В области трехмерного графического дизайна формат файла OBJ является одним из наиболее важных форматов, особенно хорошо - подходит как универсальный формат обмена для не - анимированных 3D -моделей.

Его простота и надежные возможности хранения данных делают его высоко ценится в 3D -моделировании, архитектурном рендеринге и приложениях виртуальной реальности.

Прежде чем погружаться глубже, давайте рассмотрим фундаментальные функции и использование формата файла OBJ, постепенно раскрыв, как этот широко распознаваемый тип файла стал универсальным краеугольным камнем в мире 3D -графики.

Что такое файл OBJ?

Формат файла OBJ был разработан WaveFront Technologies для ее рабочей станции - На основе 3D -моделирования и анимационного программного обеспечения Advanced Visualizer.

Этот формат также может быть прочитал и написан Майей, что делает его очень универсальным. Файлы OBJ являются простыми текстовыми файлами, что означает, что их можно открыть, просмотреть и отредактировать с помощью любого текстового редактора.

Формат OBJ поддерживает многоугольники, линии, поверхности и свободные кривые формы. Линии и полигоны описываются их точками, в то время как кривые и поверхности определяются с использованием их контрольных точек, а также дополнительную информацию, специфичную для типа кривой.

Эти детали позволяют представлять как регулярных, так и нерегулярных кривых, в том числе на основе кривых Безера, сплайнов, кардинальных сплайнов (сплайны Catmull - ROM) и уравнения Тейлора.

Каковы характеристики формата OBJ?

Геометрическое представление

Формат файла OBJ обеспечивает гибкость при описании геометрии поверхности трехмерных моделей, поддерживая различные методы кодирования, включая полигональную тесселяцию, свободные кривые формы и свободные поверхности формы.

Полигональная тесселяция использует простые геометрические фигуры, такие как треугольники и четырехугольники, для плитки поверхности модели, облегчая обработку и рендеринг. Однако этот подход может вводить геометрические неточности при представлении изогнутых поверхностей.

Свободные кривые формы (например, кардинальные сплайны, кривые Безера) и свободные поверхности формы (например, NURBS) математически определены, что позволяет точно описать кривые и поверхности с минимальным размером файла.

Эти функции делают формат OBJ подходящим для высоких полей точных полей, таких как аэрокосмическая и автомобильная конструкция.

Поддержка цвета и текстуры

Хотя формат OBJ не хранит данные цвета и текстуры, он может определять свойства материала для моделей через соответствующий файл библиотеки библиотеки материала (MTL).

Файл MTL, записанный в тексте ASCII, использует модель отражения фонга для указания атрибутов поверхности, таких как окружающий цвет, рассеянный цвет, зеркальный цвет и прозрачность.

Кроме того, файлы MTL поддерживают отображение текстуры, которое отображает каждую точку на поверхности трехмерной модели с 2D -изображением, обеспечивая сложные эффекты цвета и текстуры.

Открытость и совместимость

Формат файла OBJ открыт и широко принят многочисленными 3D -графическими приложениями. Его простой текст - На основе структуры позволяет открывать, просматривать и отредактировать файлы OBJ в текстовом редакторе.

Кроме того, почти все основные 3D -программные программные обеспечения поддерживают чтение и написание файлов OBJ, что облегчает обмен данными модели между различными 3D -инструментами.

Важно отметить, что формат файла OBJ не включает информацию о анимации, свойствах материала, пути текстуры, динамики или частиц.

Он в основном используется для описания статических 3D -моделей. Для приложений, требующих хранения анимации или других динамических данных, альтернативные форматы файлов могут быть более подходящими.

Структура файла OBJ

● Строки комментариев:Начните с #и используются для добавления описательного текста в файл.

● Данные вершины:

V: Определяет геометрические вершины (x, y, z координаты).

VT: определяет вершины текстуры (u, v, [w] координаты).

VN: Определяет нормали вершины (x, y, z компоненты).

● Элементы:

F: Определяет лица с использованием индексов вершины.

L: Определяет линии, используя индексы вершины.

● Группы и объекты:

G: указывает имя группы.

o: Указывает имя объекта.

● Материальная информация:

USEMTL: указывает имя материала для использования.

Mtllib: указывает файл библиотеки материалов.

Пример

# Это простой четырехугольник

# Определите имя объекта

o Simplequad

# Определить координаты вершины

V - 1,0 1,0 0,0

v 1,0 1,0 0,0

v 1,0 - 1,0 0,0

V - 1,0 - 1,0 0,0

# Определить координаты текстуры

VT 0,0 1,0

VT 1.0 1.0

VT 1,0 0,0

VT 0,0 0,0

# Определить нормы вершины

VN 0,0 0,0 1,0

# Определите лицо, используя вершину/текстуру/нормальные индексы

F 1/1/1 2/2/1 3/3/1 4/4/11

Объяснение

● Имя объекта (o Simplequad): Объявляет имя объекта как простой

● Вершины (v): Определяет координаты x, y, z четырех вершин.

● Координаты текстуры (vt): Определяет соответствующие координаты текстуры (u, v).

