STL, OBJ ve 3MF: Hangi 3D Dosya Formatını Seçmeli?

STL, 1987'de 3D Systems'in ilk stereolitografi makineleri için yazıldı ve tasarımı bu kökeni gösterir. Dosya, her biri bir yüzey normali ve üç köşe noktasıyla tanımlanan üçgenlerin düz bir listesidir. Ortak bir köşe tablosu yoktur; altı üçgene değen bir köşe altı kez yazılır. Birim alanı da yoktur: 25 değeri milimetre, inç ya da metre olabilir ve hemen her dilimleyici milimetre varsayar. Renk, doku ve parça adlarının çekirdek formatta yeri yoktur; bu yüzden her dilimleyici, CAD paketi ve baskı hizmeti onu hâlâ okur.

STL iki kodlamayla gelir. ASCII STL her şeyi metin olarak yazar; facet normal, outer loop ve vertex 12.5 0 3.2 gibi satırlar içerir, dolayısıyla metin düzenleyicide açıp sayıları okuyabilirsiniz. İkili STL 80 baytlık bir başlık ve 4 baytlık üçgen sayısıyla başlar, ardından her üçgeni on iki adet 4 baytlık kayan noktalı sayı ve 2 baytlık bir öznitelik alanı olarak saklar: üçgen başına tam 50 bayt. Bu kural boyutu önceden kestirmeyi kolaylaştırır. Bir milyon üçgenli model ikili biçimde yaklaşık 50 MB'tır; aynı ağın ASCII sürümü, her rakam bir karakter olduğu için genellikle dört ila altı kat büyüktür.

Sadelik hem gücü hem tuzağıdır. Bir STL, tek parça mı yoksa üç parça mı olduğunu, inç olarak mı dışa aktarıldığını ya da üçgenlerinin gerçekten kapalı bir katı çevreleyip çevrelemediğini söyleyemez. Dilimleyici bunu ham koordinatlardan çıkarır; yanlış tahmin ederse parça 25,4 kat küçük çıkar ya da bir duvar eksik kalır. Kendi tasarladığınız, milimetre olarak dışa aktardığınız tek renkli bir parça için bunların hiçbiri önemli değildir ve STL en az reddedilen format olmayı sürdürür.

OBJ, Advanced Visualizer yazılımında 1980'lerin sonunda kullanan Wavefront Technologies'ten gelir ve 1990'larda hemen her 3D programın alışveriş yapabildiği düz metin formatı olarak yayıldı. STL'den farklı olarak bir köşe listesi tutar ve yüzeyleri indekslerle kurar; böylece ortak bir köşe bir kez saklanır, yüzeyler üçgen, dörtgen ya da daha büyük çokgenler olabilir. v ile başlayan satırlar konumları, vt doku koordinatlarını (UV), vn normalleri, f ise yüzeyleri tutar. Gruplar (g) ve nesneler (o) parçaları adlandırır; bu sayede OBJ, Blender, Maya veya ZBrush arasındaki gidiş dönüşte yapısını korur.

Görünüm .obj dosyasının dışındadır. Bir mtllib satırı eşlik eden .mtl dosyasını belirtir, usemtl satırları yüzeylere malzeme atar. .mtl dosyası Kd (yaygın yansıma) gibi renkleri saklar ve map_Kd wood.png gibi girdilerle doku resimlerine işaret eder. Dokulu bir OBJ bu yüzden en az üç dosyadır: geometri, malzeme kitaplığı ve bir veya daha fazla resim; hepsi göreli yolla çağrılır. Yalnızca .obj gönderirseniz alıcı gri bir model görür. Bu ayrım, sanatçıların geometriye dokunmadan doku değiştirdiği oyun ve görsel efekt akışlarında işe yarar ve indirilen bir modelin yanlış görünmesinin en yaygın nedenidir.

