什么是3D文件？
3D文件的基本功能是以计算机能理解的格式存储关于3D模型的信息，可以是纯文本或二进制数据。
具体来说，它们可以存储3D模型的四个关键特征的详细信息，但需要注意的是，你可能并不总是在所有项目中都充分利用这四个功能，也不是所有文件格式都支持这四个功能！
3D文件可存储的四个关键特征包括模型的几何体、表面纹理、场景细节以及模型动画。
在我们探讨这些特性及其使用方式之前，先快速回顾一下3D文件的类型。
最受欢迎的3D文件格式
3D文件的类型
实际上有数百种不同的3D文件格式，每种都有其存在和使用的原因！不过，大多数文件类型可以分为两类：专有文件和中性文件。
专有
这些文件类型如AutoCAD的DWG文件或Blender的BLEND文件。它们是专门为特定软件设计的，这带来了明显的优势，因为它们针对该软件进行了优化。这通常会让设计过程更快、更顺利。
缺点可能不那么明显，但也值得考虑。由于文件类型是专有的，所以不太可能和其他软件兼容。举个例子，如果你用的是Blender，但你想合作的人用AutoCAD，他们就无法打开和处理你发给他们的BLEND文件！
这就是第二种文件格式的用武之地。
中性
中性文件格式跨平台支持，意味着你可以在一个程序里创建文件，发送给使用不同软件的人，他们也能处理同一个文件！中立格式也提供了利用专有格式并绕过跨平台兼容性问题的好方法。中性文件格式包括STL、OBJ、3MF等多种格式。
如果我们以上面的同样例子为例，你有一个BLEND文件想发送给合作者在AutoCAD中处理，你可以在工作时利用优化后的BLEND格式，然后导出模型为中性文件类型，比如OBJ，因为大多数CAD软件， 包括 Blender，支持 OBJ。
你的合作者就可以把中性文件类型用AutoCAD打开，没问题。后来他们甚至可以保存成 DWG，进一步利用该格式的优化！
3D文件的主要特征
我们之前简要提到，3D文件可以存储四个关键特征：模型的几何体、模型的表面纹理、场景细节以及模型的任何动画。
让我们深入探讨这些功能，思考为什么你需要存储这些信息，以及这如何影响你选择的文件类型！
1最受欢迎的3D文件格式
形状几何
每个3D模型都有独特的几何体，存储这些几何体的能力是任何3D文件格式最基本的功能。
曲面几何有三种编码方式，每种都有其优缺点。它们包括近似网格、精确网格和构造实体几何（CSG）。
近似网格编码
在近似网格编码中，三维模型的表面覆盖着由微小多边形组成的网格（通常是三角形）。这一过程也被称为“镶嵌”，因此这些文件格式也被称为镶嵌格式。
这些多边形近似模型表面的光滑几何形状，这意味着你可能会丢失模型几何的准确性。通常，使用更多多边形可以提高精度，但这也会导致文件变大，因此这些格式最适合不需要非常高分辨率模型的应用。
一个很好的例子是3D打印。3D打印机无法打印超过某个分辨率，因此这种文件非常适合这项工作。事实上，最受欢迎的3D打印文件格式STL是一种镶嵌格式。
精确网格编码
对于近似网格或镶嵌网格不够准确的情况，我们有精确网格。
精确文件格式使用非均匀有理基样条（NURBS）形成的曲面，这是一种计算机生成的数学模型。这些参数曲面由少量加权控制点和一组称为结的参数组成。从结中，可以通过对控制点进行平滑插值来数学计算曲面。
这使得表面在任何比例下都看起来光滑，并且能够精确复制三维模型的最小细节。然而，虽然精确网格在任何分辨率下都很精确，但渲染速度却慢得多！
构造实体几何（CSG）
存储表面几何的最后一种方法称为CSG。使用该方法，设计通过布尔运算如并集、交集和差分等布尔运算逐件构建。
CSG非常用户友好，因为你可以一点点用熟悉的形状构建模型。它的优点是每个编辑步骤都存储在3D文件格式中，这样你随时可以撤销和重做任何步骤。
2最受欢迎的3D文件格式
表面纹理
3D文件格式中存储的第二大特征是表面外观。
