了解 3D 模型格式的综合指南，包括技术细节、用例以及流行格式（如 GLTF/GLB、OBJ、FBX、STL、PLY 等）的优缺点。
glTF/GLB 格式
GLTF/GLB格式官网（图形库传输格式/二进制）是基于 KHRONOS 集团定义的行业开放标准，通过网络高效传输 3D 模型的终极选择。
这种现代格式支持纹理、动画和 PBR（基于物理的渲染）材质，使其成为业界的顶级竞争者。
技术细节：
·材质：使用 PBR 材质进行逼真的 3D 渲染，支持基色、金属、粗糙度、法线和遮挡纹理。
· 动画：支持骨架动画的关键帧动画和蒙皮。
·文件结构：GLTF 是 JSON+二进制或 JSON+ASCII。BIN/Ascii 格式包含网格信息
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用例：
gLTF/GLB 文件由于其紧凑的尺寸和与 GLB/GLTF格式官网 的兼容性而非常适合基于 Web 的应用程序、虚拟现实 （VR） 和增强现实 （AR） 体验。
优点：
· 针对 Web 使用进行了优化
· 支持多种功能，包括动画和 PBR 材质。
· 跨不同平台和应用程序无缝交换 3D 内容，确保 3D 渲染和性能的一致性。
·可扩展且用途广泛，可处理各种复杂程度各异的 3D 资产，使其适用于小型对象到大型复杂场景。
· 不断壮大的社区支持 gLTF/GLB，并根据反馈和行业趋势不断更新。
· 作为由 Khronos Group 等行业领导者支持的不断发展的行业标准，为 3D 模型的传输提供了面向未来的解决方案。
·随着 GLTF/GLB 的普及，越来越多的工具和资源可用于增强用户的可访问性。
缺点：
· 较新的格式，旧软件可能不支持。
· 虽然 gLTF/GLB 文件设计紧凑，但管理具有大量对象和高分辨率纹理的大型复杂 3D 场景可能需要仔细考虑文件大小和性能权衡。
OBJ格式
OBJ（（Wavefront Object））由 Wavefront Technologies 开发，是一种广泛采用的表示 3D 几何形状的格式。它支持基本的几何形状和材料特性，使其适用于各种应用。
技术细节：
·几何体（Geometry） ：表示顶点、顶点法线、顶点纹理和面。
·材质：使用单独的 MTL（材质模板库）文件来定义材质。
·文件结构：ASCII 格式，使其易于人类阅读。
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用例
OBJ 文件通常用于在不同的 3D 建模和动画软件之间交换 3D 模型。
优点：
· 对各种软件的广泛支持。
· 简单易用。
缺点：
· 对动画的支持有限。
· 由于缺乏压缩，文件大小较大。
FBX 格式
FBX 最初由 Kaydara 为其 Filmbox 软件开发，现已成为 3D 数据交换的行业标准格式。它支持动画、纹理和其他高级功能。
技术细节：
·几何形状：支持复杂的几何形状，包括 NURBS（非均匀有理 B 样条曲线）和细分曲面。
·动画（Animation） ：可以存储骨架动画、混合形状和顶点缓存动画。
·材质和纹理：全面的材质和纹理支持，包括凹凸贴图、法线贴图和镜面反射贴图。
·文件结构：提供二进制和 ASCII 版本。
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用例：
FBX因其对3D内容各个方面的全面支持而被广泛应用于游戏和娱乐行业。
优点：
·丰富的功能集，包括动画、材质和相机。
· 与 Autodesk Maya 和 3ds Max 等主要 3D 建模软件高度兼容。
缺点：
·专有格式，由 Autodesk 控制。
· 对于简单的任务来说，可能很复杂且很麻烦。
· 通常用于在不同软件应用程序之间传输数据，但由于不同软件处理数据的方式不同，导入或导出时可能会出现错误。
STL 格式
STL（立体光刻）主要用于将 3D 对象的表面几何形状表示为三角形的集合。它通常用于 3D 打印等增材制造工艺。
技术细节：
·无颜色或纹理：不支持颜色、纹理或材质属性。
·文件结构：提供 ASCII 和二进制版本。
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用例：
STL 文件对于从 3D 设计创建物理原型和模型至关重要。
优点：
· 广泛应用于3D打印。
· 简单明了，纯粹专注于几何形状。
缺点：
· 不支持颜色、纹理或材质属性。
· 仅限于将对象表示为一系列三角形。
PLY格式
