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Comprendre les formats de fichiers 3D

Je n’arrive pas à ouvrir ce fichier ? Avec quelle application ça marche ? Comment m’y retrouver dans la jungle des formats de fichiers 3D ?

Vaste sujet qui mérite qu’on s’y attarde un instant !

Un fichier 3D, qu’est-ce que c’est ? c’est un bout de code qui réunis toutes les données nécessaires à la reconstruction d’un volume virtuel que votre ordinateur peut reconstruire via un logiciel sur votre écran. Ce logiciel permettra aussi de le manipuler, en mode visualisation où l’on peut voir « tourner » la pièce ou l’ensemble selon une projection différentes ou le modifier en faisant varier une de ses formes ou de ses caractéristiques. On parle alors de modélisation 3D ou modélisation tridimensionnelle pour le fait de rentrer dans une ordinateur l’ensemble des paramètres, quelle que soit la façon de le faire. Heureusement les éditeurs de logiciels ont créé un tas d’interfaces sympas et conviviales pour faire ça.

Mais alors, pourquoi existe-t-il autant de formats de fichiers 3D différents ? et bien parce qu’il existe plusieurs façons de construire un volume via un ordinateur et un grand nombre de logiciels pour mettre en œuvre ces méthodes.

Mis bout à bout, je pense qu’on peut sans problème trouver une centaine de format de fichiers 3D différents. Je vous proposerais en fin de cet article une liste qui me semble courante mais loin d’être exhaustive.

Mais avant de s’attaquer à une bête liste, il est important de comprendre quelques subtilités quant aux types de constructions de fichiers 3D que l’on peut trouver !

Je ne vais pas rentrer dans les détails informatiques sous-jacent, puisque déjà, je ne les maîtrise pas, mais aussi, parce qu’il faut surtout comprendre la philosophie de construction des différents types de fichiers pour en déduire les plus adaptés à votre besoin du moment.

Volumique, surfacique et polygonale

C’est un des points qu’il faut absolument comprendre avant de se lancer la 3D : quel est le type de modélisation dont j’ai besoin ? On peut résumer ça en à peu près 3 points :

  • La modélisation volumique : c’est typiquement le fonctionnement des logiciels de CAO mécanique. L’application créé des volumes en extrudant (épaississant ou creusant) des esquisse 2D préalablement tracées. A partir des volumes ainsi créés on peut ajuster certains détails comme des angles de dépouilles, chanfreins et congés. Les possibilités sont finalement assez peu nombreuses, mais les fichiers sont très représentatifs des réalités techniques pour être directement exploitable dans la suite d’un processus industriels.
  • La modélisation surfacique : quand on souhaite construire des volumes un peu plus complexes, on passe par des interfaces de modélisations surfaciques. Ces logiciels sont spécialisés dans la modélisation de surface « gauches », c’est-à-dire … vraiment pas droites. Ces logiciels sont particulièrement utilisés dans le milieu du design industriel par exemple, quand il s’agit de modéliser de jolies courbes pour nos produits.
  • La modélisation polygonale : Quand le niveau de détails est beaucoup trop complexe la modélisation abandonne la création de surface pures et proprement construite, pour en faire une approximation, dont la précision peut être réglée. Pour ce faire, les surfaces sont divisées en polygones, le plus souvent des triangles. La suite est facile à comprendre, plus une surface est simple, moins on a besoin de polygones pour la reproduire fidèlement. A l’inverse, plus la surface est complexe, plus il faudra un grand nombre de polygones de petites tailles pour s’approcher fidèlement de la surface que l’on veut représenter. Ce type de modélisation est particulièrement adaptée aux sculptures numériques en particulier pour le monde du jeux vidéo et de l’animation. D’autant plus qu’en appliquant des textures sur ces surfaces on peut un peu réduire l’aspect anguleux des modèles pour le jeux vidéo par exemple.

Modélisation paramétrique et modélisation directe

Il y a les deux visions très différentes :

  • La modélisation paramétrique : le modèle 3D est entièrement construit sur la base de paramètres précis intégrés aux modèles. Des dimensions en particuliers, qu’on peut venir remodifier à tout moment grâce à une arborescence de fonctions appliquées les unes après les autres. Les avantages sont une grande précision dimensionnelle puisque chaque élément peut être paramétré, et une importante facilité de modification, puisqu’on peut venir modifier ou annuler une action réalisée préalablement, même au tout début de la modélisation. C’est la base des logiciels de CAO mécaniques.
  • La modélisation directe : à partir d’un volume de base on vient « tirer » ou « pousser » les surfaces, jusqu’à obtenir l’aspect voulu. Ici l’accent est mis sur la simplicité de modification, pour agir rapidement et avec souplesse, mais cela se fait au détriment d’une forme de précision et de l’historisation des actions.