有些应用（3D打印就是典型例子）不需要这个，因为你只需要形状的几何形状。然而，在许多应用中，3D模型的外观非常重要。例如，没有人愿意用无纹理、无色彩的模型玩电子游戏。
与几何形状一样，关于模型表面外观的信息可以通过不同方式编码。
纹理映射
在纹理映射中，三维模型表面（或多边形网格）中的每个点都被映射到二维图像。
二维图像的坐标具有颜色和纹理等属性，渲染三维模型时，每个表面点都被分配一个坐标。先映射网格顶点，然后通过插值顶点坐标分配其他点坐标。
大多数3D文件格式支持纹理映射，尽管包含纹理信息的2D图像有时会根据格式存储在单独文件中。
面部特征
另一种常见的纹理存储方式是为网格的每个面分配一组属性。常见属性包括颜色、纹理和材质类型。此外，表面还可以包含镜面分量，指示光源及其他附近表面真实镜面反射的颜色和强度。
表面也可以是透明或半透明的，由一个透射分量编码，描述通过表面的光的颜色和强度。透明表面通常会扭曲通过其的光线，这种变形可以用一种称为“折射率”的属性表示，该性质由模型的材料类型决定。
3最受欢迎的3D文件格式
场景细节
场景信息描述了三维模型的布局，包括摄像机、光源及其他附近的三维模型。
任何相机的位置和细节，以及光源位置、强度和颜色的详细信息都可以存储在3D文件中。有时也会存储3D模型与其他模型之间的空间关系。如果模型由多个部分组成，需要以特定方式布局以构成场景，这一点尤为重要。
值得注意的是，大多数3D文件格式不支持场景信息。通常这些信息根本不需要，反而会不必要地增加文件大小。不过对于那些重要应用，比如电子游戏制作，它绝对至关重要！
4最受欢迎的3D文件格式
动画
与场景细节类似，并非所有文件格式都允许存储动画。然而，有几种格式确实会存储动画数据，以适应某些应用，例如在电子游戏设计或电影制作中，动画被大量使用。
最流行的3D模型动画方式称为“骨骼动画”。在骨骼动画中，每个模型底层都有由虚拟“骨骼”组成的“骨骼”，而层级较高的骨骼的移动会影响层级较低的骨骼。这与人体类似，小腿骨的运动会影响脚趾的位置。
虚拟骨骼还通过“关节”连接，这些关节限制骨骼的移动方式。这与人体类似——肘部只能绕指定轴旋转，而大腿与骨盆之间的球关节允许完全旋转。
最受欢迎的3D文件格式
哪种3D文件格式最好？
那么，你到底如何为自己和你的项目选择最合适的文件格式呢？当有成百上千种文件格式可供选择时，这绝非易事！
稍后，我们将深入探讨10种最受欢迎的3D文件格式，但在考虑哪种适合你时，我们建议考虑以下三个问题。
这个文件会被用来做什么？
没必要浪费存储空间记录不需要的信息，所以先考虑一下你是否真的需要存储场景细节、动画或表面纹理，还是仅仅需要几何体。
尽量简化你的项目，选择适合你使用场景的格式，避免在不必要的情况下让流程变得过于复杂。
你打算用哪种软件？
你对某个项目比另一个更熟悉吗？也许你在Tinkercad上很厉害，但对Maya不太熟练？
发挥你的优势，选择与你所选设计软件兼容的文件格式。3D建模本身就够复杂了，如果不是必要的话，还要用全新的软件。
同时也值得考虑你偏好的软件是否有专有文件格式，因为优化可能值得利用！
接下来会发生什么？
如果你知道你的模型将被用于其他程序或其他应用，你可能希望将其保存为跨平台格式，以便方便协作。其中一种中立格式可能是个好主意。
也值得考虑的是，你自己将来可能想用这个文件做别的事情。比如你想3D打印模型，可能值得保存成你喜欢的切片软件能识别的格式，比如STL或3MF。
请记住，文件格式的转换总是可以的，尽管有时会有意想不到的副作用，比如细节丢失。最好一开始就选对格式。
需要一些3D打印工具
主要的3D打印文件格式
最受欢迎的文件格式
现在是我们深入探讨10种最受欢迎3D文件格式的时候了。
由于3D文件可用于多种应用，为了帮助你选择适合自己的文件类型，我们将针对每种格式介绍几个关键点：
- The main characteristics: These are the four key features.
