие виды файлов используются для сохранения изображений: PNG, JPG, BMP, TIFF и другие. Но что насчёт объемных моделей? Казалось бы, у нас добавляется третье измерение, но при этом размер файла зачастую меньше, чем даже изображение этой же модели. В этой статье мы расскажем вам всё, что необходимо знать о файлах для хранения моделей и даже больше: способы конвертации, особенности каждого из видов файлов, а также формат файлов для 3D-печати.

В отличие от изображений, в мире 3D-моделей не прижился воксельный (воксель — объемный пиксель) метод хранения. Лишь некоторые умельцы используют его при создании игр или в научных исследованиях. Связано это с историей появления объемной графики: в отличии от появлении фотографии, объемная графика изначально создавалась на компьютере, причем использовалась для анимации. Воксели намного сложнее анимировать, поэтому вместо них начали использовать полигональный метод хранения: вся модель состоит из множества полигонов — треугольников, имеющих три точки. Это похоже на создание скульптур из бумаги — соединяя множество плоских кусочков можно получить что-то объемное и даже гладкое.

Хоть данный метод сохранения в виде полигонов нельзя назвать растровым, данные методы имеют много общего: невозможность увеличить качество, прямая зависимость между качеством и весом файла, простота в редактировании. Это наиболее практичный формат для сохранения и использования моделей в 3D-печати, но не единственный. Далее мы рассмотрим наиболее популярные форматы для хранения 3D-моделей.

На самом деле существует столь же много различных методов хранения 3D-моделей, сколь много их существует для хранения фото и видео. Но существуют и универсальные форматы, которые, хоть и с некоторыми ограничениями, можно открывать почти в любой программе.

Вопреки заблуждениям, STL изначально предназначался не для художественного моделирования. Его разработала компания Albert Consulting Group и предназначался он для раннего метода 3D-печати — стереолитографии. Отсюда и возникло название файла — STereoLithography. Через некоторое время компания открыто опубликовала формат и с тех пор он получил огромную популярность.

Формат STL широко используется благодаря простоте своей структуры: полигоны (фасеты) и их нормали. Первые нужны для задания поверхности, а вторые для указания где находится внешняя сторона полигона. Поэтому данный формат можно считать самым универсальным.

Из-за того, что модель задается с помощью множества треугольников, то нельзя точно задать криволинейные поверхности, ведь для этого понадобится бесконечное количество треугольников, а следовательно и бесконечное хранилище данных. Но при использовании в 3D-печати данный минус не столь важен, так как точность, задаваемая с помощью треугольников, выше точности печати.

Этот формат очень похож на STL, но отличается возможностью наложения текстур, заданием материала и хранением иной информации. Поэтому OBJ можно назвать расширенной версией STL и предназначен он по большей части для программ художественного моделирования, таких как Blender, Autodesk Maya, 3Ds Max, Meshlab и другие.

Теперь мы переходим на инженерную сторону 3D-моделирования, ведь STEP — это единственный формат, который можно открывать в любой программе для инженерного моделирования и свободно редактировать встроенными в программу инструментами. STEP изначально разрабатывался как мировой стандарт формата для хранения изделий на компьютере, а предназначался для полного цикла разработки детали. Именно поэтому все серьёзные программы инженерного моделирования и физических симуляций могут работать с данным форматом. Отличительной стороной STEP является большая точность: модель создается инструментами, позволяющими задавать кривые с помощью формул. Поэтому точность в данном формате бесконечна: насколько бы сильно вы ее не увеличили, кривая линия останется кривой, а не станет множеством прямых линий.

Для создания моделей в формате STEP используются САПР (Система Автоматизированного ПРоектирования). Благодаря стандарту ISO, все САПР программы могут работать в данном формате. Но не все данные свободно передаются из одной программы в другую через STEP. Для нас самое главное — перенос геометрии модели, а симуляции, материал и прочие данные, которые формат STEP не хранит, носят второстепенный характер.

В данную категорию относятся форматы файлов, которые можно открыть только в одной программе — в которой файлы и были созданы. Они предназначены только для хранения проектов, зачастую их невозможно применить в 3D-печати. Исключением является слайсер Ultimaker Cura, в котором есть возможность добавлять плагины, позволяющие открывать напрямую из слайсера файлы таких программ как Inventor, Siemens NX, Solidworks и других.

