OBJファイルとは何ですか？

3Dグラフィックデザインの分野では、OBJファイル形式は最も重要な形式の1つであり、特にアニメーション化されていない3Dモデルのユニバーサル交換形式として適しています。

そのシンプルで堅牢なデータストレージ機能により、3Dモデリング、アーキテクチャレンダリング、および仮想現実アプリケーションで高く評価されています。

より深く潜る前に、OBJファイル形式の基本的な機能と使用を調べてみましょう。この広く認識されているファイルタイプが、3Dグラフィックスの世界で汎用性の高い礎石になった方法を徐々に発表します。

OBJファイルとは何ですか？

OBJファイル形式は、ワークステーション-ベースの3DモデリングおよびアニメーションソフトウェアであるAdvanced Visualizerのために、WaveFront Technologiesによって開発されました。

この形式は、Mayaによって読み書きされているため、非常に用途が広くなります。 OBJファイルはプレーンテキストファイルです。つまり、任意のテキストエディターを使用して開き、表示、編集できます。

OBJ形式は、ポリゴン、線、表面、およびフリー-フォーム曲線をサポートしています。線とポリゴンはポイントで記述されますが、曲線と表面は、曲線タイプに固有の追加情報とともに制御ポイントを使用して定義されます。

これらの詳細により、bezier曲線、b -スプライン、枢機splines（catmull - romスプライン）、テイラー方程式に基づくものを含む、通常と不規則な曲線の両方を表すことができます。

OBJ形式の特性は何ですか？

幾何学的表現

OBJファイル形式は、3Dモデルの表面ジオメトリを記述する柔軟性を提供し、多角形のテッセレーション、フリー-フォーム曲線、フリー-フォーム表面など、さまざまなエンコーディング方法をサポートします。

多角形のテッセレーションは、三角形や四辺形などの単純な幾何学的形状を使用して、モデルの表面をタイル張り、処理とレンダリングを促進します。ただし、このアプローチは、湾曲した表面を表す際に幾何学的な不正確さをもたらす可能性があります。

フリー-フォーム曲線（例：枢機splines、bezier曲線）およびフリー-フォーム表面（例：nurbs）が数学的に定義されているため、ファイルサイズが最小限の曲線と表面の正確な説明が可能になります。

これらの機能により、OBJ形式は、航空宇宙や自動車設計などの高精度フィールドに適しています。

色とテクスチャのサポート

OBJ形式は色とテクスチャデータを直接保存しませんが、関連するマテリアルテンプレートライブラリ（MTL）ファイルを介してモデルの材料プロパティを定義できます。

ASCIIテキストで記述されたMTLファイルは、Phong Reflectionモデルを使用して、周囲の色、拡散色、鏡面色、透明度などの表面属性を指定します。

さらに、MTLファイルはテクスチャマッピングをサポートします。テクスチャマッピングは、3Dモデルの表面上の各ポイントを2D画像にマッピングし、複雑な色とテクスチャ効果を可能にします。

開放性と互換性

OBJファイル形式はオープンであり、多数の3Dグラフィックスアプリケーションで広く採用されています。そのシンプルなテキスト-ベースの構造により、OBJファイルをテキストエディターで直接開く、表示、編集できます。

さらに、ほとんどすべての主要な3Dソフトウェアは、OBJファイルの読み取りと書き込みをサポートしているため、異なる3Dツール間でモデルデータを簡単に交換できます。

OBJファイル形式には、アニメーション、材料プロパティ、テクスチャパス、ダイナミクス、または粒子に関する情報が含まれていないことに注意することが重要です。

主に静的3Dモデルの記述に使用されます。アニメーションまたはその他の動的データのストレージを必要とするアプリケーションの場合、代替ファイル形式がより適切な場合があります。

