3D模型文件格式之《STL格式介绍》
STL（Stereolithography 或 Standard Tessellation Language）是一种广泛用于3D打印和计算机辅助设计（CAD）的简单三维模型文件格式，由3D Systems公司于1987年开发。它以三角面片（Triangles）描述物体表面几何形状，是3D打印领域的事实标准格式。
1. 基本特性
- 仅存储几何信息：只包含顶点坐标和面片法向量，不保存颜色、纹理、材质等属性。
- 三角化表面：所有曲面均被离散为三角形面片（网格越密，精度越高）。
- 两种格式：
- ASCII STL：可读性强，文件较大。
- 二进制 STL：体积小，读写速度快（更常用）。
2. 文件结构
ASCII STL 示例
plaintext
solid object_name # 文件开头声明模型名称facet normal 0 0 1 # 三角面片的法向量 (x,y,z)outer loopvertex 0 0 0 # 三角形顶点1 (x,y,z)vertex 1 0 0 # 三角形顶点2vertex 0 1 0 # 三角形顶点3endloopendfacet... # 其他面片
endsolid object_name # 文件结束二进制 STL 结构
- 文件头：80字节（通常为注释或空字符）。
- 面片数量：4字节无符号整数（表示总三角形数）。
- 每个面片数据：
- 法向量（3×4字节浮点数）。
- 3个顶点坐标（各3×4字节浮点数）。
- 属性字节（2字节，通常为0，保留字段）。
3. 关键特点
- 法向量方向：决定面的内外（符合右手法则，指向物体外部）。
- 水密性（Manifold）要求：3D打印需要模型为封闭的流形（无孔洞、无自相交）。
- 无层级结构：所有面片平铺存储，不支持分组或对象命名（ASCII格式中的
solid名称通常被忽略）。
4. 优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 格式简单，兼容性极强 | 无颜色/材质信息 |
| 3D打印行业通用标准 | 网格冗余（相邻面片重复存储顶点） |
| 适合快速导出和切片处理 | 精度依赖三角化密度 |
5. 与PLY格式对比
| 特性 | STL | PLY |
|---|---|---|
| 数据内容 | 仅三角面片+法线 | 支持顶点、面片、颜色等扩展属性 |
| 精度控制 | 依赖三角化细分程度 | 可保留原始几何数据 |
| 文件大小 | 二进制格式更紧凑 | ASCII格式更易读但较大 |
| 主要用途 | 3D打印、CAD快速交换 | 科研、图形学、扫描数据处理 |
6. 常见问题
- 非流形错误：STL模型出现裂缝或孔洞时，需用软件（如Netfabb、MeshLab）修复。
- 单位问题：STL无单位信息，需在3D打印前确认尺寸（通常默认为毫米）。
- 二进制乱码：若用文本编辑器打开二进制STL，会显示乱码（需专业软件查看）。
7. 相关工具
- 编辑/修复：MeshLab、Blender、Autodesk Meshmixer。
- 3D打印切片：Ultimaker Cura、PrusaSlicer、Simplify3D。
- 开发库：Python的
numpy-stl、C++的OpenMesh。
STL因其极简的设计，成为3D打印的黄金标准，但在需要更多元数据的场景中，PLY或OBJ格式可能更合适。