- Popularity and future prospects: This is important because some files are very popular in certain industries despite being somewhat old and less optimized formats, while other formats are very modern and optimized but less common. This will be worth considering depending on your project’s applications and industry.
- Most common industries: Whether the file is most used within the 3D printing industry, animation, defense, and so on.
Most Popular 3D File Formats
STL
STL（源自“立体光刻”）是3D打印、快速原型制作和计算机辅助制造领域中最重要的中性3D文件格式之一。
STL 是最古老的 3D 文件格式之一，由 3D Systems 的首席技术官 Chuck Hull 于1987年创建。他还发明了世界上第一台立体光刻3D打印机。STL 文件格式最初是作为将 3D CAD 模型信息传输到这台 3D 打印机的一种简单方式而创建的。
3D文件格式的扩展名为.stl。
主要特征
STL利用三角形网格编码三维模型的近似表面几何形状。
STL仅存储模型的几何形状，因此是目前最简单、最精简的3D文件格式之一。
STL 格式同时指定了 ASCII 和二进制表示。二进制文件更常见，因为它们更紧凑。
知名度与未来展望
自发明以来，STL文件格式已被快速原型制作、3D打印和计算机辅助制造行业广泛采用。它仍然是3D打印中最广泛使用的文件格式。
STL无法编码颜色信息，因此正因如此，加上多材质和全彩3D打印的兴起，STL在3D打印领域的统治可能不会持续太久，OBJ、3MF或AMF等格式即将取代它。
哪些行业使用？
3D打印、快速成型和计算机辅助制造。
最受欢迎的3D文件格式
OBJ
OBJ文件格式是3D打印领域中另一种中立的重量级格式。它也被广泛应用于3D图形领域。它最初由Wavefront Technologies为其高级可视化动画包开发。
3D文件格式的扩展名为.obj。
主要特征
OBJ 文件格式支持表面几何的近似和精确编码。使用近似编码时，它不会将表面网格限制为三角形面。如果用户愿意，可以使用其他多边形，比如四边形。在使用精确编码时，它使用像NURBS那样的平滑曲线和曲面。
OBJ格式还可以编码颜色和纹理信息。这些信息存储在一个独立文件中，扩展名为 .mtl（材料模板库）。它不支持任何形式的动画。
该格式同时指定了 ASCII 和二进制编码，但只有 ASCII 编码是开源的。
知名度与未来展望
OBJ文件格式因其中性性，是3D图形中最受欢迎的交换格式之一。随着行业向全彩打印转型，它也在3D打印行业中逐渐获得关注。
哪些行业使用？
3D图形和3D打印。
最受欢迎的3D文件格式
FBX
FBX是一种专有文件格式，广泛应用于电影行业和电子游戏中。它最初由Kaydara开发，但于2006年被Autodesk收购。自收购以来，Autodesk一直将FBX作为其产品组合的交换格式，涵盖AutoCAD、Fusion 360、Maya、3ds Max及其他软件包。
该格式的文件扩展名为 .fbx。
主要特征
FBX 文件格式支持几何体和外观相关属性，如颜色和纹理。它还支持骨骼动画和变形。
支持二进制和ASCII文件。
知名度与未来展望
FBX是动画中最受欢迎的选择之一。此外，它还被用作一种交换格式，促进3ds Max、Maya、MotionBuilder、Mudbox及其他专有软件之间的高保真交换。