Как уже упоминалось ранее, данные программы называют САПР. Так как это ПО зачастую предназначено для производств, то и общий формат файлов у них имеется (STEP). Некоторые программы, зачастую производимые одной компанией, позволяют работать в общей экосистеме. Например, во многих инженерных программах компании Autodesk можно встретить совместимость форматов: Fusion 360 может открыть файл созданный в Inventor. Но при таком способе открытия всё же будет теряться часть информации об изделии, например информация о произведенных физических симуляциях. Поэтому если деталь не разработана до конца, не следует перемещать её между разными программами.

К данной категории можно отнести программы, созданные для визуализации: мультипликация, спецэффекты, создание фигурок и моделей для видеоигр. В отличии от предыдущего случая, в программах художественного моделирования царит хаос. У каждой программы есть свой собственный формат, а общий формат STL ограничивает функционал каждой из программ до простейших инструментов. Но этого хватит для создания моделей, которые в дальнейшем будут напечатаны на 3D-принтере, так как важна лишь геометрия модели.

На самом деле Gcode является больше, чем просто форматом файла. Это отдельный язык программирования. Но вместо исполнения команд компьютером, команды на данном языке исполняет 3D-принтер. Изначально данный язык разрабатывался для сложных ЧПУ станков, а 3D-принтер и является одним из простейших представителей данного вида устройств. В отличии от предыдущих форматов, gcode можно легко редактировать вручную, тем самым отдавая команды принтеру напрямую, в обход компьютера. С помощью этого можно создавать макросы, позволяющие облегчить работу с 3D-принтером. Подробнее о работе с языком gcode и о создании макросов можете прочитать в статье на нашем сайте.

Если у вас появилась необходимость в перемещении модели между программами для 3D-моделирования, то стоит определить, в какой группе находится программа откуда и куда вы хотите переместить модель. Если вы переносите её из одной САПР программы в другую, то лучше всего использовать формат STEP, чтобы не ограничивать количество инструментов для дальнейшего моделирования. Во всех остальных случаях единственным вариантом будет формат STL, который могут распознать некоторые САПР и в который художественные программы могут сохранять модель. Стоит учитывать, что при переносе модели из художественной программы в САПР каждый полигон переносится как отдельная поверхность, поэтому работа с файлами формата STL в инженерных программах может вызвать трудности как в обработке, так и в простом просмотре модели. Связано это с принципами работы САПР: он выполняет обработку каждой поверхности в отдельности, а чем больше поверхностей, тем больше необходимо выполнить расчетов для одной операции.

Совет: если при переносе модели из программы художественного моделирования в САПР качество модели не столь важно, то лучше как можно больше уменьшить количество полигонов. Таким образом уменьшается нагрузка на компьютер и увеличивается быстродействие при обработке модели в САПР.

Что может быть более очевидным, чем использование этого невероятного инструмента , который является 3D-принтером , для печати инструментов! Несмотря на определенные ограничения сопротивления для 3D-печатных инструментов , можно изготовить множество элементов. Действительно, каждый пластиковый элемент, связанный с инструментами или выполнением работ в доме, можно легко распечатать в 3D. Вы найдете множество файлов STL для хранения винтов, гвоздей или других элементов в вашей мастерской, гараже, лаборатории или мастерской.

Эти инструменты для 3D-печати также могут быть тесно связаны с вашим 3D-принтером. Действительно, вы можете печатать элементы для улучшения охлаждения или стабильности вашего принтера , а также поддержки камеры или хранения ваших инструментов. Еще более невероятно то, что вы можете напечатать 3D-принтер на своем 3D-принтере ! Конечно, все, что вам нужно сделать, это добавить некоторые механические детали, двигатели и электронику. При этом файлы 3D-печати доступны на платформе загрузки Cults .

Файлы 3д моделей: 8 самых распространенных форматов 3D файлов

8 самых распространенных форматов 3D файлов

Всего комментариев: 0

Оставить комментарий Отменить ответ

Файлы 3д моделей: 8 самых распространенных форматов 3D файлов

8 самых распространенных форматов 3D файлов

Что такое формат 3D файла?

Сколько существует форматов 3D файлов?

