3D 檔案格式中的 3D 環境渲染

3D 檔案類型的指南

過去數十年來,在各方的共同努力之下,3D 技術有著長足的演進。正因如此,3D 領域並不存在一體適用的檔案格式解決方案。隨著 3D 產業跨足各行各業和眾多領域,許多格式也應運而生,並經常運用在特定用途上。以下是有關檔案類型及其使用方法的所有須知事項。

3D 檔案類型

隨著越來越多的公司跨足 3D 領域,VR (虛擬實境)、AR (擴增實境)、遊戲設計和 VFX 等技術不斷進化,以及 CAD (電腦輔助設計) 應用程式的長期演進,檔案格式也不斷推陳出新,以處理各式各樣的功能。

一般而言,視當初用來建立幾何形狀的工具而定,您將遇到兩種類型的格式:多邊形幾何資料和邊界表示 (BREP)。CAD 應用程式可輸出上述兩種類型的格式,以用來儲存幾何資料。為了在 CAD 環境中保留更高階的幾何訊息,您也有機會遇到一系列的個別檔案格式,而當中則會包含 3D 列印和遊戲應用程式中使用的標準多邊形資料。上述兩種類型的幾何定義都相當複雜,也會讓檔案變得無比龐大。

 

下方為您有機會遇到的常見 3D 檔案類型,以及應該考慮使用這些檔案類型的時機。

ZUH Visuals 使用 3D 檔案格式進行的 3D 建築渲染。

ZUH Visuals 所創作的影像。

OBJ

OBJ 檔案 (.obj) 包含 3D 幾何資訊。這是從多數建模軟體匯出物件時,所使用的最老舊且最常見格式之一。這個多邊形格式可提供比例感 (例如公分和英吋等)。相較於更加現代化的材質和暈渲技巧,其材質定義顯得較為過時。但在直接進行幾何輸出上,OBJ 檔案則可做為紥實的使用標準。

優點

  • 支援單位空間 (公分、公尺、英吋和英呎)。

  • 可透過單一檔案支援多個物件。

  • 相較於使用不同格式儲存的相同模型,OBJ 檔案通常比較小。

  • 相容於業界標準的遊戲引擎,以及 VFX 和遊戲產業中的 DCC (數位內容製作) 後製工具。

FBX

FBX 檔案 (.fbx) 和 OBJ 一樣包含 3D 物件資料;但 FBX 也可包含動畫資料。因此,舉凡電影遊戲和 VFX 等需要複雜模型、材質和動畫的產業,皆大肆使用此一檔案類型。這個檔案格式為 Autodesk 所有,並廣獲 VFX 和遊戲引擎支援。它可保留更高階的材質定義,並支援眾多渲染引擎

優點

  • FBX 檔案可儲存完整的 3D 場景資料,包括用來製作動畫的攝影機、燈光、幾何和骨塊。

  • 相容於業界標準的遊戲引擎,以及 VFX 和遊戲產業中的 DCC (數位內容製作) 後製工具。

  • FBX 雖然是比較老舊的檔案格式之一,卻可受到廣泛的支援,並包含遠高於 3D 模型資料的資訊量,因此為視覺導向製作領域 (例如電玩遊戲) 的熱門選項之一。

gITF

GL 傳送格式 (.glTF 和 .glb) 是一種多邊形檔案格式,可做為 FBX 等格式的開放原始碼、免版稅替代方案。這個共用的開放式檔案格式適用於模型和場景交換,當初是由 COLLDA 工作小組所建立,現在則由 KROHON Group 負責維護。此檔案就像 FBX 一樣,可支援靜態模型、動畫和移動場景。開發人員經常在原生的網路應用程式中使用此格式。身為比較現代化的檔案格式之一,它能支援最新的暈渲和材質定義方法,而更新的 2.0 版本則可支援基於物理表現的渲染材質 (PBR)

