不同类型的3D文件：简明易懂的指南

CAD与工程格式

答：IGES和STEP

从IGES到STEP的演变

IGES（初始图形交换规范）是最早尝试为CAD数据交换创建中立格式的尝试之一。STEP（产品模型数据交换标准）建立在IGES基础之上，增加了对复杂几何和产品信息的更好支持。

表面定义能力

这两种格式都擅长精确定义复杂的曲面和曲线。虽然IGES仅限于几何数据，但STEP可以包含产品制造信息（PMI），使其更适合现代制造工作流程。

ISO标准化的优势

作为ISO标准，这两种格式确保不同CAD系统之间的一致性。这种标准化使它们在那些精度和互作性不可谈判的行业中变得至关重要，比如航空航天和汽车制造。

工程与制造应用

这些格式是工程数据交换的骨干。它们被用于从与制造商共享设计文件到归档重要产品设计的各种事务。其高精度使其非常适合对精度至关重要的复杂工程项目。

B. CAD 原生格式

软件专用格式

每个CAD软件都有其针对特定特性优化的原生格式。SolidWorks有。SLDPRT，CATIA有。CATPart，等等。这些格式就像3D世界的原始相机文件——它们包含最完整的信息，但仅限于特定软件。

参数化建模能力

原生格式保留完整的设计历史和参数关系。这意味着你可以回去修改任何特征，模型也会相应更新。这就像拥有一份完全可编辑的文档，而不仅仅是最终打印件。

特色历史保护

维护完整特征树的能力对于复杂设计至关重要。工程师可以随时修改尺寸、添加特征或重构模型。这种灵活性对于迭代设计流程至关重要。

互作性挑战

原生格式的主要缺点是兼容性有限。不同CAD系统之间共享文件通常需要转换为中性格式如STEP，这可能导致参数信息丢失。

3D打印专用格式

A. 增材制造格式（AMF）

颜色和纹理支持

AMF 在 STL 基础上改进了，增加了对颜色、材质和纹理的支持。这就像从黑白电视升级到现代4K显示屏——突然间，你可以精确指定模型的每个部分应该是什么样子，以及它们的材质。

有损压缩理解

与STL不同，AMF支持压缩文件存储。这意味着你可以在保持文件大小可控的同时保持高精度。压缩方式类似于ZIP文件——你可以选择最大兼容性（未压缩）或更小的文件大小。

与STL的比较

AMF解决了STL的许多局限性。它可以更高效地定义曲面，支持多种材料，并包含关于打印作业的元数据。然而，行业采纳速度低于预期，部分原因是STL的根深蒂固地位。

曲线表示的局限性

虽然比STL更好，AMF仍然使用三角形面来表示曲面。这意味着完美曲面仍需近似，尽管AMF比STL允许更高效的近似。

B. STL 演变

历史背景

自20世纪80年代创立以来，STL格式已经取得了长足的发展。最初为立体光刻机设计，它成为3D打印的通用语言。可以把它看作3D打印的ASCII——基础但基础性强。

现代替代方案

虽然STL依然受欢迎，但新格式如3MF和AMF已出现以解决其局限性。这些格式与STL的打字机方法相比，类似于现代文字处理器。它们支持现代3D打印所需的颜色、材质和元数据。

当前行业使用情况

尽管有更新的替代品，STL文件仍然主导着3D打印行业的许多领域。许多制造商更喜欢其简洁和可靠性，就像一些行业仍然依赖传真机来证明其可靠性一样。

未来展望

圣路易斯的未来正在演变。虽然它不会一夜之间消失，但我们正逐渐看到向更强格式的转变。这就像从DVD转向流媒体的过渡——变化正在发生，但需要时间。

动画与游戏格式

A. collada（DAE）

游戏与动画的多样性

COLLADA（COLLAborative Design Activity）作为一种全面的交互式3D应用交换格式。它就像一个通用的3D内容翻译器，帮助素材在不同游戏引擎和动画软件之间流畅移动。

物理与动画支持

除了几何体，COLLADA还处理物理模拟、动画和视觉特效。它可以描述物体在虚拟环境中的运动、互动和行为。可以把它看作是为3D物体编写的完整编舞脚本。

纹理保持

与简单格式不同，COLLADA维护复杂的材质和纹理信息。它保留了从基础色彩贴图到复杂着色器网络的一切，确保你的资产在不同平台上看起来一致。

跨平台兼容性

COLLADA 基于 XML 的结构使其在不同平台和引擎间高度可移植。这就像拥有一本在数字3D世界中被广泛接受的护照。

B. 美元/美元

苹果的采纳与影响

Universal Scene Description (USD) gained significant attention when Apple adopted USDZ (USD Zipped) as its preferred format for AR experiences. It's like when Apple adopted USB-C – suddenly, everyone paid attention.

Pipeline Integration

USD excels at managing complex scenes with multiple elements. It's particularly powerful in production pipelines where multiple artists need to work on different aspects of the same scene simultaneously – like a shared document that multiple people can edit at once.

Real-time Rendering Capabilities

该格式针对实时渲染进行了优化，非常适合AR/VR应用。它可以高效地将复杂的3D内容流式传输到移动设备，就像视频流服务适应不同带宽条件一样。

增强现实/虚拟现实应用

USDZ在不断增长的增强现实市场中变得尤为重要。它能够处理简单和复杂的3D内容，同时在移动设备上保持良好性能，使其成为增强现实商务和教育应用的理想选择。

专业格式

A. 搅拌机（Blend）

原生格式功能

Blender的原生格式就像瑞士军刀——它可以存储从3D模型和动画到视频剪辑序列和游戏逻辑的各种内容。它很全面，但针对Blender生态系统。

与其他格式的整合

虽然.blend文件是Blender专用的，但该软件提供了广泛的导入/导出功能。这就像一个通用适配器——你可以用Blender的原生格式工作，但需要时也能轻松转换成其他格式。

工作流程优势

使用.blend文件可以让你访问Blender的完整功能集。你可以像原生Photoshop文件保留图层和调整一样，保持物体、动画和材质之间的复杂关系。

出口考虑

在分享Blender项目时，你需要考虑你的受众。虽然.blend文件非常适合Blender用户，但为了更广泛的兼容性，你需要导出为更通用的格式，比如FBX或glTF。

B. VRML/X3D

历史网页3D格式

虚拟现实建模语言（VRML）是基于网络的3D内容的先驱。它就像HTML 1.0——在当时是革命性的，但现在却显得有些老旧。

向X3D的演变

X3D将VRML的概念现代化，以适应当代网页标准。它就像HTML5对应VRML的HTML——更强大、更高效，更适合现代网络技术。

当前应用

虽然像glTF这样的新格式已成为焦点，X3D仍被广泛应用于专业领域，尤其是在教育和科学可视化领域，其结构化的3D内容方法具有价值。

遗产考量

许多较老的3D网页应用仍然使用VRML/X3D，理解这些格式对于维护遗留系统或将旧内容转换为现代格式仍然非常重要。

格式选择指南

主要考虑因素

参数化需求与非参数需求

你选择参数化和非参数化格式，应该取决于你是否需要以后修改设计。这就像是在保存分层Photoshop文件和保存扁平JPEG之间做选择。