PLY（多边形文件格式）是一种灵活的文件格式，可以存储各种几何数据元素。它支持颜色和透明度等属性，使其适合详细的 3D 扫描和重建。
技术细节：
·文件结构：提供 ASCII 和二进制版本。
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用例：
PLY 文件通常用于精确几何数据至关重要的科学和研究应用。
优点：
·支持详细的几何和属性数据。
· 可以存储广泛的顶点属性。
缺点：
· 与其他格式相比，不太常见。
· 可以比更简单的格式更大、更复杂。
DAE 格式
DAE（数字资产交换）文件，也称为 Collada，是一种基于 XML 的格式，能够存储 3D 资产信息，包括几何体、着色器和动画。
技术细节：
·动画（Animation） ：可以存储复杂的动画，包括骨架和变形目标动画。
·材质和着色器：支持多种材质和着色器。
·文件结构：基于 XML，人类可读，但可能冗长。
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用例
DAE 得到各种 3D 建模软件的广泛支持，并用于交互式应用程序和模拟。
优点：
·具有广泛行业支持的开放格式。
· 支持一组全面的 3D 数据。
缺点：
· 由于 XML 结构，可能会冗长且复杂。
· 人类可读的格式使文件很大且加载缓慢
· XML 使文件非常大，因此效率会自动降低
美元格式
USD（通用场景描述）由皮克斯动画工作室开发，是一种用于表示和交换 3D 场景和资产的开源格式。它提供了一种强大而高效的方法来处理复杂的场景，包括对几何体、材质、着色、动画等的支持。
技术细节：
·场景构图：具有图层和引用的分层结构。
·几何形状：支持多边形、细分、点云等多种类型的几何形状。
·材质和着色：使用着色器和 MaterialX支持灵活定义材质。
·动画（Animation） ：完全支持动画，包括骨架绑定和变形。
·文件结构：优化的二进制格式，具有高效的分层和实例化。
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用例：
USD 通常用于电影和动画行业，用于各种软件包之间的资产交换、协作工作流程和渲染。
优点：
· 支持无损编辑、分层和实例化等高级功能。
· 可通过插件和自定义数据模式进行扩展。
缺点：
· 需要一些技术知识才能有效地使用。
· 软件支持有限，但集成度正在增长。
· 与其他格式相比，学习曲线可能更陡峭。
USDC 格式
USDC（USD Compressed）是 USD 格式的压缩变体，旨在减小文件大小，同时保留相同的功能和功能。
技术细节：
·文件压缩：利用无损压缩算法减小文件大小。
·几何体和动画（Geometry and Animation） ：保留与 USD 相同的几何体、材质和动画支持。
·文件结构：二进制格式，具有高效的随机访问和流式传输功能。
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用例：
USDC 在通过网络分发或传输 3D 场景或使用有限的存储资源时特别有用。
优点：
· 与美元相比，文件大小明显更小。
·保留 USD 的所有特性和功能。
·高效用于实时应用程序和网络传输。
缺点：
· 需要解压缩才能进行编辑或进一步处理。
·由于压缩和解压缩，可能会在头顶上引入轻微的性能。
· 不像 USD 格式那样广泛支持。
USDZ（支持 AR 的美元）
USDZ是 Apple 与皮克斯合作开发的一种文件格式，专为 iOS 设备上的增强现实 （AR）体验而设计。它将 USD 的功能与 AR 应用程序的优化相结合。
技术细节：
·场景构图：与USD类似的层次结构。
· 几何体和动画：支持几何体和动画，并针对实时渲染进行了额外的优化。
· 纹理压缩： 利用纹理压缩技术来增强性能。
· AR 特定功能： 包括对特定于 AR 的属性的支持，例如材质反射和基于物理的渲染 （PBR）。
用例：
USDZ 主要用于在 iOS 设备上创建 AR 内容，从而实现交互式和身临其境的体验。
优点：
· 与 iOS 设备上的 ARKit 无缝集成。
· 针对实时渲染和交互性进行了优化。
·保留 USD 处理复杂场景和资产的功能。
缺点：
· 与苹果生态系统之外的软件的兼容性有限。
·特定于 AR 的功能可能与非 AR 应用程序不太相关。
· 与美国等压缩格式相比，文件大小方面的开销
经典和专业的 3D 格式
虽然上述格式涵盖了广泛的应用，但还有其他几种格式值得注意：
