Всё о формате OBJ: особенности, принцип работы, возможности

Что это такое и как работает?

OBJ (или .obj) — простой, универсальный формат, который содержит информацию о геометрии, текстурах и других характеристиках 3D-модели. Его поддерживают практически все программы для работы со статичной графикой, что упрощает обмен данными между различными приложениями.

Файлы с расширением .obj генерируются программами автоматизированного проектирования (САПР), а также 3D-редакторами и графическими программами, такими как ZBrush, Blender.

OBJ-файлы можно открывать, просматривать и изменять в любом текстовом редакторе, например в Notepad. Этот метод подходит для анализа структуры или ручной корректировки (например, изменения координат), в то время как непосредственно 3D-модели открываются и редактируются в специализированных программах.

Задача OBJ

Задача формата — кодирование геометрии трехмерного объекта. Для этого формат использует, к примеру, тесселяцию — разбиение поверхности на крошечные многоугольники (обычно треугольники), каждый из которых имеет вершины и нормали, определяющие направление поверхности. Эти данные помогают построить 3D-форму объекта.

Тесселирование упрощает манипулирование и визуализацию, поскольку позволяет изменять каждый полигон отдельно от остальных.

Что хранится в OBJ-файле?

• Комментарии — строки, помогающие понять, что находится внутри файла. Начинаются с символа #.
• Вершины — координаты точек, из которых строится 3D-модель.
• Грани — поверхности, образованные вершинами модели.
• Нормали — информация о том, в какую сторону “смотрит” поверхность.
• Группы и объекты, помогающие объединять части модели, например кузов и колеса машины.
• Текстурные координаты для наложения изображений на модель.
• Информация о материалах, используемых в 3D-модели. Вспомогательный файл библиотеки материалов указывается в формате .mtl.
• Дополнительные атрибуты, например, информация о сглаживании поверхностей.

Особенности формата

Преимущества

• Читается как текстовый файл и легко редактируется.
• Почти все 3D-приложения могут импортировать и экспортировать файлы OBJ.
• Подходит для создания детализированных моделей.
• Поддерживает цвета и текстуры.

Ограничения

• Не хранит информацию об анимации или сложных свойствах материалов.
• Может занимать намного больше места по сравнению с другими форматами.
• Перед печатью OBJ часто конвертируют в другой формат — STL, так как слайсеры не всегда корректно обрабатывают текстуры и материалы.
• Медленная загрузка больших моделей.

Применение

Использование файлов OBJ варьируется от создания сложных 3D-моделей в программах CAD до интеграции этих моделей в игровые движки или программное обеспечение для 3D-печати.

Визуализация и хранение данных 3D-сканирования. Формат OBJ используется для представления цифровых образов отсканированных объектов, особенно когда нужно сохранить цвет и текстуру модели. Это важно, к примеру, при оцифровке скульптур, картин, тканей и археологических артефактов.

Контроль качества. OBJ-файлы применяются в метрологическом ПО для сравнения производимых объектов с эталонными цифровыми моделями.

3D-визуализация в архитектуре и дизайне. В формате OBJ сохраняют фотореалистичные визуализации зданий и интерьеров.

Игры, VR/AR, анимация. OBJ применяется для создания статичных моделей персонажей, декораций, мебели и предметов.

Фотограмметрия. Программы для фотограмметрии позволяют экспортировать результаты работы в формате OBJ для дальнейшего редактирования.

Совместимость с 3D-сканерами

Какие 3D-сканеры не работают с форматом OBJ?

Несовместимость может быть связана с тем, что сканер сохраняет только облако точек, без текстурированной 3D-модели, или работает в специфическом ПО с закрытыми форматами. Например, промышленные КИМ, некоторые медицинские сканеры.

Какие 3D-сканеры работают с форматом OBJ?

Большинство современных 3D-сканеров поддерживают экспорт данных в формате OBJ. Ниже — несколько примеров моделей.

RangeVision PRIME: новейший метрологический 3D‑сканер от ведущего российского производителя. Предназначен для проведения высокоточных измерений, обратного проектирования, контроля геометрии объектов. Точность до 14 микрон.

Artec Eva: компактный ручной сканер для быстрой оцифровки объектов среднего размера — от промышленных деталей до автомобилей и их частей. Точность до 0,1 мм.

Artec Space Spider: ручной сканер для оцифровки объектов небольшого размера или сложных частей больших конструкций с точностью до 0,05 мм. Захватывает текстуру и цвет.

Shining EinScan Libre: новейшее беспроводное решение для 3D‑измерений. Использует 3 режима сканирования с точностью до 40 микрон. Может работать без меток, захватывает цвет и текстуру поверхности.

Shining Freescan UE Pro2: беспроводной 3D-сканер метрологического класса со встроенной фотограмметрией для точного измерения крупногабаритных объектов. Точность до 20 микрон.

ScanTech 3DeVOK MT: универсальный ручной 3D-сканер. Оцифровывает черные и отражающие поверхности без матирования. Точность до 0,04 мм.