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Standard Triangulated Language (11436 views - 3D Printing Dictionary)

STLは三次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットのひとつである。名称の由来は光造形法を意味する 英: Stereolithography である。後付けだが、Standard Triangulated Language や Standard Tessellation Language の略称とされることもある。 米国のスリーディー・システムズによって開発された三次元CADソフト用のファイルフォーマット。多くのソフトにサポートされており、特にラピッドプロトタイピングシステムのファイルフォーマットとして利用されている。
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Standard Triangulated Language

Standard Triangulated Language

STL
拡張子 .stl
開発者 スリーディー・システムズ英語版
種別 3次元データムファイル交換

STLは三次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットのひとつである。名称の由来は光造形法を意味する : Stereolithography である。後付けだが、Standard Triangulated LanguageStandard Tessellation Language の略称とされることもある。

米国スリーディー・システムズ英語版によって開発された三次元CADソフト用のファイルフォーマット。多くのソフトにサポートされており、特にラピッドプロトタイピングシステムのファイルフォーマットとして利用されている。

特徴

三次元形状を小さな三角形の集合体として表現するシステムで、色やトポロジーデータなどは表現することはできない。またカーブ形状などの表現も行うことが出来ない。しかしデータ構造が簡単であることからラピッドプロトタイピングの分野では標準フォーマットとなっており、各種ラピッドプロトタイピングシステムで使用可能である。

オブジェクトの形状は、三つの頂点の座標と法線ベクトルにより定義される三角形ポリゴンであるファセット(facet)の集合により表現する。面以外の点や線といった要素の定義や、色、面間の連続性、その他の特性の定義については、標準的にはできないが、一部のソフトウェアにおいては、バイナリSTLにおいてファセット番号を定義する2バイト分を転用することで、色の指定を行っている場合がある。

データ形式

プレーンテキストで記述されたASCII STL形式と、バイナリSTL形式がある。どちらのファイル形式でも、三角形の法線ベクトル(長さ1の単位ベクトル)と、面の表裏を示すために右ねじの法則に従って並んだ三角形の座標データを三角形の数だけ含む。このような冗長性のため面の表裏は、法線ベクトルと座標(右ねじの法則)の二通りで知ることができる。

ASCII形式

ASCII形式は可読性が高いがバイナリ形式と比較して情報量が多くなるという弱点がある。

ASCII形式の文法は非常に簡単である。すべての行が以下の形式を満たす。:

 キーワード  [半角1文字スペース]  データ

最初の行は以下の文で始まる。:

 solid name

nameはオプションだが、省いた場合にも必ず半角スペースが必要である。 このあとに三角形データが続く。:

 facet normal ni nj nk
   outer loop
     vertex v1x v1y v1z
     vertex v2x v2y v2z
     vertex v3x v3y v3z
   endloop
 endfacet

法線ベクトルは英語でnormal vectorと表記される。ここではfacet normalで三角形の法線ベクトルを意味する。法線ベクトルは大きさ1の単位ベクトルである。三角形の座標(vertex)は反時計回りに回る順番となる。数学的には三角形の座標から法線ベクトルは決定されるのだが(逆に法線ベクトルからは座標はわからない。後述するように法線ベクトルデータが直接扱われることは少ない)、三角形の法線ベクトルも同時に表示する規格となっている。 ni - nk とv1x - v3z浮動小数点であり、e表記法(例:1.000000e+01 )で表記される。 facet normalouter loop の間のスペースは必要である。法線ベクトルの成分はマイナスを取りえるが、座標の成分はプラスのみである。

ファイルの最後は以下の文で終了する:

 endsolid name

バイナリ形式

ASCII形式のSTLファイルは非常に大きくなるため、STLにはバイナリー形式も用意されている。バイナリーSTLファイルは80バイトの任意の文字列で開始される(通常内容は無視される。ただし、solid から記載を始めた場合にASCII形式であると誤認識するソフトウェアが存在するため、注意を要する)。次に4バイトの整数でファイルに含まれる三角形の枚数が示される。そのあとに、それぞれの三角形のデータが枚数分続くという構造になっている。終了コードは特にない。最後の三角形のデータを示した後、単純に終了となる。

それぞれの三角形は12個の32ビット浮動小数点で示される。ASCII形式のSTLファイルと同様に、最初に三角形の法線ベクトル(3個)、次に三角形の各座標(3x3=9個)が X/Y/Zの順番で示される。その後2バイトの未使用データが続く。ほとんどのソフトはこの部分を評価しないので通常はゼロである。

浮動小数点の表記方法はIEEE方式(IEEE 754)である。エンディアンは、仕様文書に明示されていないがリトルエンディアンである。

UINT8[80]         -   ヘッダー(任意の文字列)
UINT32            -   ファイルに含まれる三角形の数

foreach triangle REAL32[3] - 法線ベクトル REAL32[3] - 座標 1 REAL32[3] - 座標 2 REAL32[3] - 座標 3 UINT16 - 未使用データ end

法線ベクトルの取り扱い

STLフォーマットの規格では、ASCII形式においてもバイナリ形式においても法線ベクトルは物体の外側を示す単位ベクトルでなくてはならない。特にRPシステムでは法線ベクトルは内外を表示する情報として扱われることがあるため、重要な情報となる。変換ミスで逆になった場合は反転三角としてRP作成時のエラーの原因となる。Magicsなどの各種STL編集ソフトでそのような間違いを修正することができる。 一部のソフト(例:SolidWorks)ではシェーディング効果に法線ベクトルを利用する。そのためこのようなソフトでは三角形の面に対する真の法線ベクトルとはならない。



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