OBJファイル構造

●コメント行：から始めて、ファイルに説明テキストを追加するために使用されます。

●頂点データ：

V：幾何学的頂点（x、y、z座標）を定義します。

VT：テクスチャの頂点（u、v、[w]座標）を定義します。

VN：頂点正常（x、y、z成分）を定義します。

●要素：

F：頂点インデックスを使用して顔を定義します。

L：頂点インデックスを使用して行を定義します。

●グループとオブジェクト：

G：グループ名を指定します。

O：オブジェクト名を指定します。

●重要な情報：

USEMTL：使用する材料名を指定します。

mtllib：マテリアルライブラリファイルを指定します。

例

これは単純な四辺形の例です

オブジェクト名を定義します

o SimpleQuad

頂点座標を定義します

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

テクスチャ座標を定義します

VT 0.0 1.0

VT 1.0 1.0

VT 1.0 0.0

VT 0.0 0.0

頂点正規を定義します

VN 0.0 0.0 1.0

頂点/テクスチャ/通常のインデックスを使用して、顔を定義します

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

説明

●オブジェクト名（o SimpleQuad)：オブジェクト名をSimpleQuadとして宣言します。

●頂点（v)：4つの頂点のx、y、z座標を指定します。

●テクスチャ座標（vt)：対応するテクスチャ座標（u、v）を指定します。

●頂点正常（vn)：表面の通常のベクトルを定義します。

●顔（f)：フォーマット頂点/テクスチャ/通常のインデックスを使用して、四辺形の顔を説明します。

メモ

●インデックス作成：OBJファイルのインデックスは1から始まります（0ではありません）。

●ユニット：OBJファイルにはユニット情報が含まれていません。スケーリングは外部で処理する必要があります。

●読みやすさ：OBJファイルは単純なテキストであり、テキストエディターで読みやすく編集しやすくなります。

OBJ対その他の3Dファイル形式

3Dモデリングと印刷のフィールドでは、OBJファイル形式と一緒にいくつかの代替ファイル形式が存在します。以下はいくつかの一般的な選択肢です。

STL（ステレオリソグラフィー）

STL 最も広く使用されている3Dファイル形式の1つであり、3D印刷、コンピューター-支援製造（CAM）、およびCAD/CAMデータ交換に頻繁に適用されます。

この形式は、三角メッシュを使用した3Dモデルの表面形状を表し、シンプルで簡単なプロセス構造を提供します。

ただし、STLは色やテクスチャ情報をサポートせず、豊富な視覚的な詳細を必要とするアプリケーションでの使用を制限します。さらに、STLファイルは、高-解像度オブジェクトを表すと非常に大きくなる可能性があります。

Collada（共同設計活動）

Colladaは、シーンやアニメーションのサポートにより、ゲームやアプリケーションで一般的に使用されるオープン-ソース形式です。ジオメトリ、物理的属性、シェーディング、アニメーションなど、複雑な3Dシーンを説明できます。

Colladaのファイル構造は比較的複雑ですが、その開放性と幅広いサポートにより、3Dコンテンツを交換するための効果的なツールになります。

FBX（FilmBox）

FBXは、特にアニメーションやシーン情報を含む複雑な3Dモデルのために、ソフトウェアアプリケーション間の高忠実度データ交換用に設計された独自の形式です。

FBXは、ゲーム開発と映画制作に広く使用されており、ジオメトリ、材料、アニメーション、スケルトンなどのさまざまな3Dデータ型をサポートしています。ただし、独自の形式として、FBXの特定の機能は、異なるソフトウェアで互換性の問題に直面する可能性があります。

X3D（拡張可能な3D）

X3Dは、3D Webグラフィックスの標準であり、複数のエンコーディング言語をサポートし、ISOで採用しています。

VRMLの後継者として、X3Dは、アニメーション、インタラクティブ性、高度なレンダリング効果など、より豊富な機能セットを提供します。 X3Dは、HTMLおよびXMLと統合するように設計されており、Web環境での3Dグラフィックスのプレゼンテーションに適しています。

VRML（仮想現実モデリング言語）

VRMLは、3D Webグラフィックスの初期の標準であり、現在はX3Dにほぼ置き換えられました。これにより、3Dオブジェクトと相互作用を含む仮想世界を作成できます。ただし、機能が限られているため、更新が不足しているため、より近代的な形式に徐々に取って代わられました。

AMF（添加剤の製造ファイル形式）

AMFは、STL形式の制限に対処する3D印刷およびその他の添加剤の製造プロセス向けに設計されたファイル形式です。

AMFは、色、素材、テクスチャ、構造などの情報の保存をサポートし、複雑なジオメトリとマルチ-材料プリントの作成を可能にします。

ただし、AMFの採用は比較的低いままであり、まだ主流の基準になっていません。

3MF（3D製造形式）

3MFは、他の形式の補助ファイルからのデータを含む、3D印刷用に特別に設計された最新のファイル形式です。 3MFは、色、素材、テクスチャ、プリンターの設定などの情報をサポートし、より効率的なワークフローと小さいファイルサイズを可能にします。

3D印刷技術が進むにつれて、3MFはサポートと採用の増加を獲得しています。

GLTF（GL伝送形式）

GLTFは、3Dシーンとモデルの効率的な送信とロードのファイル形式であり、より小さなファイルサイズとより速いロード速度を提供することを目指しています。

PBR（物理ベースのレンダリング）材料、アニメーション、および圧縮をサポートしているため、WebGL、仮想現実、拡張現実などの実際のインタラクティブなアプリケーションに特に適しています。

IGES（初期グラフィックスエクスケージ仕様）

IGESは、多くのCADプログラムでサポートされているクロス-プラットフォームASCIIベクトルグラフィック形式です。ワイヤーフレーム、表面、固体モデルなど、さまざまな幾何学的表現に対応し、エンジニアリングの設計と製造に広く使用されています。

ただし、IGEは比較的複雑で、ファイルサイズが大きく、ステップのようなより近代的な形式に徐々に置き換えられています。

JSON（JavaScriptオブジェクト表記）

JSONは、Webアプリケーションのデータ交換に一般的に使用されるオープン-標準ファイル形式です。 3Dグラフィックスでは、JSONは、特にWebベースのアプリケーションで、軽量の3Dモデルデータを保存および送信するためによく使用されます。

解析と人間の読み取り可能な構造の容易さにより、JSONはネットワークトランスミッションとリアルタイムレンダリングに有利になります。

各3Dファイル形式には、特定の用途と利点があります。適切な形式を選択すると、プロジェクトの要件、使用されているソフトウェア、および意図したアプリケーションシナリオに依存します。

