STL vs OBJ vs 3MF: ce format 3D să alegeți?

STL a fost creat în 1987 pentru primele mașini de stereolitografie ale 3D Systems, iar proiectarea lui își arată originea. Un fișier este o listă simplă de triunghiuri, fiecare descris printr-o normală a fațetei și trei vârfuri. Nu există un tabel comun de vârfuri, așa că un colț care aparține a șase triunghiuri este scris de șase ori. Nu există nici câmp pentru unitate: o coordonată 25 poate însemna milimetri, inchi sau metri, iar aproape toate sliceri-ele presupun milimetri. Culoarea, textura și numele pieselor nu au loc în formatul de bază, tocmai de aceea fiecare slicer, program CAD și serviciu de printare îl citește și azi.

STL are două codări. STL ASCII scrie totul ca text, cu linii precum facet normal, outer loop și vertex 12.5 0 3.2, deci îl puteți deschide într-un editor de text și citi numerele. STL binar începe cu un antet de 80 de octeți și un contor de triunghiuri de 4 octeți, apoi stochează fiecare triunghi ca douăsprezece numere în virgulă mobilă de 4 octeți plus un câmp de atribute de 2 octeți: exact 50 de octeți pe triunghi. Regula face mărimea ușor de prevăzut. Un model de un milion de triunghiuri are circa 50 MB în format binar, iar versiunea ASCII a aceleiași plase este de obicei de patru până la șase ori mai mare, pentru că fiecare cifră devine un caracter.

Simplitatea este și punctul forte, și capcana. Un STL nu vă spune dacă a fost gândit ca o singură piesă sau ca trei, dacă a fost exportat în inchi sau dacă triunghiurile lui închid într-adevăr un solid. Slicerul deduce asta din coordonatele brute, iar când greșește, obțineți o piesă de 25,4 ori prea mică sau un perete lipsă. Pentru o piesă de o singură culoare, proiectată de dumneavoastră și exportată în milimetri, nimic din toate acestea nu contează, iar STL rămâne formatul cel mai puțin susceptibil să fie respins.

OBJ provine de la Wavefront Technologies, al cărei program Advanced Visualizer îl folosea la sfârșitul anilor 1980, și s-a răspândit în anii 1990 ca formatul text simplu pe care îl puteau schimba aproape toate programele 3D. Spre deosebire de STL, păstrează o listă de vârfuri și construiește fețele din indici, deci un colț comun este stocat o singură dată, iar fețele pot fi triunghiuri, patrulatere sau poligoane mai mari. Liniile care încep cu v conțin poziții, vt coordonate de textură (UV-uri), vn normale, iar f fețele. Grupurile (g) și obiectele (o) denumesc piesele, așa că OBJ trece prin Blender, Maya sau ZBrush cu structura intactă.

Aspectul se află în afara fișierului .obj. O linie mtllib indică un fișier .mtl însoțitor, iar liniile usemtl atribuie materiale fețelor. Fișierul .mtl stochează culori precum Kd (difuză) și trimite la imaginile de textură prin intrări precum map_Kd wood.png. Un OBJ cu texturi înseamnă deci cel puțin trei fișiere: geometria, biblioteca de materiale și una sau mai multe imagini, toate referite prin cale relativă. Dacă trimiteți doar .obj, destinatarul vede un model gri. Această separare e utilă în fluxurile de lucru pentru jocuri și VFX, unde artiștii schimbă texturile fără să atingă geometria, și este cel mai frecvent motiv pentru care un model descărcat arată greșit.

OBJ are același punct orb ca STL la scară: stochează numere simple, fără unitate. Majoritatea programelor de modelare scriu în metri sau centimetri, în timp ce sliceri-ele citesc milimetri, deci un OBJ dintr-un magazin de resurse pentru jocuri poate ajunge cu o eroare de 10 sau 1.000 de ori. Pentru printare, OBJ nu adaugă nimic ce un slicer folosește, în afară de culoarea pe vârf în unele programe, așa că, dacă trebuie să printați o resursă artistică, de obicei e mai simplu să păstrați texturile pentru randare și să trimiteți slicerului o plasă curată. În sens invers, transformarea unui STL în OBJ este cea mai scurtă cale de la un model de printare la un flux de randare sau de joc.

3MF a fost publicat în 2015 de 3MF Consortium, un grup inițiat de Microsoft împreună cu companii din industria printării și a CAD-ului. Un fișier .3mf este o arhivă ZIP, același format de container discutat în ZIP vs RAR vs 7z. Redenumiți-l în .zip și veți găsi un fișier XML 3D/3dmodel.model cu plasa, un fișier de tipuri de conținut, fișiere de relații și adesea miniaturi și configurația slicerului. Fiecare model își declară unitatea (micron, milimetru, centimetru, inch, picior sau metru), deci problema de scară care afectează STL și OBJ pur și simplu nu apare. Culorile, materialele de bază, mai multe obiecte și așezarea lor pe placa de printare fac parte din specificație.

