3D 文件格式的江湖纷争

3D 文件格式的属性分类

3D 文件的基本功能是以计算机能够理解的格式（纯文本或二进制数据）存储三维模型的信息，这些格式分为两类：

专有文件，例如 AutoCAD 的 DWG 文件或 Blender 的 BLEND 文件。这些文件是专为特定软件创建的，因为它们经过优化，可以使设计过程更加快速流畅，但缺点是无法跨平台使用；

中性文件格式（Neutral File Format），这类文件格式设计的出发点是跨平台和互操作性（Interoperability），强调文件可以跨不同的操作系统、应用程序和设备使用，例如由开放行业协会 Khronos Group 推出的 glTF 格式。

几何模型（IGES，STEP，STL）

早期的 3D 模型主要应用于制造业、军工等领域，因此 3D 文件只需要包含模型表面几何数据，如 Autodesk 在上世纪 80 年代最早推出的 IGES 文件格式，它定义了一种通用的几何实体表示法，如线、圆弧、曲面等，在 80 年代至 90 年代初期被广泛使用，是当时事实上的CAD行业标准。后来被更为先进的 STEP（ISO 10303）标准所取代，后者包含了丰富和精确的产品模型数据，如几何形状、拓扑、公差等，直到现在仍被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等制造业。

上世纪 80 年代最早研发和商业化 3D 打印技术的公司 3D Systems 开发了 STL 文件格式，成为3D打印的事实标准，一直持续到现在。STL 以三角形网格来表示 3D 模型的表面形状：

纹理贴图（OBJ）

同样是在 80 年代（1979）由 Wavefront 公司开发的 OBJ 文件格式，简单的几何形状（如三角形、四边形或更复杂的多边形）对 3D 模型的表面进行细分（平铺）。与 STL 相比，多边形更接近原始几何图形，但仍无法准确描绘原始几何图形。尽管如此，OBJ 文件在使用与 STL 文件相同的面数的情况下，可以更准确地表征模型。

在 90 年代 Wavefront 为 OBJ 文件格式开发了辅助的纹理贴图文件格式（Material Template Library, MTL），OBJ 文件可以引用一个或多个 MTL 文件（称为 "材质库"），并通过名称引用一个或多个材质描述。

场景 & 动画（DAE，FBX）

2004 年 Khronos Group 发起和定制了带有骨骼和动画 3D 场景和角色的 Collaborative Design Activity，简称 COLLADA 或 DAE 文件。Collada文件格式是最早支持可交换骨骼动画的3D文件格式，对行业发展带来重要影响。

Autodesk 公司为了保证自家软件（Maya、3ds Max等）对 3D 动画文件的兼容性，推出与 DAE 竞争的 FBX 格式，借助 Autodesk 软件市场主导地位的强力推广，FBX 很快称为动画制作中最常用的格式之一。此外，它还被用作一种交换格式，便于在 3ds Max、Maya、MotionBuilder、Mudbox 和其他专有软件之间进行高保真交换。

但需要注意的是，FBX 格式是一种专有文件格式，虽然可以通过与该文件格式兼容的软件开发工具包（SDK）进行读写，但在本质上 Autodesk 对这一文件格式拥有最终解释权。

开源竞争（glTF vs USD）

Khronos Group 在 DAE 格式不断被打压的情况下，推出了更加轻量、更加便于 Web 传播的格式——glTF（其二进制格式为 glb），Khronos 对它的定位是 3D 中的 JPEG 格式：

围绕 glTF 建立起了丰富的生态（但这张图其实适用于大部分具有可互操作性的中性文件格式）：

虽然 Khronos Group 是一个「开放」标准联盟，但其背后掌握话语权的实际上是微软、谷歌和 Meta 等巨头公司，而苹果公司与 Khronos 向来不合（甚至存在法律纠纷）。于是在 2018 年的开发者大会（WWDC 2018）上，苹果宣布正在与皮克斯合作，为 AR （同时推出的还有 ARKit 2.0）创作提供一个叫做 USDZ 的新文件格式。（想要了解乔布斯与皮克斯的渊源，推荐这本由皮克斯创业元勋、乔布斯钦点副总裁劳伦斯·利维写的《孵化皮克斯》）

USDZ 格式辅佐着苹果的增强现实技术（ARKit 、RealityKit、AR Quick Look）不断迭代更新，一直来到 2023 年推出 Apple Vision Pro ，同年苹果联合皮克斯动画工作室、Adobe、Autodesk 、NVIDIA，共同推出了 OpenUSD 联盟（Alliance for OpenUSD，AOUSD）。

在 AOUSD 的愿景中，Adobe 高级工程总监 Guido Quaroni 将 OpenUSD 比作是 3D 内容创作者的 PDF，对于 AR/VR 所承载的未来科技（苹果定义的空间计算），OpenUSD 将成为标准语言：