3DスキャナーとOBJファイル

3Dスキャナー オブジェクトのジオメトリとテクスチャをキャプチャし、それらをデジタル3Dモデルに変換し、時々OBJ形式に保存されます。

3DスキャナーとOBJファイルの関係

データのキャプチャとストレージ

3Dスキャナーは、レーザー、構造化された光、または写真測量などのテクノロジーを利用して、頂点、エッジ、顔を含むオブジェクトの3つの次元データを収集します。

このデータは、オブジェクトの幾何学的形状とテクスチャ情報の両方を含むOBJファイルとして保存できます。

ファイル形式の互換性

OBJファイルは、ほとんどの3Dモデリングおよび編集ソフトウェアでサポートされているオープン標準形式です。

これは、3Dスキャナーによって生成されたOBJファイルを、さまざまなソフトウェアアプリケーションで簡単に開き、編集し、処理できることを意味します。それは、その後の設計と製造ワークフローを流します。

リバースエンジニアリングと再設計

In industrial design and manufacturing, OBJ files generated by 3D scanners are often used for リバースエンジニアリング。設計者は、スキャンされたモデルを変更、最適化、または再設計して、新しい要件を満たすか、製品のパフォーマンスを向上させることができます。

スキャンされたOBJファイルの処理

OBJファイルは3Dモデリングとレンダリングで広く使用されていますが、特定のCADソフトウェア（ug/nxなど）で直接編集するのは難しい場合があります。したがって、OBJファイルを編集可能なCAD形式に変換することがしばしば必要です。一般的な方法は次のとおりです。

リバースエンジニアリングソフトウェアの使用

Geomagic Studioなどの専門的なリバースエンジニアリングツールは、OBJファイルをインポートし、IGEやステップなどの編集可能なCAD形式に変換できます。

これらのツールは、モデルの表面と機能を再構築するための機能を提供し、CAD環境でのさらなる編集に適しています。

プラグイン-アシストコンバージョン

一部のCADソフトウェアは、プラグインを介してOBJファイルの直接インポートと編集をサポートしています。たとえば、SolidWorksのPower Surfacingプラグインを使用すると、ユーザーはOBJファイルをインポートして編集可能なソリッドモデルに変換できます。

メッシュ-から-表面変換

特定のケースでは、ソフトウェアを使用して、OBJファイルのポリゴナルメッシュデータをNURBS表面に変換し、編集可能なCADモデルになります。この方法は、複雑な表面モデルの再設計と変更に特に役立ちます。

考慮事項

モデルの精度

3Dスキャナーによって生成されたOBJファイルの精度は、スキャナーとスキャン条件の解像度に依存します。リバースエンジニアリング中に、モデルは編集可能性と使いやすさを向上させるために、スムーズにスムーズに、簡素化、または修理する必要がある場合があります。

ファイルサイズ

高解像度スキャンモデルは、大規模なOBJファイルをもたらす可能性があり、処理と編集に重要な計算リソースが必要です。場合によっては、モデルをより小さな部分にダウンサンプリングまたはセグメント化する必要がある場合があります。

よくある質問

OBJ形式の主な用途は何ですか？

OBJファイルは、3Dモデリング、アニメーション、アーキテクチャの視覚化、3D印刷、ゲーム開発で広く使用されています。それらのオープン性と互換性により、異なるソフトウェアプラットフォーム間で3Dデータを共有するための優先形式になります。

What are the typical file extensions for OBJ files?

OBJファイルの典型的なファイル拡張子は.objで、関連するマテリアルファイル拡張子.mtlがあります。 .objfileは幾何学的なデータを保存しますが、.mtlfileは色、テクスチャ、その他の材料特性などの表面属性を説明します。

How can I open an OBJ file?

OBJファイルは、Blender、Maya、AutoCAD、またはCAD Exchanger Labなどの専門的な3D視聴ツールなど、さまざまな互換性のあるソフトウェアを使用して開きます。これらのアプリケーションは通常、モデルを表示、編集、エクスポートする機能を提供します。

Can OBJ files be converted to other formats?

はい。 OBJファイルは、意図した使用に応じて、STL、IGES、JSONなどのさまざまな形式に変換できます。例えば：

●OBJをSTLに変換するには：Autodesk Fusion 360やオンラインツールなどのソフトウェアを使用します。

●OBJをJSONに変換するには：オンライン3Dモデルコンバーターを使用します。

Does the OBJ format support materials and textures?

はい。 .mtlfileを介して、OBJ形式は、色、反射率、透明性など、モデルの材料属性を定義できます。さらに、OBJファイルはテクスチャマッピング座標を保存できるため、2D画像を3Dモデルの表面に適用できます。

Do Blender and Maya support OBJ files?

はい。 BlenderとMayaの両方が、OBJファイルのインポートとエクスポートをサポートしています。 Blenderを使用すると、OBJファイルをBlendファイルと統合できますが、MayaはWaveFront Technologiesの後継者として、OBJ形式とネイティブの互換性を備えています。