聊聊3D文件格式的背后故事,没想到这么精彩

老子谈云 2024-02-24 01:17:19

3D的故事,还要从大家熟知的CAD开始。

20世纪60年代,计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)面世。随着CAD技术的不断发展,3D图形产业也开始繁荣,逐步覆盖影视、军工、AR/VR等领域。

在这过程中,出现了诸多建模软件和工具,也就随之诞生了大量的3D文件格式:

部分3D文件格式

据不完全统计,存在过的3D文件格式高达数百种,而这些3D格式有的因为市场份额称霸一时,有的逐步被后来者取代,有的专为特定场景设计需求稳定,有的则被时代无情淘汰。

在3D科技的历史洪流中,这些3D文件格式也是陪伴软件和工具,浮浮沉沉地走过了大半个世纪。

3D文件格式两大类型

大多数3D文件类型可以分为两类:专有格式和中性通用格式。

· 专有格式

顾名思义,它们是专门为某一特定软件创建的,配合特定软件使用起来更加快速高效,但也存在劣势,比如无法协作兼容。当你在使用AutoCAD,就无法打开客户发给你的Blend格式文件。

· 中性通用格式

这也是第二类格式存在的原因,中性通用格式支持跨平台发送给不同软件的人使用。中性格式包括了STL、OBJ等。比如你将Blend文件转化为中性格式OBJ文件,就能在AutoCAD打开了。

而类型下具体衍生为哪种格式,还是根据不同的时代需要和应用需求。

主流3D文件格式

STL

STL 是 3D 打印、CAD等领域最重要的中性3D 文件格式之一,也是最早期的格式之一,由 3D Systems 首席技术官 Chuck Hull 于 1987 年创建。

它使用三角网格(三角面)对 3D 模型的表面几何形状进行编码。仅用来存储模型的几何形状,不支持颜色材质等信息,也使它有了简单、精简的特性。

这种格式尤其适用于在3D 打印、计算机辅助制造行业(不需展示内部结构)等领域采用,现在仍然在广泛使用。

OBJ

OBJ 文件格式是可能取代STL、也在3D 打印领域发挥重要作用的文件格式。它最初由 Wavefront Technologies 设计,主要为其高级可视化动画包开发。

它不会将表面网格限制为三角形面。如果用户愿意,他们可以使用其他多边形,例如四边形。对于用户来说,更自由。

它还支持编码颜色和纹理信息,对于需要全彩打印的3D打印作品来说,OBJ是更好的选择。

IGES

在早期,由美国空军与波音公司和其他公司合作开发了IGES,目的是作为一种可以在所有 CAD 系统之间共享的交换格式。

它是 3D 建模、创建技术图纸和产品设计的热门选择。也被誉为 3D 业余爱好者的高频选择,但大多数3D 艺术家现在更喜欢它的后继者 STEP。

因为IGES缺点明显,数据结构复杂,处理起来比较困难,而且传输和处理速度较慢。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的数据交换格式。

STEP

STEP作为IGES的继承者,格式不仅支持 IGES 格式支持的所有功能,它还可以对拓扑、几何公差、纹理等材料属性、材料类型和其他复杂的产品数据进行编码。如今广泛应用于工程相关领域,如汽车、航空工程和建筑。

但它还是无法取代IGES,因为它是更常见的格式,并且更可能与接收方的软件一起使用。然而,当需要传输与模型外观、零件公差等相关信息的信息时,STEP 是更好的选择。

DAE

DAE格式基于COLLADA(COLLAborative Design Activity)XML框架,本质上是一个XML文件。

你可以通过定义不同的XML标签将3D资产(模型、纹理、动画等)与3D处理工具(CAD、PS等)连接起来。这种格式通常应用在视频游戏和电影行业。

但很多人认为 Collada 格式并没有跟上时代的步伐。尤其在电影制作领域,该行业现在更多地转向 OBJ、FBX。

FBX

FBX 是一种专有文件格式, 它最初由 Kaydara 开发,于 2006 年被 Autodesk 收购,也是为了与DAE竞争。

FBX 文件格式支持几何和外观相关的属性,例如颜色和纹理。它还支持骨骼动画和变形。现在广泛用于电影行业和视频游戏。但作为一种专有文件格式,用户还是较多受限于Autodesk。

AMRT

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AMRT格式文件大小数据对比 | 单位:Mb

相较于FBX,AMRT的性能提升了10倍以上,它可以用更小的文件大小和更快的加载速度来展示三维信息。比如,一台300MB大小的FBX格式车辆模型,在客户端加载需要几分钟,而转化为AMRT格式,在网页端加载只需几秒钟。

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