STEP格式
STEP（产品交换标准）文件格式是一种标准文档格式，用于在不同的 CAD 软件应用程序之间交换 3D 产品数据。
技术细节：
· 通常使用".stp"或".step"文件扩展名。
· 基于ISO标准定义的中性数据结构，表示3D模型和相关信息。
· 通常以 ASCII（纯文本）格式存储，使其易于人类阅读。
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优点：
· CAD 系统之间的互作性。
· 标准化和数据完整性。
· 适用于各种设计实体的多功能性。
缺点：
· 复杂装配体的文件大小较大。
· 有限的图形表示。
· 在某些情况下，复杂性和缺乏参数数据。
DXF 和 DWG 格式
这些格式是 AutoCAD专有的，广泛用于 CAD（计算机辅助设计）和行业，用于创建 2D 和 3D 绘图。
DXF（图纸交换格式）：
DXF 主要用于不同 CAD 程序之间的互作性。
技术细节：
·使用 ASCII（纯文本）描述图形中的几何图形和其他数据 2.人类可读，允许用户使用文本编辑器对其进行编辑。
· 可以存储 2D 和 3D 几何数据、文本以及有关绘图的其他信息
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DWG（绘图）：
DWG是 AutoCAD 的原生数据，包含表示对象所需的所有设计数据。
技术细节：
·使用专有编码有效存储数据的二进制文件
· 可以存储比 DXF 文件更复杂的数据，包括智能对象和数据，例如图层、属性和关系
优点：
·DXF 是 Autodesk 维护的开放标准，有助于其在各种 CAD 程序中的广泛兼容性。
· DXF 文件通常用于与使用不同 CAD 软件的协作者、客户或合作伙伴共享设计数据。
缺点：
· DWG 是 Autodesk 拥有的专有文件格式，可能会限制与非 AutoCAD 软件和工具的兼容性，需要转换或翻译才能实现互作性。
· 法线可以省略，格式通常表现出不规则的拓扑。因此，使用不良的拓扑渲染文件可能会导致视觉效果混乱，并且难以将纹理准确地放置在网格上。
·由于 DWG 文件具有全面的数据存储功能，与其他格式相比，它们的文件大小可能更大，从而可能影响存储和传输效率。
3DS格式
尽管 3DS 文件是开创性的 3D 文件格式之一，但它仍然具有相关性，特别是在传统工作流程和向后兼容性至关重要的某些行业中。
技术细节：
·动画：对关键帧动画的有限支持。
·文件结构：二进制格式。
添加图片注释，不超过 140 字（可选）
优点：
· 文件大小紧凑。
·适用于较旧的工作流程和更简单的模型。
缺点：
· 在功能和复杂性方面受到当今标准的限制。
CAD vs. 3D网格格式
区分以 CAD 为中心的格式（如 DXF、DWG）和基于网格的格式（如 OBJ、STL）至关重要：
CAD 格式
这些格式针对精确的技术图纸进行了优化，通常用于工程和建筑。
·特点：精确测量，支持复杂的几何形状和元数据。
·用例：技术设计、施工和制造。
3D 网格格式
3D 网格格式专为表示表面几何形状和纹理而设计，在动画、游戏和数字内容创建中很普遍。
·特征：表面几何体、纹理，有时还有动画。
·用例：适用于视觉表示、动画和渲染。
专有格式与开放格式
了解格式是专有的还是开源的，可以影响软件互作性和许可注意事项：
专有格式
这些格式归特定公司所有，可能需要许可或专有软件才能完全兼容。
· 例子：FBX（Autodesk）、DWG（Autodesk）。
优点：
· 通常功能丰富，并得到主要软件供应商的支持。
缺点：
· 可能导致供应商锁定和潜在的许可成本。
开放格式
这些格式可以免费访问，并且通常得到多个软件供应商的支持，从而促进互作性和社区驱动的开发。
·示例：GLTF、OBJ、STL、PLY。
优点：
· 更大的灵活性、社区支持和无许可费。
缺点：
· 可能缺乏专有格式的一些高级功能
选择正确的 3D 模型格式
选择 3D 模型格式时，有几个因素会发挥作用，包括预期用途、与现有软件的兼容性以及特定的项目要求。
随着最新的技术进步，gLTF/GLB 格式官网 因其高效性和多功能性而成为领先选择，使其非常适合当代 3D 建模需求。
虽然 OBJ 和 STL 等传统格式继续在各个行业中发挥重要作用，但 gLTF 的灵活性和可靠性使其成为当今竞争激烈的市场中的理想格式。
因此，gLTF 越来越被认为是最好的 3D 模型格式，它结合了效率、多功能性和对不断发展的技术的适应性，同时保持与现有软件应用程序的兼容性。