STL vs OBJ vs 3MF: Format Fail 3D Mana Patut Anda Guna?

STL dicipta pada 1987 untuk mesin stereolitografi pertama 3D Systems, dan reka bentuknya mencerminkan asal-usul itu. Fail ialah senarai segi tiga yang rata, setiap satu diterangkan dengan normal faset dan tiga titik sudut. Tiada jadual bucu bersama, jadi satu sudut yang disentuh enam segi tiga ditulis enam kali. Tiada medan unit juga: koordinat 25 boleh bermaksud milimeter, inci atau meter, dan hampir semua slicer menganggapnya milimeter. Warna, tekstur dan nama bahagian tiada tempat dalam format asas, dan itulah sebabnya setiap slicer, perisian CAD dan perkhidmatan cetakan masih membacanya.

STL mempunyai dua pengekodan. STL ASCII menulis segalanya dalam teks, dengan baris seperti facet normal, outer loop dan vertex 12.5 0 3.2, jadi anda boleh membukanya dalam editor teks dan membaca nombornya. STL binari bermula dengan pengepala 80 bait dan kiraan segi tiga 4 bait, kemudian menyimpan setiap segi tiga sebagai dua belas nombor titik apung 4 bait ditambah medan atribut 2 bait: tepat 50 bait bagi setiap segi tiga. Peraturan ini memudahkan ramalan saiz. Model sejuta segi tiga kira-kira 50 MB dalam bentuk binari, dan versi ASCII bagi mesh yang sama biasanya empat hingga enam kali lebih besar kerana setiap digit menjadi satu aksara.

Kesederhanaan ini kekuatan sekali perangkap. STL tidak dapat memberitahu sama ada ia dimaksudkan sebagai satu bahagian atau tiga, sama ada ia dieksport dalam inci, atau sama ada segi tiganya benar-benar membentuk pepejal. Slicer menekanya daripada koordinat mentah, dan apabila tekaan salah, anda mendapat bahagian 25.4 kali lebih kecil atau dinding yang hilang. Bagi bahagian satu warna yang anda reka sendiri dan eksport dalam milimeter, semua itu tidak menjadi masalah, dan STL kekal sebagai format yang paling kurang berkemungkinan ditolak.

OBJ berasal daripada Wavefront Technologies, yang perisian Advanced Visualizer-nya menggunakannya pada akhir 1980-an, dan ia tersebar sepanjang 1990-an sebagai format teks biasa yang boleh dipertukarkan oleh hampir semua program 3D. Berbeza daripada STL, ia menyimpan senarai bucu dan membina muka daripada indeks, jadi sudut yang dikongsi disimpan sekali sahaja, dan muka boleh berupa segi tiga, segi empat atau poligon yang lebih besar. Baris yang bermula dengan v menyimpan kedudukan, vt koordinat tekstur (UV), vn normal dan f muka. Kumpulan (g) dan objek (o) menamakan bahagian, jadi OBJ kekal dengan strukturnya apabila dipindahkan melalui Blender, Maya atau ZBrush.

Rupa disimpan di luar fail .obj. Baris mtllib menamakan fail .mtl pelengkap, dan baris usemtl menetapkan bahan kepada muka. Fail .mtl menyimpan warna seperti Kd (resap) dan merujuk imej tekstur dengan entri seperti map_Kd wood.png. Maka OBJ bertekstur sekurang-kurangnya tiga fail: geometri, pustaka bahan dan satu atau lebih imej, semuanya dirujuk melalui laluan relatif. Jika anda hanya menghantar .obj, penerima melihat model kelabu. Pengasingan itu berguna dalam saluran paip permainan dan VFX yang artisnya menukar tekstur tanpa menyentuh geometri, dan ia sebab paling biasa model yang dimuat turun kelihatan salah.

OBJ berkongsi kelemahan STL pada skala: ia menyimpan nombor kosong tanpa unit. Kebanyakan alat pemodelan menulis meter atau sentimeter, sedangkan slicer membaca milimeter, jadi OBJ daripada kedai aset permainan boleh tiba dengan skala tersasar 10 atau 1,000 kali. Untuk mencetak, OBJ tidak menambah apa-apa yang digunakan slicer kecuali warna per bucu dalam beberapa alat, jadi jika anda perlu mencetak aset seni, biasanya paling mudah menyimpan tekstur untuk rendering dan menghantar mesh bersih kepada slicer. Sebaliknya, menukar STL ke OBJ ialah jalan paling singkat daripada model cetakan ke aliran kerja rendering atau permainan.

3MF diterbitkan pada 2015 oleh 3MF Consortium, kumpulan yang dimulakan oleh Microsoft bersama syarikat dalam industri percetakan dan CAD. Fail .3mf ialah arkib ZIP, format bekas yang sama dibincangkan dalam ZIP vs RAR vs 7z. Namakan semula kepada .zip dan anda akan menemui fail XML 3D/3dmodel.model dengan mesh, fail jenis kandungan, fail perhubungan dan selalunya lakaran kecil serta konfigurasi slicer. Setiap model mengisytiharkan unitnya (mikron, milimeter, sentimeter, inci, kaki atau meter), jadi masalah skala yang menghantui STL dan OBJ tidak berlaku. Warna, bahan asas, beberapa objek dan penempatannya pada plat binaan semuanya sebahagian daripada spesifikasi.