哪些行业使用？
电子游戏和电影产业。
深入探讨
FBX文件格式（CAD）：简明说明
最受欢迎的3D文件格式
DAE（Collada）
胶粘文件属于一种中性格式，在电子游戏和电影行业中被广泛使用。它由非营利技术联盟Khronos Group管理。
Collada格式的文件扩展名为.dae。
主要特征
Collada格式支持几何结构;外观相关属性如颜色、材质、纹理;以及动画。此外，它是少数支持运动学和物理学的格式之一。
Collada格式使用XML标记语言存储数据。
知名度与未来展望
Collada格式的最初意图是成为3D文件格式的标准。事实上，2013年，ISO将其采纳为公开规范ISO/PAS 17506。因此，许多3D建模程序支持Collada格式。
话虽如此，普遍共识是Collada格式跟不上时代潮流。它曾被广泛用作 Autodesk Max/Maya 在电影制作中的交换格式，但现在行业更多地转向 OBJ、FBX 和 Alembic。
哪些行业使用？
电影和电子游戏产业。
深入探讨
DAE 文件：胶塑文件简明解析
最受欢迎的3D文件格式
3DS
3DS 是一种专有文件格式，应用于建筑、工程、教育和制造业。它原生于旧版Autodesk 3D Studio DOS系统，这是一款流行的建模软件，后来于1996年被其继任者3D Studio MAX取代。它开发于90年代，是最古老的3D文件格式之一，已成为存储3D模型或在两种专有格式之间交换的事实行业标准之一。
格式扩展.3ds。
主要特征
3DS文件格式仅保留了关于几何体、外观、场景和动画的最基本信息。它使用三角形网格来大致编码表面几何形状，三角形总数限制为65,536个。
它存储与外观相关的属性，如颜色、纹理、材质和透射率，以及场景信息，如摄像机位置。灯光也可以存储，但该格式不支持定向光源。
3DS格式指定了二进制编码，并将信息以块形式存储。这使得解析器可以跳过它们不认识的块，并允许对格式进行扩展。
知名度与未来展望
作为最古老的文件格式之一，3DS已成为存储3D模型及在其他3D文件格式间交换的标准。几乎所有3D软件包都支持它。
然而，由于该格式只保留了关于3D模型的最基本信息，因此需要补充MAX格式（现已被PRJ格式取代），后者包含Autodesk 3ds Max特有的额外信息，以便场景能够完整保存和加载。
哪些行业使用？
建筑、工程、教育和制造。
深入探讨
什么是3ds Max？——简明扼要
最受欢迎的3D文件格式
IGES
IGES（发音为eye-jess）是一种中性老式机，主要用于国防工业和工程领域。它由美国空军在七十年代中期与波音等公司合作开发，旨在作为一种可在所有CAD系统中共享的交换格式。
自80年代以来，美国国防部要求所有国防和武器合同必须使用IGES作为标准文件格式。
对应 IGES 格式的文件扩展名为 .igs 或 .iges。
主要特征
IGES格式是一种ASCII编码，在表示曲面几何时极为灵活。它能够使用电路图、线框图、精确自由形面或CSG来存储与几何学相关的信息。
该格式也可以存储颜色，但不支持材质属性，如纹理、材质类型等。动画也没有支持。
知名度与未来展望
自70年代发明以来，IGES一直享有广泛的流行。它已被包括英国和澳大利亚在内的许多国家采纳为国家标准。几乎所有CAD软件都支持它。
IGES文件格式已不再开发，但仍被广泛用于CAD、CAM和CAE软件之间的数据传输。
它是3D建模、技术图纸制作和产品设计的热门选择。它以业余3D爱好者的良好选择著称，尽管现在大多数专业3D艺术家更倾向于其继任者STEP。
哪些行业使用？
国防和工程。
最受欢迎的3D文件格式
步进
STEP（产品数据交换标准）或 ISO 10303 是作为 IGES 文件格式的继任者开发的。它广泛应用于工程相关领域，如汽车、航空工程和建筑。