OBJ ölçek konusunda STL'nin kör noktasını paylaşır: birimsiz çıplak sayılar saklar. Çoğu modelleme aracı metre veya santimetre yazar, dilimleyiciler ise milimetre okur; bu yüzden bir oyun varlığı mağazasından gelen OBJ 10 ya da 1.000 kat sapabilir. Baskı için OBJ, birkaç araçtaki köşe başına renk dışında dilimleyicinin kullandığı hiçbir şey eklemez; bir sanat varlığını basacaksanız dokuları render için saklayıp dilimleyiciye temiz bir ağ göndermek genellikle en kolayıdır. Ters yönde, STL'yi OBJ'ye dönüştürmek, bir baskı modelinden render veya oyun akışına giden en kısa yoldur.

3MF, 2015'te Microsoft'un baskı ve CAD sektöründen şirketlerle başlattığı 3MF Consortium tarafından yayımlandı. .3mf dosyası bir ZIP arşividir; ZIP, RAR ve 7z karşılaştırması yazısında anlatılan aynı kapsayıcıdır. Birinin uzantısını .zip yaparsanız içinde ağı barındıran 3D/3dmodel.model XML dosyasını, içerik türü dosyasını, ilişki dosyalarını ve çoğu zaman küçük resimleri ile dilimleyici yapılandırmasını bulursunuz. Her model birimini (mikron, milimetre, santimetre, inç, fit veya metre) bildirir; bu yüzden STL ve OBJ'yi peşinden ayırmayan ölçek sorunu hiç oluşmaz. Renkler, temel malzemeler, birden çok nesne ve bunların baskı tablasındaki yerleşimi şartnamenin parçasıdır.

Şartname ayrıca ağların manifold ve tutarlı yönlü olmasını ister: her kenar tam iki üçgen tarafından paylaşılır ve hepsi dışa bakar. Kurallara uyan dışa aktarıcılar, bir STL'nin rahatça taşıyabildiği açık, kendi kendini kesen geometriyi yazamaz. Güncel araçlarda destek geniştir. PrusaSlicer, Bambu Studio, OrcaSlicer ve UltiMaker Cura 3MF okur; PrusaSlicer ve Bambu Studio tüm projeyi baskı ayarları ve boyanmış renklerle .3mf olarak kaydeder; Windows'taki Microsoft 3D Builder uygulaması da doğrudan açar. Zayıf nokta, hâlâ STL bekleyen eski donanım yazılımları, baskı çiftliği portalları ve CAD içe aktarıcılarıdır; bunlar için 3MF'yi STL'ye dönüştürün ve ekstraların geride kalacağını kabul edin.

Doğru format, dosyanın sonra nereye gideceğine bağlıdır; hangisinin daha yeni olduğuna değil. Sonraki durak bir dilimleyiciyse ve parça tek renkliyse STL yeterlidir; hâlâ her forumun, model kitaplığının ve baskı hizmetinin anladığı formattır. Sonraki durak bir render motoru, oyun motoru ya da başka bir sanatçının modelleme aracıysa OBJ, STL'nin attığı UV'leri, normalleri ve adlandırılmış grupları korur; metin biçimi de sorunları incelemeyi kolaylaştırır.

3MF, dosya geometriden fazlasını taşıdığında yerini hak eder. Bambu Studio'da boyanmış çok renkli bir baskı, tek iş için dizilmiş on iki parçalık bir tabla, inç olarak tasarlanmış bir parça ya da aynı katman yüksekliği ve dolgu ile yeniden açmak istediğiniz bir proje 3MF gerektirir; çünkü buradaki başka hiçbir format bu bilgiyi tutamaz. Birden çok hedef varsa en zengin sürümü ana kopyanız olarak saklayın ve dönüşümleri zincirlemek yerine ondan bir 3D model dönüştürücü ile daha basit sürümler dışa aktarın.