● Норкса (нормы (вершины (vn): Определяет нормальный вектор для поверхности.

● Лицо (f): Описывает четырехугольственное лицо, используя индексы в вершине/текстуре формата/нормально.

Примечания

● Индексация:Индексы в файлах OBJ начинаются с 1 (не 0).

● Единицы:Файлы OBJ не включают информацию об устройстве. Масштабирование должно быть обработано снаружи.

● Показатель:Файлы OBJ - это простой текст, что позволяет им легко читать и редактировать с помощью любого текстового редактора.

OBJ против других 3D -форматов файлов

В области 3D -моделирования и печати несколько альтернативных форматов файлов существуют вместе с форматом файла OBJ. Ниже приведены некоторые общие альтернативы:

STL (стереолитография)

Stl является одним из наиболее широко используемых трехмерных файловых форматов, часто применяемых в 3D -печати, компьютере - ADIDED Manufacturing (CAM) и обмене данными CAD/CAM.

Этот формат представляет собой поверхностную геометрию трехмерных моделей с использованием треугольной сетки, предлагая простую и легкую структуру процесса.

Тем не менее, STL не поддерживает информацию о цвете или текстуре, ограничивая его использование в приложениях, требующих богатых визуальных деталей. Кроме того, STL -файлы могут стать очень большими при представлении объектов с высоким разрешением.

Collada (совместная дизайнерская деятельность)

Collada - это открытый формат источника, обычно используемый в играх и приложениях благодаря своей поддержке сцен и анимации. Он может описать сложные трехмерные сцены, включая геометрию, физические атрибуты, затенение и анимацию.

В то время как структура файлов Collada является относительно сложной, ее открытость и широкая поддержка делают его эффективным инструментом для обмена 3D -контентом.

FBX (Filmbox)

FBX - это запатентованный формат, предназначенный для обмена данными с высоким уровнем - Fidelity между программными приложениями, особенно для сложных 3D -моделей, которые включают анимацию и информацию о сцене.

FBX широко используется в разработке игр и производстве фильмов, поддерживая различные 3D -типы данных, такие как геометрия, материалы, анимация и скелеты. Однако в качестве запатентованного формата определенные функции FBX могут столкнуться с проблемами совместимости в разных программ.

X3d (расширяемый 3d)

X3D является стандартом для 3D -графики, поддерживающей несколько языков кодирования и принятый ISO.

Как преемник VRML, X3D предлагает более богатый набор функций, включая анимацию, интерактивность и расширенные эффекты рендеринга. X3D предназначен для интеграции с HTML и XML, что делает его подходящим для 3D -графической презентации в веб -средах.

VRML (язык моделирования виртуальной реальности)

VRML был ранним стандартом для 3D -веб -графики, в настоящее время в значительной степени замененный X3D. Это позволяет создавать виртуальные миры, содержащие 3D -объекты и взаимодействия. Однако из -за его ограниченной функциональности и отсутствия обновлений он постепенно был заменен более современными форматами.

AMF (формат файла аддитивного производства)

AMF - это формат файлов, разработанный для 3D -печати и других процессов производства аддитивного производства, устраняя ограничения формата STL.

AMF поддерживает хранение информации, такую ​​как цвет, материалы, текстуры и структуры, позволяя создавать сложную геометрию и мультинологические отпечатки материалов.

Тем не менее, принятие AMF остается относительно низким и еще не стало основным стандартом.

3MF (3D -производственный формат)

3MF - это современный формат файлов, специально предназначенный для 3D -печати, включая данные из вспомогательных файлов в других форматах. 3MF поддерживает информацию, такую ​​как цвет, материал, текстура и настройки принтера, что позволяет более эффективным рабочим процессам и меньшим размерам файлов.

По мере продвижения технологии 3D -печати 3MF повышает поддержку и принятие.

GLTF (формат передачи GL)

GLTF - это формат файла для эффективной передачи и загрузки трехмерных сцен и моделей, направленного на предоставление меньших размеров файлов и более высоких скоростей загрузки.

Он поддерживает материалы, анимации и сжатие PBR (физическое рендеринг), что делает его особенно подходящим для реальных интерактивных приложений, таких как WebGL, виртуальная реальность и дополненная реальность.

IGE (начальная графическая спецификация обмена)

IGES - это перекрестный графический графический формат ASCII ASCII, поддерживаемый многими программами САПР. Он вмещает различные геометрические представления, включая каркасы, поверхности и твердые модели, и широко используется в инженерном проектировании и производстве.

Тем не менее, IGES относительно сложный, с большими размерами файлов и постепенно заменялся более современными форматами, такими как шаг.

Json (javascript object obtation)

JSON - это открытый - Стандартный формат файлов, обычно используемый для обмена данными в веб -приложениях. В 3D -графике JSON часто используется для хранения и передачи легких данных 3D -модели, особенно в приложениях на основе веб -сайтов.

Его простота анализа и человеческая структура делает json выгодным для передачи сети и реального рендеринга времени.

