За последние пару лет мир 3D-печати значительно вырос, и профессионалы, и любители открывают для себя все новые и новые возможности. Наряду с эволюцией, технология 3D-печати также претерпела некоторую диверсификацию. В настоящее время существует огромное количество разнообразных 3D-принтеров, различных материалов, а также различных технологий и аксессуаров, которые расширяют возможности 3D-печати.
В последние годы форматы файлов, используемые для 3D-печати, также претерпели изменения. разнообразие. Однако существуют два формата файлов: STL и OBJ. В чем разница между ними? Читайте дальше, пока мы подробно рассмотрим тонкости форматов файлов STL и OBJ и определим, какой формат лучше всего подойдет вам.
Что такое формат файла 3D?
Формат файла 3D аналогичен любому формату файла тем, что он хранит информацию таким образом, чтобы можно читать и изменять с помощью программного обеспечения для 3D-обработки. Информация в каждом 3D-файле хранится в текстовом или двоичном формате и обычно включает подробные сведения о внешнем виде модели. Уровень полноты или детализации информации зависит от конкретного формата файла. Некоторые типы файлов просто описывают форму модели, в то время как другие могут содержать информацию о цветах и текстурах, а также информацию, связанную со сценой, такую как направление источников света.
Прямо сейчас есть сотни форматов файлов, используемых в индустрии 3D-моделирования. У каждого производителя программного обеспечения САПР, такого как AutoCAD или Blender, есть собственный формат. Существуют также стандартные отраслевые форматы, которые можно конвертировать между различными проприетарными форматами и открывать на разных программных платформах САПР. Эти типы файлов, получившие название «нейтральные» или «открытые» форматы файлов, решают проблему ограничений взаимодействия, которые возникают из-за проприетарных форматов файлов.
Использование нейтральных типов файлов значительно упрощает работу. профессионалам в области 3D-печати будет проще сотрудничать, какую бы программную платформу они ни использовали. STL и OBJ – два самых популярных нейтральных типа файлов 3D-моделирования, используемых сегодня, хотя их гораздо больше, например COLLADA, IGS и STEP.
Что такое STL?
Давайте начнем обсуждение с STL, поскольку он, несомненно, является более простым из двух. STL также гораздо более популярен в 3D-печати, по причинам, которые мы увидим позже. STL означает «стереолитография» и является собственным форматом файлов программной платформы CAD для стереолитографии, разработанной компанией 3D Systems. Будучи одним из старейших форматов файлов 3D, STL был разработан в 1980-х годах как способ быстрой и простой передачи данных из 3D-моделей САПР на 3D-принтер.
Одна из основных характеристик STL файла заключается в том, что он кодирует поверхность 3D-объекта в треугольную сетку. Представьте себе, что это аппроксимация гладкой поверхности с помощью серии очень маленьких и неперекрывающихся треугольников.. Этот метод кодирования гладкой поверхности, известный как мозаичный формат, наиболее часто используется в области трехмерного моделирования из-за его простоты и универсальности.
Разрешение файла STL можно улучшить, уменьшив размер треугольника кодировки поверхности. Однако это также означает, что для аппроксимации поверхности потребуется большее количество треугольников. Как и ожидалось, модель с более высоким разрешением достигается за счет большего размера файла. Даже при максимально возможном разрешении форматы файлов, использующие приблизительное кодирование поверхности, по-прежнему имеют более низкую точность воспроизведения, чем форматы, использующие точное кодирование поверхности.
Тесселированные форматы чрезвычайно предпочтительны в областях 3D-печати и быстрого прототипирования, поскольку большинство 3D-принтеров также ограничены в разрешении или точности печати. Являясь одним из самых простых и экономичных доступных форматов 3D-файлов, формат STL широко совместим практически со всеми программными платформами для 3D-печати. Фактически, есть некоторые 3D-слайсеры, которые предназначены только для чтения файлов STL.
Одним из ограничений формата файла STL является то, что он не содержит информации, выходящей за рамки геометрии 3D-модели. Таким образом, кроме размера и формы модели, STL не содержит другой информации. Если вы хотите сохранить информацию о текстуре и цвете вашей 3D-модели, преобразование ее в STL – не лучший вариант.
Еще одним недостатком файлов STL является то, что их может быть очень сложно изменить 3D-модель, которая уже была закодирована в STL. Поскольку файл STL содержит только приблизительную версию реальной поверхности исходной модели, часто проще повторно смоделировать исходный объект, чем пытаться изменить файл STL. Однако это ограничение также является причиной того, что большинство моделей, используемых для 3D-печати в Интернете, имеют формат STL. При кодировании поверхности в тесселированный формат 3D-модель больше не может быть изменена, и только первоначальный разработчик моделей имеет доступ к полностью изменяемой версии.
Однако новое поколение 3D-принтеров может привести к к снижению популярности формата файлов STL. Современные высококачественные и многоцветные принтеры теперь могут использовать увеличенное разрешение и данные текстуры более сложных форматов 3D-файлов. Этот уровень технологии 3D-печати пока не очень популярен, но следующие несколько лет могут оказаться революционными для области 3D-печати.