开发STEP的官方目标是创建一个能够在整个产品生命周期中描述产品数据的机制，独立于任何特定系统。然而，由于原始标准的复杂性和规模，后来在四个主要版本中被拆分为更小的模块化规范。
对应的文件格式为.stp或.step。
主要特征
STEP 格式支持 IGES 格式支持的所有功能。此外，它还可以编码拓扑、几何公差、材料属性如纹理、材料类型及其他复杂产品数据。
知名度与未来展望
STEP和IGES一样，是CAD、CAM和CAE程序之间交换数据的流行格式。为了兼容性，仍然建议使用 IGES，因为它更常见，也更可能与接收方软件兼容。然而，对于需要传输模型外观、零件公差等信息的应用场景，STEP是合适的格式。
哪些行业使用？
工程领域如汽车、航空航天和建筑。
深入探讨
STEP 文件格式——简明解释
最受欢迎的3D文件格式
VRML 与 X3D
VRML（发音为vermal，文件扩展名为 .WRL）代表虚拟现实建模语言。它是为万维网开发的，后来被X3D所取代。
VRML一词最早出现在Dave Raggett于1994年提交给第一届万维网会议的论文《扩展WWW以支持平台无关虚拟现实》中。又过了三年，成熟版本VRML97才被创建并成为ISO标准。
VRML97 曾用于一些个人主页和 3D 聊天网站，但该格式未能获得显著的普及。此外，VRML的功能依然停滞不前，而实时3D图形技术则迅速提升。最终，VRML联盟更名为Web3D联盟，并开始开发VRML格式X3D的继任者，该格式于2001年发布。
主要特征
X3D 是一种基于 XML 的三维文件格式。它支持VRML格式的所有功能以及一些新增内容。
VRML格式使用多边形网格来编码表面几何体，并可存储与外观相关的信息，如颜色、纹理和透明度。
X3D格式为曲面几何体增加了NURBS编码，具备存储场景相关信息的能力，并支持动画。
知名度与未来展望
X3D 的目标是成为网络的标准 3D 文件格式。特别是，X3D 小程序可以在浏览器中运行，并利用 OpenGL 3D 图形技术以 3D 方式显示内容。X3D 还设计成与 HTML5 页面无缝集成，类似于图像的 SVG 格式。然而，迄今为止，该格式尚未被广泛接受。
哪些行业使用？
网页应用。
最受欢迎的3D文件格式
AMF
AMF（增材制造文件格式）用于存储和描述通过3D打印处理的对象。
它于2011年作为美国材料与试验学会（ASM）3D打印的标准文件格式推出，作为广泛使用且现行行业标准STL的替代方案，旨在弥补STL文件的不足。
主要特征
AMF是一种基于XML的3D文件格式。AMF 支持 STL 的所有功能（即形状几何），并能存储颜色、材质和方向。
AMF文件格式也比STL更高效，因此可以存储更准确的模型，而不会过度膨胀文件大小。此外，曲面多边形的存储是可能的，这意味着面体可以类似于曲面轮廓。
知名度与未来展望
AMF被设计为完美的3D打印文件格式，因此引起了一些兴趣，尤其是因为它非常适合全彩3D打印。然而，它从未被广泛使用，大多数人仍然继续使用 STL 文件。
即将推出的3MF文件格式也在一定程度上抢走了聚光灯，如果STL失去3D打印的领先地位，AMF很可能成为下一个接班者！
哪些行业使用？
3D打印、快速成型和计算机辅助制造。
最受欢迎的3D文件格式
3MF
3MF（3D 制造格式）是由 Microsoft 创立的 3MF 联盟开发的一个开源项目。与AMF类似，3MF旨在弥补STL的不足，成为3D打印应用的新标准。
主要特征
3MF采用与ZIP压缩档相同的压缩方式，不仅能存储AMF文件能存储的所有内容，还能保存打印机配置文件、手动创建的支撑、G代码命令（如更换耗材暂停）等更多内容，同时比仅包含几何形状的STL更节省空间。
它也是一种更安全的3D打印文件格式，因为无法创建带有非流形边缘的3MF文件。
知名度与未来展望
虽然采用速度相对缓慢，但随着3D打印领域一些大型厂商支持它，越来越多的3MF文件被使用和分享，它似乎很快就会从STL手中夺得第一名。