Pièces et assemblages

Un ensemble complet se compose d’un certain nombre de pièces. Tous les logiciels de CAO mécanique proposent des modes de fonctionnements différents pour la modélisation des pièces, aussi des ateliers d’assemblages, pour réunir ces pièces en ensembles complets via des fonctions d’assemblage (contact entre surface, concentricités, distances, …). Grace à ces fonctions d’assemblage on peut aller jusqu’à simuler la cinématique des ensembles construits.

D’une autre manières certains logiciels permettent de fonctionner sous la forme de corps ou de calques. On peut alors construire des ensembles complets dont les différents éléments sont placés en positions les unes par rapports aux autres, modifier un élément sans toucher aux autres, mais ils ne sont liés par aucune fonction géométrique en dehors de leurs positions dans l’espace.

Format propriétaire et format d’échange

Etant donné la multiplicité des éditeurs de logiciels, il est évident que chacun a créé son format de fichier pour son application. Tous ces formats propriétaires permettent de sauvegarder son travail depuis un logiciel et de le réouvrir en profitant de toutes les spécificités de l’applications.

Malheureusement il n’est pas dit que votre voisin de bureau, votre sous-traitant ou votre ami du FabLab travaille avec le même logiciel. On se trouve alors tout penaud avec une modélisation qui peut difficilement passer de main en main… Ce qui est bien dommage à l’heure du tout numérique.

Heureusement nos amis créateurs de logiciels 3D ont pensé à tout en créant des formats d’échanges aussi appelés format neutres. Ce sont des formats de fichiers 3D pour lesquels on perd bien sur une partie de l’information spécifique à une application logicielle (par exemple l’arborescence de construction) mais en échange, ce fichier peut être lu par d’autres logiciels. Et ça c’est pratique !

Format de travail et format d’export

Pour finir, il reste une différentiation qui est finalement proche de la précédente, mais avec une subtilité :

Les formats de fichiers 3D de travail sont toujours les fichiers de modélisation créé par votre logiciel, avec ses spécificités. Mais le format d’export est un format neutre ou un autre format propriétaire (pour peu qu’il existe une fonction de passerelle dans votre logiciel) dédié à une application bien spécifique.

Le plus connu qui illustrera mon propos, est le fichier .STL. On peut s’en servir comme format d’échange puisqu’un grand nombre d’application savent le lire. Mais il n’est pas fait pour ça et le résultat est d’ailleurs assez catastrophique, puisqu’il s’agit d’une version polygonale de votre modèle (que vous aviez pourtant modélisé avec amour, sans ces p*t@!# de facettes !). Il a été à l’origine créé par 3D système pour être interprété par ses machines de stéréolithographie. Par la suite il s’est généralisé à tout le monde de l’impression 3D, avant de devenir un fichier utiliser par un grand nombre. Mais à la base, il s’agit d’un export spécifique pour une application de fabrication dédiée.

La gestion des extensions

Attention, j’ai fait pas mal de catégories, mais bien sûr, pour complexifier le tout les éditeurs se sont mis à mixer les solutions de modélisation dans une application logicielles. Prenez par exemple un fichier pièce créé depuis Autodesk Inventor (avec une extension .ipt), il peut tout aussi bien contenir des informations volumiques paramétriques, que du surfacique paramétrique et des éléments de modélisation directe, puisque le logiciel propose toutes ces options dans son module de modélisation de pièce.

J’ai fait une petite liste pour vous aider à vous y retrouver dans les formats de fichiers neutres qui vous intéresse le plus :

  • STL (neutre pour l’impression 3D en particulier)
  • OBJ (neutre)
  • FBX (propriétaire Autodesk)
  • COLLADA . dae (neutre)
  • 3DS (propriétaire Dassault System)
  • IGES (neutre)
  • STEP : .stp, .step (neutre)
  • VRML/X3D (neutre)
  • Parasolid : .x_t
  • VRML (.wrl) Le Virtual Reality Modeling Language

 

Au passage en 2D, les extensions de fichiers d’échanges sont :

  • .DXF
  • .DWG

Et une petite liste (vraiment pas exhaustive) pour les extensions de fichiers par logiciels :

  • 3DSmax : .max , .3DS
  • Creo : .PRT, .ASM
  • Maya : . ma
  • Blender : .blend
  • Cinema 4D : modélisation direct / rendu .C4D
  • SolidWorks : .SLDPRT (pièces), .SLDASM (assemblage)
  • CATIA :  .CATPart, .CATProduct
  • FreeCAD : paramétrique .FCstd
  • Fusion 360 : paramétrique , .f3D
  • Inventor : paramétrique, fichiers ipt (pièces) et iam (assemblage)
  • Lightwave : .lwo
  • pro/Engineer : .PRT, .ASM
  • Rhinoceros 3D : surfacique directe .3DM
  • Sculptris : .sc1
  • Sketchup : modélisation directe (.SKP)
  • Solid Edge ST
  • ZBrush : sculpture 3D .ZTL

Et  voilà, j’espère que cet article vous aura aidé à vous y retrouver dans la jungle des fichiers de formats 3D. Bien sûr, n’hésitez pas à partager des formats et logiciels que j’ai pu oublier et à poser vos questions dans les commentaires!

 

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