優點

  • 可嵌入至 Word 文件和 PowerPoint 簡報中。
  • 相容於數量與日俱增的熱門 3D 應用程式。
  • 專為網路和即時互動最佳化的 GLTF 和 GLB 檔案,不僅檔案大小相對較小,還可在應用程式中快速載入

usd/usdz

USD (通用場景描述) 是 Pixar 內部開發而成的多邊形檔案格式,現在為開放原始碼檔案格式。這個可延伸的檔案格式正透過其開放式標準和工作委員會 (包含 NVIDIA、PIXAR 和 ADOBE 等) 來持續強化自身功能。此格式可呈現 3D 模型和材質的最新概念,並與多款獨特的內容製作工具互通。當中包含幾何、材質、場景和動畫資料。就許多層面而言,USD 正超越人們對檔案格式的典型期望,原因在於,它可效率十足地儲存整個場景資料

USDZ 是由 Apple 和 Pixar 聯手為 AR 打造的專有格式。這個格式會使用在 Apple 裝置上的 3D 擴增實境應用程式中。

優點

  • 坐擁持續成長茁壯的活躍社群,當中不乏看好該 3D 檔案格式及其未來潛力的知名公司。
  • 這個彈性、強大且效率十足的格式可透過外掛程式和擴充功能進行擴充,進而讓眾多公司共享自身導入至 USD 的功能。
  • 相容於 PBR 材質,亦即最現代化且逼真的定義或材質,以及 3D 物件暈渲。

其他 3D 檔案格式

3D 產業的檔案格式清單相當龐大。下方為您有機會遇到的幾個比較常見的檔案:

 

  • CAD 檔案 – 有些為專屬檔案,只會使用在封閉的生態系統中,有些則能保留較高階的幾何定義。這些檔案可涵蓋 2D、3D,甚至參數實體。如需 Substance 3D Stager 支援的完整 CAD 檔案清單,請參閱這份文件 (IGES、STP/STEP、IPT、IAM、.SLD 和 .JT 等)。
  • BLEND 檔案 – Blender 使用的原生檔案格式,Blender 是一款廣為創作者使用且持續成長的開放原始碼 DCC 工具。
  • Substance 3D 檔案 – SBSAR 是 Substance 3D Designer、Sampler 和 Painter 所建立的最常見檔案,可用來為 3D 內容建立材質和定義暈渲。如需深入了解 Substance 3D 檔案,請參閱這個提供豐富資訊的概觀
  • AMF 和 STL – 代表適用於 3D 列印的兩大最常見檔案格式。AMF 是比較現代化的疊代格式,當中可承載內部中繼資料,有助於進行列印和呈現比例。STL 為比較老舊的格式,且缺乏顏色和比例資訊。
ZUH Visuals 使用 3D 檔案格式產生的 3D 建築渲染

ZUH Visuals 所創作的影像。

如何為您的 3D 專案挑選適當的格式

判斷專案應使用哪個檔案格式,需取決於幾項因素。首先,請將驗證相容性視為第一優先。畢竟,如需在不同軟體之間傳輸 3D 元件,您勢必不想浪費時間匯出無法使用的檔案類型

 

其他考量還包括匯出檔案的大小。在開發電玩遊戲或任何具有特定硬體限制的 3D 專案時,這一點更顯得格外重要。請記住,檔案格式是基於特定原因所建立,因此,了解您的軟體及其包含每個格式的原因,將可協助您在每次匯出時做出明智的決策

常見問答

3D 檔案格式是基於特定原因所建立。因此,選用哪種才是最理想的格式,完全取決於透過檔案實現的目的。

最常見的檔案類型包括 OBJ、FBX、STL、AMF 和 IGES 等。

Photoshop 可開啟下列 3D 格式:DAE (Collada)、OBJ、3DS、U3D 和 KMZ (Google Earth)。

 

若要在 Photoshop 中獨自開啟 3D 檔案,請選擇「檔案 > 開啟」,然後選取檔案。

 

若要在已開啟的檔案中加入 3D 檔案,以做為圖層,請選擇「3D > 從 3D 檔案新增圖層」,然後選取 3D 檔案。新圖層會反映開啟檔案的大小,並在透明背景前呈現 3D 模型。