不同类型的 3D 文件格式
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3D 文件格式是跨软件应用程序保存、共享和理解三维模型信息的数字基准。这些专门的文件格式包含基本的几何细节、材料特征和场景属性,可勾勒出三维空间中的虚拟实体。数字可视化领域包括五种主要格式:3D、STL、OBJ、FBX 和 glTF。每种格式都能满足 3D 工作流程中的特定专业需求。
3D 文件格式是保存和共享模型信息的数字基准
3DS的
3DS 格式由 Autodesk 3D Studio 开发,作为用于保存三维信息的二进制文件系统。这种传统格式将信息结构化为嵌套的“块”,使用标识符和长度指示器区分数据段,这些标识符和长度指示器的作用类似于其他容器中的数字容器。分层结构类似于当代数据树,为 CAD 应用程序和建筑可视化工具中的基本几何网格、材质设置、照明规格和相机位置提供存储
优势:
通过二进制编码实现紧凑存储可减小文件大小(通常比基于文本的格式小 30-50%)
内置支持基本元素:几何体、纹理、材质和场景设置
与传统设计应用广泛兼容
局限性:
缺乏对现代功能的支持,例如基于物理的渲染或复杂的动画绑定
将文件名长度限制为 8+3 DOS 格式(最多 12 个字符)
与需要更高网格密度的现代 AR/VR 开发流程不兼容
3DS 格式由 Autodesk 3D Studio 开发
STL的
STL(立体光刻)文件是 3D 打印的行业标准,仅通过三角形刻面描绘物体表面。分辨率直接影响打印质量——具有较少三角形(低分辨率)的型号表现出明显的刻面和锋利的边缘。相比之下,三角形越多,表面越平滑,但文件大小会增加。该格式有两种形式:ASCII(面向文本且易于人类阅读)和二进制(高效且针对机器进行了优化),对于相同模型,二进制版本通常需要减少 5-10 倍的存储空间
优势:
与几乎所有 3D 打印机和制造软件的通用兼容性
简单的几何结构简化了制造的模型准备
跨不同硬件平台和切片引擎的可靠性能
局限性:
不存储颜色、纹理或材质规格,仅存储纯几何体
缺乏对场景信息、摄像机、灯光或动画数据的支持
为复杂模型创建低效的文件大小(详细的架构模型可能需要 100MB+ 的打印就绪分辨率)
STL(立体光刻)文件作为标准
目标
OBJ 格式是一种开放标准,用于通过包含顶点坐标、面定义、纹理映射坐标和表面法线的人类可读文本文件来描绘 3D 几何体。OBJ 文件仍然受到设计专业人士的青睐,因为它们结构简单,并且补充 MTL 文件概述了渲染的表面特征。室内设计师经常选择 OBJ 来共享装饰 3D 模型,因为它保持纹理并且可以在常规文本编辑器中进行编辑,具有简单的顶点定义。
主要功能:
人类可读的 ASCII 格式允许直接检查和修改,无需专门的软件
支持通过 MTL 文件进行全面的材质定义,包括漫反射颜色、镜面反射和纹理映射
作为建筑可视化行业主要 3D 设计应用的通用交换格式
STL 以其简化的几何表示在 3D 打印应用中表现出色,而 OBJ 则为室内设计项目提供卓越的可视化功能,在这些项目中,材料特性和表面外观决定客户的认可:
特征 | STL的 | 目标 |
仅几何 | 是的 | 是的 |
颜色/纹理 | 不 | 是(通过 MTL) |
动画 | 不 | 不 |
可编辑性 | 难 | 简单(文本编辑器) |
文件大小 | 紧凑,适合简单型号 | 纹理数据更大 |
OBJ 格式是描绘 3D 几何体的开放标准
FBX的
FBX(Filmbox)是Autodesk独有的交换格式,旨在在整个专业可视化过程中传输数字资产。这种耐用的格式将几何体、材质、纹理贴图、动画、骨架绑定和照明设置全部保留在一个文件中。设计专家依靠FBX在建筑可视化工具和Unity等实时引擎之间传输复杂的3D场景。这确保了场景层次结构在交换过程中保持保留,从而允许完全动画的内部游览,以保持摄像机路径、光照水平和材质特性在各个平台上保持一致。
主要功能:
保留全面的场景数据,包括网格、UV 映射、动画关键帧和层次结构关系
维护建筑演示中角色移动所必需的骨骼结构和动画序列
支持电影制作、游戏开发和建筑可视化中的行业标准管道
作为 VR/AR 内容创建工作流程的主要交换格式
FBX(Filmbox)是Autodesk独有的交换格式
GLTF的
glTF 格式是 Khronos Group 为提供 Web 优化的 3D 内容而量身定制的解决方案,在专业可视化社区中通常被称为“3D 中的 JPEG”。这种格式具有两部分结构:JSON 文件 (.gltf) 保存场景描述、材质属性和动画数据,而二进制文件 (.glb) 包含压缩网格和纹理细节。
主要功能:
与传统的 3D 格式相比,优化的传输速度将网页加载时间缩短了 60-70%。
对基于物理的渲染材质的内置支持可跨平台创建一致的视觉外观。
基于 JSON 的结构允许直接作 JavaScript,而无需专门的解析库。
二进制压缩可将典型模型大小减少 30-40%,而不会损失视觉质量
glTF 格式是 Khronos 集团量身定制的答案
结论
选择正确的格式对于专业 3D 可视化过程中项目的成功至关重要。专家设计师必须评估项目对格式功能的需求,考虑最终用途应用程序、必要功能和整个生产工作流程中的软件兼容性等方面。工作流程的具体要求最终决定了实现增强可视化结果的最佳格式选择。