Spesifikasi itu juga memerlukan mesh bersifat manifold dan berorientasi konsisten: setiap tepi dikongsi tepat dua segi tiga, semuanya menghadap ke luar. Pengeksport yang mengikut peraturan tidak dapat menulis geometri terbuka dan bersilang sendiri yang boleh dibawa oleh STL. Sokongannya luas dalam alat semasa. PrusaSlicer, Bambu Studio, OrcaSlicer dan UltiMaker Cura membaca 3MF, PrusaSlicer dan Bambu Studio menyimpan keseluruhan projek sebagai .3mf dengan tetapan cetakan dan warna yang dilukis di dalamnya, dan aplikasi 3D Builder Microsoft di Windows membukanya terus. Titik lemahnya ialah perisian tegar lama, portal ladang cetakan dan pengimport CAD yang masih mengharapkan STL; untuk itu, tukar 3MF ke STL dan terima bahawa tambahan itu tertinggal.

Format yang sesuai bergantung pada destinasi seterusnya fail itu, bukan pada yang mana lebih baharu. Jika destinasinya slicer dan bahagian itu satu warna, STL sudah memadai, dan ia masih format yang difahami setiap forum, pustaka model dan perkhidmatan cetakan. Jika destinasinya perender, enjin permainan atau alat pemodelan artis lain, OBJ mengekalkan UV, normal dan kumpulan bernama yang dibuang STL, dan bentuk tekstnya memudahkan pemeriksaan masalah.

3MF berguna apabila fail membawa lebih daripada geometri. Cetakan berbilang warna yang dilukis dalam Bambu Studio, plat dua belas bahagian yang disusun untuk satu kerja, bahagian yang direka dalam inci, atau projek yang ingin dibuka semula dengan ketinggian lapisan dan isian yang sama, semuanya memerlukan 3MF, kerana tiada format lain di sini boleh menyimpan maklumat itu. Untuk beberapa destinasi, simpan versi terkaya sebagai salinan induk dan eksport yang lebih ringkas daripadanya dengan penukar model 3D dan bukannya menyambung beberapa penukaran.

Kebanyakan cetakan gagal dan import rosak yang disalahkan pada format sebenarnya masalah pada mesh, atau pada andaian program penerima tentangnya. STL paling terdedah kerana ia tidak membawa metadata untuk menangkap kesilapan; OBJ berkongsi masalah skala dan fail yang hilang; 3MF mengelakkan kebanyakannya melalui reka bentuk, walaupun pengeksport yang cuai masih boleh menulis mesh yang buruk. Buka baris di bawah untuk melihat rupa setiap kegagalan dan puncanya.

Saiz mengikut struktur. STL binari tetap pada 50 bait bagi setiap segi tiga, jadi anda boleh mengiranya sebelum eksport. STL ASCII mengulang setiap sudut sebagai teks dan biasanya empat hingga enam kali lebih besar daripada binari. OBJ menyimpan setiap bucu bersama sekali dan merujuknya melalui indeks, jadi bagi mesh tertutup biasa ia lebih kecil daripada STL ASCII dan lebih kurang dalam julat STL binari, lebih besar jika ia juga membawa UV dan normal. 3MF menyimpan XML berindeks dan memampatkannya dalam ZIP, yang biasanya menjadikannya paling kecil daripada ketiga-tiganya untuk geometri yang sama.

Angka di bawah tipikal untuk mesh tertutup sekitar 500,000 segi tiga, seperti patung kecil yang terperinci. Fail sebenar berbeza mengikut ketepatan koordinat dan pengeksport, jadi anggaplah ia sebagai tertib magnitud, berguna apabila perkhidmatan cetakan menghadkan muat naik atau STL yang dieksport daripada 3MF menjadi beberapa kali lebih besar.

Penukaran membaca segi tiga daripada satu bekas dan menulisnya ke dalam yang lain. Apa-apa yang boleh dinyatakan oleh format sasaran ikut serta; yang tidak boleh akan digugurkan. Itulah sebabnya STL ke OBJ tidak menjejaskan geometri, 3MF ke STL kehilangan warna, unit dan susun atur plat, dan OBJ ke STL kehilangan tekstur dan nama bahagian. Dalam alat 3D di UltKit, keputusan tambahan itu jelas: Unit model memberitahu penukar skala yang digunakan sumber, Paksi atas menangani perbezaan Y-atas dengan Z-atas antara enjin permainan dan slicer, dan Gabung menjadi satu mesh menentukan sama ada bahagian berasingan kekal berasingan.

Apa yang tidak dilakukan oleh mana-mana penukaran ialah membaiki mesh. Jika STL mempunyai lubang, OBJ yang anda hasilkan daripadanya mempunyai lubang yang sama, dan pengeksport 3MF sama ada menolaknya atau menulisnya juga. Pembaikan ialah langkah berasingan dalam alat mesh atau pembaik terbina dalam slicer, dan paling baik dilakukan sekali, dalam fail induk anda, sebelum mengeksport apa-apa yang lain. Begitu juga skala: penukaran tidak tahu bahagian itu dimaksudkan dalam inci melainkan anda memberitahunya. Perincian juga serupa: STL poligon rendah menjadi OBJ atau 3MF poligon rendah, jadi eksport semula daripada model sumber apabila kualiti penting.

Dua format lain muncul setiap kali soalan ini ditanya. STEP (ISO 10303) menyimpan pepejal dan permukaan tepat dan bukannya segi tiga, jadi ia format yang sesuai apabila bahagian perlu dimasukkan semula ke Fusion 360, SolidWorks atau FreeCAD untuk disunting. GLB, bentuk binari glTF 2.0 daripada Khronos Group, membungkus mesh bersama bahan dan teksturnya dalam satu fail berunit meter dan ialah format untuk memaparkan model di web atau dalam AR Android.

Bagi tiga format yang diliputi artikel ini, jadual di bawah meringkaskan pilihan mengikut destinasi. Jika dua baris sesuai, pilih format yang membawa lebih banyak maklumat dan eksport yang lebih ringkas kemudian; daripada 3MF ke STL mudah, manakala membina semula warna atau unit yang hilang ialah kerja manual.