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3MF 格式详解

3MF（3D Manufacturing Format）是一种开放标准的文件格式，专门用于三维制造和打印。3MF 格式旨在解决 STL 格式的局限性，提供更丰富和灵活的数据表示。3MF 文件是一种 ZIP 文件，其中包含了描述三维模型的 XML 文件和其他相关资源文件。

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文件结构

3MF 文件的主要组成部分包括：

3D Model File（3D 模型文件）：
- 3D Model File：通常是 3D/3dmodel.model，这是一个 XML 文件，描述了模型的几何信息和属性。
- Content Types：[Content_Types].xml 文件，定义了 ZIP 文件中各个文件的 MIME 类型。
Metadata Files（元数据文件）：
- Thumbnails：缩略图文件，通常位于 _rels/.rels 目录下，用于预览模型。
- Attachments：附加文件，可以包含纹理、材质等资源。
Relationships（关系文件）：
- .rels 文件：定义了文件之间的关系，例如模型文件与纹理文件的关系。
Extensions（扩展）：
- Extensions：可以包含自定义的扩展信息，用于支持特定的功能或工具。

文件内容

3D Model File：
- Model：根元素，包含模型的所有信息。
- Resources：定义了模型的各种资源，如几何体、材质、纹理等。
- Objects：定义了模型中的对象，每个对象可以引用一个几何体。
- Build：定义了模型的构建信息，包括对象的位置和变换。

JavaScript 加载和导出 3MF 文件

为了在 JavaScript 中加载和导出 3MF 文件，可以使用一些现有的库，如 three.js 和 3mf-js。3mf-js 是一个用于处理 3MF 文件的 JavaScript 库。

安装依赖

首先，确保你已经安装了 three.js 和 3mf-js。你可以通过 npm 安装：

npm install three 3mf-js

加载 3MF 文件

以下是一个使用 3mf-js 加载 3MF 文件的示例：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Load 3MF File with 3mf-js</title><style>body { margin: 0; }canvas { display: block; }</style>
</head>
<body><script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/three.js/r128/three.min.js"></script><script src="node_modules/3mf-js/dist/3mf.min.js"></script><script>async function load3MF(url) {const response = await fetch(url);const arrayBuffer = await response.arrayBuffer();const model = new ThreeMF.Model();await model.load(arrayBuffer);return model;}async function init() {const model = await load3MF('path/to/your/model.3mf');console.log('Model loaded:', model);// 在这里可以处理模型数据，例如将其转换为 Three.js 的几何数据const scene = new THREE.Scene();const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);const renderer = new THREE.WebGLRenderer();renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);document.body.appendChild(renderer.domElement);// 示例：将第一个对象转换为 Three.js 的几何数据if (model.resources && model.resources.length > 0) {const resource = model.resources[0];if (resource.mesh) {const geometry = new THREE.Geometry();resource.mesh.vertices.forEach(vertex => {geometry.vertices.push(new THREE.Vector3(vertex.x, vertex.y, vertex.z));});resource.mesh.triangles.forEach(triangle => {geometry.faces.push(new THREE.Face3(triangle.v1, triangle.v2, triangle.v3));});geometry.computeVertexNormals();geometry.computeFaceNormals();const material = new THREE.MeshLambertMaterial({ color: 0x00ff00 });const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);scene.add(mesh);}}const light = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1);light.position.set(10, 10, 10).normalize();scene.add(light);function animate() {requestAnimationFrame(animate);renderer.render(scene, camera);}animate();}init();</script>
</body>
</html>

导出 3MF 文件

以下是一个使用 3mf-js 导出 3MF 文件的示例：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Export 3MF File with 3mf-js</title><style>body { margin: 0; }</style>
</head>
<body><button id="exportButton">导出 3MF 文件</button><script src="node_modules/3mf-js/dist/3mf.min.js"></script><script>document.getElementById('exportButton').addEventListener('click', async () => {// 创建一个新的模型const model = new ThreeMF.Model();// 创建一个几何体const geometry = new ThreeMF.Geometry();geometry.vertices = [new ThreeMF.Vector3(0, 0, 0),new ThreeMF.Vector3(1, 0, 0),new ThreeMF.Vector3(0, 1, 0),new ThreeMF.Vector3(0, 0, 1)];geometry.triangles = [new ThreeMF.Triangle(0, 1, 2),new ThreeMF.Triangle(0, 2, 3),new ThreeMF.Triangle(0, 3, 1),new ThreeMF.Triangle(1, 3, 2)];// 添加几何体到资源列表const resource = model.addResource(geometry);// 创建一个对象并引用几何体const object = model.addObject(resource.id);object.transform = new ThreeMF.Transform(1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0);// 将模型写入 ArrayBufferconst arrayBuffer = await model.save();// 创建一个 Blob 对象const blob = new Blob([arrayBuffer], { type: 'application/vnd.ms-package.3dmanufacturing-3dmodel+xml' });// 创建一个下载链接const url = URL.createObjectURL(blob);const a = document.createElement('a');a.href = url;a.download = 'model.3mf';a.click();// 释放 URL 对象URL.revokeObjectURL(url);});</script>
</body>
</html>

说明

加载 3MF 文件：
- 使用 fetch API 加载 3MF 文件并将其转换为 ArrayBuffer。
- 使用 3mf-js 的 Model 类读取 ArrayBuffer 并解析模型数据。
- 解析后的模型数据可以在控制台中查看，也可以进一步处理和转换为 Three.js 的几何数据。
导出 3MF 文件：
- 创建一个新的 Model 对象。
- 创建一个几何体并添加到模型的资源列表中。
- 创建一个对象并引用几何体。
- 使用 Model 类的 save 方法将模型写入 ArrayBuffer。
- 创建一个 Blob 对象并将 ArrayBuffer 转换为 Blob。
- 创建一个下载链接并触发下载操作。

注意事项

3mf-js：确保你从可靠的来源获取 3mf-js 库。
性能：解析和转换大型 3MF 文件可能会消耗较多资源，建议在生产环境中进行性能优化。
错误处理：在实际应用中，需要添加适当的错误处理机制，以应对文件加载失败等情况。