Каждый формат трехмерного файла имеет конкретные использование и преимущества. Выбор соответствующего формата зависит от требований проекта, используемого программного обеспечения и предполагаемого сценария приложения.

3D сканеры и файлы OBJ

3D сканеры Захватите геометрию и текстуру объектов и преобразуйте их в цифровые 3D -модели, которые иногда будут сохранены в формате OBJ.

Отношения между 3D -сканерами и файлами OBJ

Сбор данных и хранение данных

3D -сканеры используют такие технологии, как лазеры, структурированный свет или фотограмметрия, для сбора трех размерных данных объекта, включая вершины, края и лица.

Эти данные могут быть сохранены как файлы OBJ, которые содержат как геометрическую информацию, так и информацию о текстуре объекта.

Совместимость формата файла

Файлы OBJ - это формат открытого стандарта, поддерживаемый большинством 3D -моделирования и редактирования программного обеспечения.

Это означает, что файлы OBJ, сгенерированные 3D -сканерами, могут быть легко открыты, отредактированы и обработаны в различных программных приложениях. Он будет оптимизировать последующие проекты и производственные рабочие процессы.

Обратная инженерия и перепроектирование

In industrial design and manufacturing, OBJ files generated by 3D scanners are often used for Обратная инженерияПолем Дизайнеры могут модифицировать, оптимизировать или перепроектировать отсканированные модели для удовлетворения новых требований или повышения производительности продукта.

Обработка отсканированных файлов OBJ

В то время как файлы OBJ широко используются в 3D -моделировании и рендеринге, непосредственно редактирование их в определенном программном обеспечении CAD (например, UG/NX) может быть сложным. Следовательно, преобразование файлов OBJ в редактируемые форматы CAD часто необходима. Общие методы включают:

Использование программного обеспечения для обратного инженера

Специализированные инструменты обратной инженерной инженерии, такие как Geomagic Studio, могут импортировать файлы OBJ и преобразовать их в редактируемые форматы CAD, такие как IGE или шаг.

Эти инструменты предоставляют функции для реконструкции поверхностей и функций модели, что делает их подходящими для дальнейшего редактирования в среде CAD.

Плагин - Пособие преобразования

Некоторое программное обеспечение CAD поддерживает прямой импорт и редактирование файлов OBJ через плагины. Например, плагин SolidWorks на поверхности мощности позволяет пользователям импортировать файлы OBJ и конвертировать их в редактируемые Solid Models.

Сетка - до - Преобразование поверхности

В некоторых случаях программное обеспечение может использоваться для преобразования данных полигональных сетей в файлах OBJ в поверхности NURBS, что приводит к редактируемым моделям CAD. Этот метод особенно полезен для модернизации и модификации сложных моделей поверхности.

Соображения

Модель точности

Точность файлов OBJ, сгенерированных 3D -сканерами, зависит от разрешения условий сканера и сканирования. Во время обратной инженерии модели могут быть сглажены, упрощены или ремонтированы, чтобы улучшить их редактируемость и удобство использования.

Размер файла

Сканированные модели с высоким уровнем решения могут привести к большим файлам OBJ, требуя значительных вычислительных ресурсов для обработки и редактирования. В некоторых случаях может потребоваться понижение или сегментирование модели на более мелкие части.

Часто задаваемые вопросы

Каково основное использование формата OBJ?

Файлы OBJ широко используются в 3D -моделировании, анимации, архитектурной визуализации, 3D -печати и разработке игр. Их открытость и совместимость делают их предпочтительным форматом для обмена 3D -данными между различными программными платформами.

What are the typical file extensions for OBJ files?

Типичное расширение файла для файлов obj составляет .obj, с соответствующим расширением файла материала .mtl. В.

How can I open an OBJ file?

Файлы OBJ могут быть открыты с использованием различного совместимого программного обеспечения, такого как Blender, Maya, AutoCAD или специализированные 3D -инструменты просмотра, такие как Lab CAD Trabanger. Эти приложения обычно предоставляют функции для просмотра, редактирования и экспорта модели.

Can OBJ files be converted to other formats?

Да. Файлы OBJ могут быть преобразованы в различные форматы, такие как STL, IGES или JSON, в зависимости от предполагаемого использования. Например:

● Чтобы преобразовать OBJ в STL:Используйте программное обеспечение, такое как Autodesk Fusion 360 или онлайн -инструменты.

● Преобразовать OBJ в JSON:Используйте онлайн -конвертеры 3D -модели.

Does the OBJ format support materials and textures?

Да. Через .mtlfile формат OBJ может определять атрибуты материала для моделей, включая цвет, отражательную способность и прозрачность. Кроме того, файлы OBJ могут хранить координаты картирования текстуры, позволяя применять 2D -изображения к поверхности трехмерных моделей.

Do Blender and Maya support OBJ files?

Да. И Blender, и Maya поддерживают импорт и экспорт файлов OBJ. Blender позволяет интегрировать файлы OBJ с файлами Blend, в то время как Maya, как преемник технологий Wavefront, имеет собственную совместимость с форматом OBJ.