Собственные форматы 3D файлов — это проблема…

Универсальные форматы 3D файлов решают проблему

Общие характеристики разных форматов 3D файлов

Кодирование геометрии 3D модели

Аппроксимирующая сетка

Точная сетка

Виды файлов для 3D-моделирования и 3D-печати

Особенности хранения 3D-моделей

Универсальные форматы файлов 3D-моделей

STL

OBJ

STEP

Собственные форматы

Инженерные программы

Художественные программы

Gcode — формат для 3D-печати

Конвертация форматов файлов 3D-моделей

Загрузите лучшие бесплатные дизайны для 3D-принтеров Tools for DIY・Cults

Удлинитель гибкого крикета 3

Держатель Skadis TS80

Крепление Logitech C615 gopro

BakuBOx

Затвор Glock 19 gen 3

Мороженое Mininauts

Череп мининавта

Мининавты кактус

Mininauts Cat

Мининавты Чужой

Мининавты Diablo

Мобильный стенд

Игровой шкаф

ФОРМА ДЛЯ ДЕКОРАТИВНОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ЦЕМЕНТНОЙ ПЛИТЫ

фляга для воды

Хранение батареек AA — путешествия

Простая пробка для вина/бутылки

Чехол для фонарика

Лицевая крышка HINTECH — Учебное пособие включено

Набор ключей для телескопических колесных гаек, 4 шт.

Машина для производства ПЭТ-бутылок

Крепление Syma X8C GoPro

Малый держатель для ключей с трещоткой 4-в-1 (8–13 мм) 057 I для винтов или доски для штифтов

Зажим для нити, М-образный, с крыльями

Ручной винтовой зажим

Диспенсер для ленты

Подвесной органайзер для инструментов

СТОЛОВЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ КРЕДИТНЫХ КАРТ

Разноцветная подставка «Игра престолов» — Дом Ланнистеров

Рекуператор из березы Seve

Камень для стены для скалолазания

💰 Самые продаваемые 3D-файлы в категории Инструменты

Space Saver — соединитель для вешалок

Крепление Creality Sonic Pad для Ender 3 S1 Pro

Чехол для зажигалки Chill Buddy

ВЕНТИЛЯТОРНЫЙ КАНАЛ SOVOL SV06 5015 — CFD ОПТИМИЗИРОВАН, версия 2.

Pinch Perfect Полный набор (12 унций — 30 унций) Тумблер для помощи при сублимации

Улучшенная система управления кабелями Creality Ender 3 S1 Pro

Ender 3, 3 V2, 3 pro, 3 max, двойной 40-мм осевой вентилятор, канал горячего конца / клык. CR-10, прямой привод Micro Swiss и совместимость с боуденом. Не требуется поддержка для печати

Подставка для краски с ножницами

ДЕРЖАТЕЛЬ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ТЕЛЕФОНА

Ящики для принтера для стола Ikea Lack

Держатель дисплея FLSUN v400

Ender 3 Briss fang Gen2, красная ящерица, паук, нф сумасшедший, стрекоза и т.

ТОЧНЫЙ ШТАНГМЕНТ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ СДЕЛАЙ САМ

Контейнер для пожарного гидранта

Generativ Design Y-Filamentsplitter Bambulab AMS-Extern RS-CONCEPTS

ГОРЯЧИЙ КОНЕЦ ВОЗДУХОВОДА 4020 ИЛИ 5015 ВЕНТИЛЯТОР, ENDER 3 S1, S1 PRO, SPRITE, ДАТЧИК NO Y OFFSET, АДАПТЕР ABL

⬇️ Самые загружаемые бесплатные файлы STL в категории «Инструменты»

Зажим для нити / Универсальный зажим для нити

#3DBenchy — веселый тест на пытки с помощью 3D-печати

Наиболее распространенные метрические гайки и болты — от M2 до M20

Маски N95 против коронавируса COVID19 #HackThePandemic

Печать на месте — ролик для измерения расстояния

Части отвратительного прочного морского конструктора

ИМПЕРСКАЯ СКОРОСТНАЯ ПУШКА — УЛЬТРА МЕГА НАБОР!

Печать на месте Держатель/захват для печатных плат

Часть отвратительного стойкого терминатора Lord Builder