STL, OBJ au 3MF: Utumie muundo gani wa faili ya 3D?

STL iliandikwa mwaka 1987 kwa mashine za kwanza za stereolithography za 3D Systems, na muundo wake unaonyesha asili hiyo. Faili ni orodha tambarare ya pembetatu, kila moja ikielezewa na normal ya uso na pointi tatu za pembe. Hakuna jedwali la vertex zinazoshirikiwa, kwa hivyo pembe inayogusa pembetatu sita huandikwa mara sita. Hakuna pia sehemu ya kipimo: kiwianishi cha 25 kinaweza kumaanisha milimita, inchi au mita, na karibu kila slicer hukisia milimita. Rangi, texture na majina ya sehemu hazina nafasi katika muundo msingi, na ndiyo sababu kila slicer, programu ya CAD na huduma ya uchapishaji bado inaisoma.

STL ina usimbaji wa aina mbili. ASCII STL huandika kila kitu kwa maandishi, kwa mistari kama facet normal, outer loop na vertex 12.5 0 3.2, kwa hivyo unaweza kuifungua kwenye kihariri cha maandishi na kusoma namba. STL ya binary huanza na kichwa cha baiti 80 na idadi ya pembetatu ya baiti 4, kisha huhifadhi kila pembetatu kama floats kumi na mbili za baiti 4 pamoja na sehemu ya attribute ya baiti 2: baiti 50 kamili kwa kila pembetatu. Kanuni hiyo hurahisisha kukadiria ukubwa. Modeli ya pembetatu milioni moja ni takriban MB 50 kama binary, na toleo la ASCII la mesh ile ile kwa kawaida ni kubwa mara nne hadi sita kwa sababu kila tarakimu inakuwa herufi.

Urahisi ni nguvu na pia mtego. STL haiwezi kukuambia ikiwa ilikusudiwa kuwa sehemu moja au tatu, ikiwa ilisafirishwa kwa inchi, au ikiwa pembetatu zake kweli zinazunguka kitu kigumu. Slicer hubaini hilo kutoka kwa viwianishi ghafi, na inapokisia vibaya unapata sehemu ndogo mara 25.4 au ukuta unaokosekana. Kwa sehemu ya rangi moja uliyoibuni mwenyewe na kuisafirisha kwa milimita, hakuna kati ya hayo linalojalisha, na STL inabaki kuwa muundo usiokataliwa kwa urahisi zaidi.

OBJ inatoka Wavefront Technologies, ambao programu yao ya Advanced Visualizer iliitumia mwishoni mwa miaka ya 1980, na ilienea katika miaka ya 1990 kama muundo wa maandishi wazi ambao karibu kila programu ya 3D ingeweza kubadilishana. Tofauti na STL, huhifadhi orodha ya vertex na kujenga nyuso kwa indices, kwa hivyo pembe inayoshirikiwa huhifadhiwa mara moja, na nyuso zinaweza kuwa pembetatu, pembenne au poligoni kubwa zaidi. Mistari inayoanza na v ina nafasi, vt viwianishi vya texture (UV), vn normals na f nyuso. Vikundi (g) na vitu (o) hutaja sehemu, kwa hivyo OBJ hudumu ikipitia Blender, Maya au ZBrush na muundo wake ukiwa salama.

Mwonekano uko nje ya faili ya .obj. Mstari wa mtllib hutaja faili ya .mtl msaidizi, na mistari ya usemtl hupangia nyuso materials. Faili ya .mtl huhifadhi rangi kama Kd (diffuse) na kuelekeza kwenye picha za texture kwa maingizo kama map_Kd wood.png. OBJ yenye texture kwa hivyo ni angalau faili tatu: jiometri, maktaba ya material na picha moja au zaidi, zote zikirejelewa kwa njia ya jamaa. Ukituma .obj pekee, mpokeaji ataona modeli ya kijivu. Utengano huo ni muhimu katika mifumo ya michezo na VFX ambapo wasanii hubadilisha textures bila kugusa jiometri, na ndio sababu moja inayojulikana zaidi kwa nini modeli iliyopakuliwa inaonekana vibaya.