Specificația cere și ca plasele să fie manifold și orientate consecvent: fiecare muchie împărțită de exact două triunghiuri, toate cu fața spre exterior. Exportatoarele care respectă regulile nu pot scrie geometria deschisă, cu autointersecții, pe care un STL o poartă fără probleme. Suportul este larg în uneltele actuale. PrusaSlicer, Bambu Studio, OrcaSlicer și UltiMaker Cura citesc 3MF, PrusaSlicer și Bambu Studio își salvează tot proiectul ca .3mf, cu setările de printare și culorile pictate înăuntru, iar aplicația Microsoft 3D Builder din Windows îl deschide direct. Punctul slab îl reprezintă firmware-ul mai vechi, portalurile fermelor de printare și importatoarele CAD care încă așteaptă STL; pentru ele, convertiți 3MF în STL și acceptați că extrele rămân pe loc.

Formatul potrivit depinde de destinația fișierului, nu de care este mai nou. Dacă următoarea oprire este un slicer și piesa are o singură culoare, STL este în regulă și rămâne formatul pe care îl înțelege orice forum, bibliotecă de modele și serviciu de printare. Dacă destinația este un program de randare, un motor de jocuri sau unealta de modelare a altui artist, OBJ păstrează UV-urile, normalele și grupurile denumite pe care STL le pierde, iar forma lui text face problemele ușor de inspectat.

3MF își merită locul când fișierul poartă mai mult decât geometrie. O printare multicoloră pictată în Bambu Studio, o placă cu douăsprezece piese aranjate pentru o lucrare, o piesă proiectată în inchi sau un proiect pe care vreți să-l redeschideți cu aceeași înălțime de strat și același umplere au nevoie de 3MF, pentru că niciun alt format de aici nu poate păstra aceste informații. Dacă aveți mai multe destinații, păstrați versiunea cea mai bogată ca exemplar principal și exportați din ea variante mai simple cu un convertor de modele 3D, în loc să înlănțuiți conversii.

Majoritatea printărilor eșuate și a importurilor defecte puse pe seama formatului sunt de fapt probleme ale plasei sau ale presupunerilor programului care o primește. STL este cel mai expus, fiindcă nu are metadate care să prindă greșelile; OBJ are aceleași probleme de scară și de fișiere lipsă; 3MF evită majoritatea prin construcție, deși un exportator neglijent poate scrie totuși o plasă proastă. Deschideți rândurile de mai jos pentru a vedea cum arată fiecare problemă și de unde apare de obicei.

Mărimea decurge din structură. STL binar are exact 50 de octeți pe triunghi, deci o puteți calcula înainte de export. STL ASCII repetă fiecare colț ca text și ajunge de obicei de patru până la șase ori peste cel binar. OBJ stochează fiecare vârf comun o singură dată și îl referă prin index, așa că pentru o plasă închisă obișnuită iese mai mic decât STL ASCII și aproximativ în intervalul STL binar, mai mare dacă poartă și UV-uri și normale. 3MF stochează XML indexat și apoi îl comprimă în ZIP, ceea ce îl face de obicei cel mai mic dintre cele trei pentru aceeași geometrie.

Cifrele de mai jos sunt tipice pentru o plasă închisă de circa 500.000 de triunghiuri, cum ar fi o figurină detaliată. Fișierele reale variază după precizia coordonatelor și exportator, așa că tratați-le ca ordine de mărime, utile când un serviciu de printare limitează încărcările sau când un STL exportat dintr-un 3MF iese de câteva ori mai mare.

O conversie citește triunghiurile dintr-un container și le scrie în altul. Tot ce poate exprima formatul țintă se păstrează; ce nu poate se pierde. De aceea STL în OBJ nu pierde nimic din geometrie, 3MF în STL pierde culorile, unitățile și aranjarea pe placă, iar OBJ în STL pierde texturile și numele pieselor. În uneltele 3D din UltKit, deciziile suplimentare sunt explicite: Unitățile modelului spune convertorului ce scară folosește sursa, Axa verticală tratează diferența dintre Y în sus și Z în sus între motoarele de jocuri și sliceri, iar Unește într-o singură plasă hotărăște dacă piesele separate rămân separate.

Ce nu face nicio conversie este să repare o plasă. Dacă un STL are o gaură, OBJ-ul făcut din el are aceeași gaură, iar un exportator 3MF fie o refuză, fie o scrie oricum. Repararea este un pas separat, într-o unealtă pentru plase sau în funcția de reparare a slicerului, și se face cel mai bine o singură dată, în fișierul principal, înainte de orice alt export. Același lucru e valabil pentru scară: conversia nu poate ști că o piesă era gândită în inchi dacă nu îi spuneți. La fel și cu detaliul: un STL cu puține poligoane devine un OBJ sau 3MF cu puține poligoane, deci exportați din nou din modelul sursă când calitatea contează.

Alte două formate apar mereu când se pune această întrebare. STEP (ISO 10303) stochează solide și suprafețe exacte, nu triunghiuri, deci este formatul potrivit când o piesă trebuie să se întoarcă în Fusion 360, SolidWorks sau FreeCAD pentru editare. GLB, forma binară a glTF 2.0 de la Khronos Group, împachetează o plasă cu materialele și texturile ei într-un singur fișier, în metri, și este formatul pentru afișarea unui model pe web sau în AR pe Android.

Pentru cele trei formate din acest articol, tabelul de mai jos rezumă alegerea în funcție de destinație. Dacă se potrivesc două rânduri, alegeți formatul care poartă mai multe informații și exportați mai târziu varianta mai simplă; trecerea de la 3MF la STL este ușoară, în timp ce refacerea culorilor sau a unităților pierdute este muncă manuală.