3D模型文件格式全解析：STL、OBJ、FBX、GLTF/GLB应用指南

前言

在三维数字内容的创作、交换与应用的完整流程中，文件格式扮演着桥梁与载体的关键角色。不同的格式因其设计目标、数据结构和支持特性的差异，而适用于从工业制造到娱乐媒体的广阔领域。理解主流三维文件格式的核心特性，是进行高效协作和避免数据丢失的基础。

在本文中，子虔小编将为大家进行【3D模型文件】的格式全解析，了解STL、OBJ、FBX、GLTF/GLB等文件格式的基本信息与应用，才能更好地在设计场景中进行建模。

三维文件格式详解

STL格式：3D打印

STL（Stereolithography）格式是3D打印领域事实上的标准语言。基本定义极为简洁：仅使用一系列不包含拓扑关系的三角面片来离散化近似描述三维物体的表面几何形状。这种简单的表述方式直接对应了3D打印中的分层切片原理。

STL的文件结构分为ASCII文本和二进制两种。

ASCII格式可读性强，每行清晰记录面片的法向量和三个顶点坐标；

二进制格式则结构紧凑，由文件头、三角面片数量及后续每个面片固定的50字节数据块构成，更节省存储与处理时间。这种纯粹几何描述的特性使其获得了几乎所有3D打印软硬件的广泛支持，在处理结构简单的原型制造时效率极高。

然而局限性也根植于此，它不包含模型的单位、颜色、材质纹理或层级装配信息。模型精度完全依赖于三角面片的数量与大小，可能导致复杂曲面出现“阶梯状”失真，且无单位的特性容易在软件间导入时产生缩放错误。

OBJ格式：建模与渲染

由Alias|Wavefront公司推出的OBJ格式，是一种广泛支持的静态多边形模型格式。它采用可读的ASCII文本（也可用二进制MOD格式），结构清晰，通过逐行前缀标识来定义数据。

（1）它支持顶点坐标（v）、纹理坐标（vt）、顶点法线（vn）以及由这些元素索引构成的多边形面（f）。

（2）OBJ可以关联外部MTL材质库文件，从而定义模型表面的漫反射、高光、透明度等光学属性及纹理贴图路径。

在3D打印中，OBJ是彩色打印的关键格式，因为它能携带顶点颜色信息。其局限性在于不支持动画、骨骼或复杂的场景层级，文件体积随模型复杂度增长较快。

glTF/GLB格式：面向Web与实时

glTF全称为GL Transmission Format被誉为“三维世界的JPEG”，其设计初衷是为了解决网络传输与实时渲染场景下，3D格式数据冗余、加载效率低的问题。作为一种开放的、免版税的规范，glTF采用JSON进行场景描述，并将网格、纹理等二进制数据分离或打包，实现了高效的数据组织。

STEP格式

STEP是国际标准化组织制定的产品数据交换标准，其全称为“产品模型数据交换标准”。与基于多边形的格式不同，STEP使用精确的边界表示数学方法（如NURBS曲面）来定义几何形状，能够无损地描述复杂的曲线和曲面。

FBX格式

FBX是Autodesk旗下的一种通用性极强的专有交换格式。它最初为MotionBuilder动作制作平台开发，核心能力在于其强大的包容性，不仅支持复杂的网格模型、材质纹理，更深度支持骨骼动画、蒙皮权重、 blendshape变形、摄像机与灯光动画，甚至渲染设置。

3D文件格式的分类方式

按格式所有权分类

（1）专有格式

由特定软件公司开发并深度绑定其生态，以充分发挥软件的全部原生功能。例如Blender的.blend、Cinema 4D的.c4d、以及Autodesk 3ds Max的.max。这些格式在工作流内提供了最高的编辑自由度和数据完整性，但跨软件兼容性通常很差，往往需要导出为中立格式才能交换。

（2）中立/开放格式

通常是公开标准或广泛接受的行业规范，旨在实现跨平台、跨软件的数据交换。例如STL、OBJ、glTF、STEP等。它们提供了更高的通用性和互操作性，但可能在支持某些软件的特定高级特性上有所折衷。

按用例或行业分类

（1）3D建模与动画领域，侧重于模型细节、材质和动作数据，典型格式如FBX、Alembic、Collada。

（2）3D打印领域，聚焦于封闭、流形的表面几何，典型格式如STL、OBJ、AMF。

（3）游戏与实时渲染领域，追求加载速度和运行时效率，并对动画、材质有严格要求，典型格式如glTF/GLB、FBX，以及引擎特定格式如Unreal的.psk。

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