OBJ ina upofu ule ule wa STL kuhusu kipimo: huhifadhi namba tupu bila kipimo. Zana nyingi za modeli huandika mita au sentimita, wakati slicer husoma milimita, kwa hivyo OBJ kutoka duka la mali za michezo inaweza kufika ikiwa na kosa la mara 10 au 1,000. Kwa uchapishaji, OBJ haiongezi kitu ambacho slicer inatumia isipokuwa rangi kwa kila vertex katika zana chache, kwa hivyo ukihitaji kuchapisha mali ya sanaa mara nyingi ni rahisi kuhifadhi textures kwa rendering na kuipa slicer mesh safi. Kwa upande mwingine, kubadilisha STL kuwa OBJ ndiyo njia fupi zaidi kutoka modeli ya uchapishaji hadi mtiririko wa rendering au mchezo.

3MF ilichapishwa mwaka 2015 na 3MF Consortium, kundi lililoanzishwa na Microsoft pamoja na kampuni za sekta ya uchapishaji na CAD. Faili ya .3mf ni kumbukumbu ya ZIP, muundo ule ule wa chombo uliojadiliwa katika ZIP vs RAR vs 7z. Ibadilishe jina iwe .zip na utapata faili ya XML ya 3D/3dmodel.model yenye mesh, faili ya aina za maudhui, faili za mahusiano na mara nyingi picha ndogo na usanidi wa slicer. Kila modeli hutangaza kipimo chake (mikroni, milimita, sentimita, inchi, futi au mita), kwa hivyo tatizo la kipimo linalosumbua STL na OBJ halitokei kabisa. Rangi, materials msingi, vitu kadhaa na uwekaji wake kwenye sahani ya uchapishaji ni sehemu ya vipimo rasmi.

Vipimo rasmi pia vinahitaji mesh ziwe manifold na zenye mwelekeo thabiti: kila ukingo ushirikiwe na pembetatu mbili kamili, zote zikielekea nje. Wasafirishaji wanaofuata kanuni hawawezi kuandika jiometri wazi, inayojikata yenyewe ambayo STL huibeba bila shida. Usaidizi ni mpana kwenye zana za sasa. PrusaSlicer, Bambu Studio, OrcaSlicer na UltiMaker Cura husoma 3MF, PrusaSlicer na Bambu Studio huhifadhi mradi wao wote kama .3mf ukiwa na mipangilio ya uchapishaji na rangi zilizopakwa ndani, na programu ya Microsoft ya 3D Builder kwenye Windows huifungua moja kwa moja. Sehemu dhaifu ni firmware za zamani, tovuti za print-farm na waingizaji wa CAD wanaotarajia STL bado; kwa hizo, badilisha 3MF kuwa STL na ukubali kwamba vitu vya ziada vitabaki nyuma.

Muundo unaofaa hutegemea faili inakwenda wapi baadaye, si ni upi mpya zaidi. Kama kituo kinachofuata ni slicer na sehemu ni rangi moja, STL inatosha, na bado ni muundo ambao kila jukwaa, maktaba ya modeli na huduma ya uchapishaji inaelewa. Kama kituo kinachofuata ni renderer, injini ya mchezo au zana ya modeli ya msanii mwingine, OBJ huhifadhi UV, normals na vikundi vyenye majina ambavyo STL hutupa, na umbo lake la maandishi hurahisisha kukagua matatizo.

3MF inastahili nafasi yake pale faili inapobeba zaidi ya jiometri. Uchapishaji wa rangi nyingi uliopakwa kwenye Bambu Studio, sahani ya sehemu kumi na mbili zilizopangwa kwa kazi moja, sehemu iliyoibuniwa kwa inchi, au mradi unaotaka kuufungua tena ukiwa na urefu wa tabaka na infill ile ile, vyote vinahitaji 3MF, kwa sababu hakuna muundo mwingine hapa unaoweza kushikilia taarifa hiyo. Kwa maeneo kadhaa ya kupeleka, weka toleo lenye taarifa nyingi zaidi kama nakala yako kuu na usafirishe rahisi kutoka kwake kwa kibadilishaji modeli za 3D badala ya kuunganisha ubadilishaji mwingi.

Uchapishaji mwingi ulioshindwa na uingizaji ulioharibika unaosingiziwa muundo kwa kweli ni matatizo ya mesh, au ya kile programu ya kupokea ilichodhania kuihusu. STL iko hatarini zaidi kwa sababu haina metadata ya kukamata makosa; OBJ ina matatizo ya kipimo na faili zinazokosekana; 3MF huyaepuka mengi kwa muundo wake, ingawa msafirishaji asiyejali bado anaweza kuandika mesh mbaya. Fungua safu zilizo hapa chini kuona kila tatizo linavyoonekana na linakotoka kwa kawaida.