Formata yüklenen başarısız baskıların ve bozuk içe aktarmaların çoğu aslında ağdaki ya da alıcı programın ağ hakkındaki varsayımındaki sorunlardır. STL, hataları yakalayacak üst veri taşımadığı için en açıktır; OBJ ölçek ve eksik dosya sorunlarını paylaşır; 3MF çoğunu tasarımı gereği önler, yine de özensiz bir dışa aktarıcı kötü bir ağ yazabilir. Her hatanın nasıl göründüğünü ve genellikle nereden geldiğini görmek için aşağıdaki satırları açın.

Boyut yapıdan çıkar. İkili STL üçgen başına 50 bayta sabittir, bu yüzden dışa aktarmadan önce hesaplayabilirsiniz. ASCII STL her köşeyi metin olarak tekrarlar ve genellikle ikili sürümün dört ila altı katına ulaşır. OBJ her ortak köşeyi bir kez saklar ve indeksle çağırır; bu yüzden tipik kapalı bir ağda ASCII STL'den küçük, kabaca ikili STL aralığında çıkar; UV ve normal de taşıyorsa daha büyük olur. 3MF indeksli XML'i saklar ve ZIP içinde sıkıştırır; bu da aynı geometri için genellikle üçünün en küçüğü yapar.

Aşağıdaki rakamlar, ayrıntılı bir figür gibi yaklaşık 500.000 üçgenli kapalı bir ağ için tipiktir. Gerçek dosyalar koordinat hassasiyetine ve dışa aktarıcıya göre değişir; bu yüzden büyüklük mertebesi olarak ele alın. Bir baskı hizmeti yüklemeyi sınırladığında veya 3MF'den dışa aktarılan STL birkaç kat büyük çıktığında işe yarar.

Dönüştürme, üçgenleri bir kapsayıcıdan okuyup başka birine yazar. Hedef formatın ifade edebildiği her şey gelir; edemediği düşer. Bu yüzden STL'den OBJ'ye geometri açısından kayıpsızdır, 3MF'den STL'ye renkler, birimler ve tabla düzeni kaybolur, OBJ'den STL'ye ise dokular ve parça adları gider. UltKit'teki 3D araçlarında ek kararlar açıktır: Model birimi dönüştürücüye kaynağın hangi ölçeği kullandığını söyler, Yukarı ekseni oyun motorları ile dilimleyiciler arasındaki Y-yukarı ve Z-yukarı farkını halleder, Tek ağda birleştir ise ayrı parçaların ayrı kalıp kalmayacağına karar verir.

Hiçbir dönüştürmenin yapmadığı şey ağı onarmaktır. Bir STL'de delik varsa ondan yaptığınız OBJ'de de aynı delik olur; 3MF dışa aktarıcısı ya reddeder ya da yine de yazar. Onarım, bir ağ aracında ya da dilimleyicinin yerleşik onarıcısında ayrı bir adımdır ve başka bir şey dışa aktarmadan önce ana dosyanızda bir kez yapılması en iyisidir. Ölçek de aynıdır: siz söylemedikçe dönüştürme bir parçanın inç olarak tasarlandığını bilemez. Ayrıntı da böyledir: düşük çokgenli bir STL düşük çokgenli bir OBJ ya da 3MF olur; kalite önemliyse kaynak modelden yeniden dışa aktarın.

Bu soru sorulduğunda iki format daha gündeme gelir. STEP (ISO 10303) üçgen yerine tam katıları ve yüzeyleri saklar; bu yüzden bir parçanın düzenlenmek üzere Fusion 360, SolidWorks veya FreeCAD'e geri dönmesi gerektiğinde kullanılacak formattır. Khronos Group'un glTF 2.0 formatının ikili biçimi olan GLB, bir ağı malzemeleri ve dokularıyla tek dosyada metre biriminde paketler; bir modeli web'de ya da Android AR'da göstermek için kullanılan formattır.

Bu yazının kapsadığı üç format için aşağıdaki tablo seçimi hedefe göre özetler. İki satır uyuyorsa daha çok bilgi taşıyan formatı seçin ve daha basit olanı sonra dışa aktarın; 3MF'den STL'ye geçmek kolaydır, kaybolan renkleri ya da birimleri yeniden kurmak ise elle iştir.