Что такое OBJ?
Формат файла OBJ был разработан Wavefront Technologies Inc. для их пакета анимации Advanced Visualization. Несмотря на то, что STL является более популярным форматом для 3D-печати, OBJ по-прежнему является универсальным форматом, используемым для более широкой области 3D-моделирования. Помимо слайсеров, различные другие программы моделирования, такие как программное обеспечение САПР и игровые движки, распознают формат файла OBJ.
В отличие от STL, OBJ намного сложнее. Помимо сохранения формы модели, файл OBJ также содержит информацию о ее геометрии, текстуре и исходной сетке, с помощью которой он был создан.. Файл OBJ может поддерживать приблизительное кодирование поверхности, аналогично STL, но также может иметь точную сетку. Приблизительное поверхностное кодирование в OBJ не ограничивается только треугольными сегментами. В зависимости от пользователя поверхность модели OBJ может быть закодирована с использованием различных многоугольников, таких как четырехугольники или шестиугольники. В результате получается более гладкая сетка, которая лучше имитирует исходную поверхность.
Способность файлов OBJ поддерживать точное кодирование поверхности сетки – одна из ее самых сильных сторон. При наличии точной сетки поверхность модели не нужно определять отдельными фасетами или единицами. Вместо этого поверхность может быть определена заплатами неоднородного рационального B-сплайна (NURBS). Вместо дискретных форм этот тип поверхности закреплен «узлами» – точками, из которых интерполируются гладкие сплайны. В результате поверхность выглядит гладкой независимо от того, в каком масштабе вы ее просматриваете. Если вы хотите создать 3D-модель с очень точными деталями, вам следует использовать точное кодирование сетки. Обратной стороной, как вы могли ожидать, является то, что файл OBJ с высоким разрешением требует гораздо больше времени для рендеринга и имеет больший размер файла.
Файл OBJ также может поставляться с картой текстуры, которая По сути, это двухмерное изображение, которое можно обернуть вокруг вашего 3D-объекта, чтобы придать ему текстуру или цвет. Информация о цвете и текстуре также может быть сохранена как атрибуты лица. Если вы когда-либо сталкивались с 3D-моделью OBJ, то могли заметить, что она поставляется либо с файлом PNG (карта текстуры), либо с файлом MTL (атрибуты лица).
Хотя OBJ есть гораздо более гибкий формат файла, его размер и сложность ограничили его популярность в области 3D-печати. Однако с появлением полноцветной и высокоточной печати ожидается, что использование формата файла OBJ станет намного шире.
Какой из них вам следует использовать?
Зная сильные стороны и ограничения каждого формата файла, теперь мы можем определить наилучшие варианты использования для каждого из них.
1. Используйте STL для…
- … быстрый обмен моделями исключительно для 3D-печати. Файлы STL намного меньше и менее сложны. Практически все программные платформы слайсеров способны открывать файлы STL, а некоторые версии предназначены для открытия ТОЛЬКО STL.
- … публикации ваших моделей на общедоступной платформе, такой как Thingiverse. С файлом STL любой может загрузить и распечатать вашу модель, но изменить ее будет непрактично сложно. Конечно, это сделано в предположении, что вы не хотите, чтобы ваша модель была изменена кем-либо.
2. Используйте OBJ для:
- … обмен моделями для совместной работы. С файлом OBJ ваша исходная модель может быть изменена или улучшена как для ваших коллег, так и для широкой публики. Лучше всего то, что файл OBJ перекрестно совместим с различными программными платформами САПР.
- … если вам нужно опубликовать модель в формате, сохраняющем исходную сетку и другие данные текстуры. Помимо возможности модификации, сохранение данных текстуры может иметь решающее значение для полноцветной 3D-печати с высоким разрешением.
- … сохранение модели для последующего изменения. Если вы работаете над проектом 3D-моделирования, который, по вашему мнению, вы захотите улучшить позже, вам придется сохранить его в формате файла OBJ.
- … экспорт модели для использования в анимация или игровой движок. Это узкоспециализированные приложения 3D-моделирования. Визуальная привлекательность, которая обычно требуется для игр или анимации, может быть достигнута только путем сохранения наложения текстуры в модели.
Заключительные мысли
Большинство людей, которые в настоящее время занимаются 3D-печатью, вероятно, хорошо знакомы с форматом файлов STL. В конце концов, подавляющее большинство бесплатных 3D-моделей, доступных в Интернете, закодированы в STL. Несмотря на то, что небольшой размер файла и относительная простота отлично подходят для быстрого распространения моделей, файлы STL сильно ограничены по богатству и разрешению информации, которую они могут содержать.
Мы не забываем о полезности. файлов STL. Популярность 3D-печати в наши дни, вероятно, объясняется возможностью совместного использования моделей STL. Однако мы думаем, что файлы OBJ – это будущее 3D-печати. Благодаря возможности сохранения данных текстуры, а также точного кодирования сетки, файлы OBJ предоставляют возможность исследовать полноцветную 3D-печать. Для тех, кто заинтересован в изменении или создании своих собственных 3D-моделей, формат файла OBJ – единственный выход.