Ukubwa unatokana na muundo. STL ya binary ni baiti 50 kwa pembetatu, kwa hivyo unaweza kuukokotoa kabla ya kusafirisha. ASCII STL hurudia kila pembe kama maandishi na kwa kawaida huwa juu mara nne hadi sita ya binary. OBJ huhifadhi kila vertex inayoshirikiwa mara moja na kuirejelea kwa index, kwa hivyo kwa mesh iliyofungwa ya kawaida huwa ndogo kuliko ASCII STL na takriban katika kiwango cha binary STL, kubwa zaidi ikibeba pia UV na normals. 3MF huhifadhi XML yenye index kisha kuibana ndani ya ZIP, jambo ambalo kwa kawaida huifanya iwe ndogo zaidi kati ya tatu kwa jiometri ile ile.

Takwimu zilizo hapa chini ni za kawaida kwa mesh iliyofungwa ya takriban pembetatu 500,000, kama sanamu ndogo yenye maelezo. Faili halisi hutofautiana kulingana na usahihi wa viwianishi na msafirishaji, kwa hivyo zichukulie kama makadirio ya kiwango, yanayofaa huduma ya uchapishaji inapoweka kikomo cha kupakia au STL iliyosafirishwa kutoka 3MF inapotoka kubwa mara kadhaa.

Ubadilishaji husoma pembetatu kutoka chombo kimoja na kuziandika kwenye kingine. Chochote ambacho muundo lengwa unaweza kueleza huja, kisichoweza kinaachwa. Ndiyo maana STL kuwa OBJ haipotezi kitu kwenye jiometri, 3MF kuwa STL hupoteza rangi, vipimo na mpangilio wa sahani, na OBJ kuwa STL hupoteza textures na majina ya sehemu. Katika zana za 3D za UltKit, maamuzi ya ziada ni wazi: Vipimo vya modeli huambia kibadilishaji chanzo kinatumia kipimo gani, Mhimili wa juu hushughulikia tofauti ya Y-up dhidi ya Z-up kati ya injini za michezo na slicers, na Unganisha kuwa mesh moja huamua kama sehemu tofauti zibaki tofauti.

Kitu ambacho hakuna ubadilishaji unaofanya ni kutengeneza mesh. Kama STL ina shimo, OBJ unayotengeneza kutoka kwake ina shimo lile lile, na msafirishaji wa 3MF ama ataikataa au kuiandika hivyo hivyo. Ukarabati ni hatua tofauti kwenye zana ya mesh au kirekebishaji kilichojengewa ndani ya slicer, na ni bora kuufanya mara moja, kwenye faili yako kuu, kabla ya kusafirisha chochote kingine. Vivyo hivyo kwa kipimo: ubadilishaji hauwezi kujua kwamba sehemu ilikusudiwa kuwa kwa inchi usipoueleza. Maelezo nayo ni hivyo: STL ya poligoni chache huwa OBJ au 3MF ya poligoni chache, kwa hivyo safirisha tena kutoka modeli chanzo ubora ukiwa muhimu.

Miundo mingine miwili hujitokeza kila swali hili linapoulizwa. STEP (ISO 10303) huhifadhi vitu vigumu na nyuso halisi badala ya pembetatu, kwa hivyo ndio muundo wa kutumia sehemu inapohitaji kurudi kwenye Fusion 360, SolidWorks au FreeCAD kwa uhariri. GLB, umbo la binary la glTF 2.0 ya Khronos Group, hufunga mesh pamoja na materials na textures zake kwenye faili moja kwa mita na ndio muundo wa kuonyesha modeli kwenye wavuti au Android AR.

Kwa miundo mitatu ambayo makala hii inashughulikia, jedwali lililo hapa chini linafupisha uchaguzi kulingana na mahali inapokwenda. Kama safu mbili zinafaa, chagua muundo wenye taarifa zaidi na usafirishe rahisi baadaye; kutoka 3MF kwenda STL ni rahisi, wakati kujenga upya rangi au vipimo vilivyopotea ni kazi ya mikono.