Soubor .x3d: X3D, VRML a jak ho otevřít na Macu

XML, které se dá přečíst

Soubor .x3d je čitelný text. Takhle vypadá malá scéna, kterou jsem si napsal na test: červený čtverec ze dvou trojúhelníků a vedle něj modrá krychle.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<X3D profile="Interchange" version="3.3">
  <Scene>
    <Shape>
      <Appearance><Material diffuseColor="1 0 0"/></Appearance>
      <IndexedFaceSet coordIndex="0 1 2 -1 0 2 3 -1">
        <Coordinate point="0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0"/>
      </IndexedFaceSet>
    </Shape>
    <Transform translation="3 0 0">
      <Shape><Appearance><Material diffuseColor="0 0 1"/></Appearance><Box size="1 1 1"/></Shape>
    </Transform>
  </Scene>
</X3D>

profile říká, jakou sadu funkcí scéna potřebuje. Interchange stačí na výměnu geometrie, další profily jsou například Interactive, Immersive, Full a CADInterchange. version je verze X3D. Každý Shape spojuje vzhled (Appearance, tady barvu v Material) s geometrií. První tvar je síť zapsaná body (Coordinate) a čísly vrcholů, kde -1 ukončuje plochu. Druhý je primitivum Box: krychle tu není zapsaná jako trojúhelníky, program, který soubor čte, si ji vytvoří sám. Transform ji posune o 3 jednotky doprava.

Jedna scéna, několik zápisů

X3D má několik kódování. Scéna je pořád stejná, liší se jen zápis:

Co máte vy, řekne Terminál:

file model.x3d

U mých testovacích souborů macOS odpověděl XML 1.0 document text pro XML, X3D (Extensible 3D) model, VRML format pro Classic VRML a gzip compressed data pro zabalený soubor.

Na zápisu záleží, protože programy často čtou jen některé. Moje aplikace třeba čte jen XML. Zabalený soubor nejdřív rozbalte:

gzip -dc model.x3dz > model.x3d

Jednotky: metry a osa Y nahoru

Podle specifikace X3D je základní jednotkou délky metr. Souřadnice jsou pravotočivé a výchozí pohled se dívá podél osy Z směrem k počátku, s osou X doprava a osou Y nahoru. Od verze 3.3 může soubor jednotku změnit příkazem UNIT, v XML třeba takhle:

<head><unit category="length" name="millimetre" conversionFactor="0.001"/></head>

Ne každý program ho ale čte. Knihovna Assimp, přes kterou X3D čte moje aplikace, ho v mém testu přešla: krychle o hraně 10 v milimetrech zůstala 10. Velikost si proto po otevření i po převodu zkontrolujte.

X3D a VRML

VRML (Virtual Reality Modeling Language) se stal v roce 1997 normou ISO/IEC 14772-1 a jeho soubory mají příponu .wrl. Web3D dnes X3D popisuje jako „VRML čtvrté generace“ a jeho přímou nadmnožinu: co jde zapsat ve VRML, jde zapsat i v X3D, a zápis Classic VRML vypadá skoro stejně. Obráceně to neplatí. Při převodu X3D na VRML se podle diskuse na konferenci Web3D může část scény ztratit, protože starší VRML mnoho funkcí X3D nevyjádří. Scény, které se vejdou do profilu Immersive, se ale podle Web3D převedou bez potíží.

Na co se X3D používá

• 3D přímo ve webové stránce, bez pluginu, přes knihovny X3DOM a X_ITE.
• Vědecká a technická vizualizace, ve zdravotnictví i pro objemová data (profil MedicalInterchange).
• Archivace a předávání CAD. Library of Congress uvádí X3D ve svém doporučení formátů jako přijatelný formát pro CAD a americký Národní archiv (NARA) ho označuje za preferovaný formát pro předávání modelů CAD.

Odkud X3D pochází

X3D vyvíjí konsorcium Web3D jako nástupce VRML. Poprvé vyšel jako norma ISO/IEC 19775:2004, další verze přišly v letech 2006 (3.1), 2008 (3.2) a 2013 (3.3, ta přinesla příkaz UNIT). Verze 4.0 vyšla jako ISO/IEC 19775-1:2023 a Web3D ji ohlásil na začátku roku 2024. Přidala vkládání scén přímo do HTML, práci s modely glTF, fyzikálně založené materiály (PBR), zvuk přes Web Audio a animaci postav HAnim 2.0. Verze 4.1 je zatím návrh.

Jak otevřít X3D na Macu

macOS X3D nezná. Na macOS 27.0.1 pro něj systém nemá typ souboru, Náhled ho podle návodu Apple mezi 3D formáty nemá a Quick Look ani Finder ho neukážou.

• [Castle Model Viewer](https://castle-engine.io/castle-model-viewer) je zdarma a čte X3D, VRML, glTF i další formáty. Umí je i převést do X3D nebo STL. Stabilní verze 5.2.0 je pro Mac jen pro procesory Intel, pro Apple silicon je zatím jen vývojové sestavení 5.3.0. Aplikace není podepsaná, takže ji macOS při prvním spuštění zablokuje. Autoři na stránce popisují, jak ji pustit.
• [Sunrize](https://create3000.github.io/sunrize/) je editor X3D od autorů X_ITE, pro Mac ke stažení jako ZIP na GitHubu. Taky není podepsaný.
• [Blender](https://extensions.blender.org/add-ons/web3d-x3d-vrml2-format/) od verze 4.2 naimportuje X3D i VRML přes rozšíření „Web3D X3D/VRML2 format“. Do verze 4.1 bylo součástí Blenderu.
• [X_ITE](https://create3000.github.io/x_ite/) a [X3DOM](https://www.x3dom.org/) ukazují X3D ve webové stránce. Jsou to knihovny pro autory webů, ne prohlížeč, do kterého soubor přetáhnete. X_ITE čte XML, JSON, Classic VRML i VRML97, i zabalené gzipem.
• Preview3D, moje aplikace, otevře soubor .x3d na Macu v okně, v Quick Looku i jako miniaturu ve Finderu. Na iPadu, iPhonu a Apple Vision Pro taky.

Preview3D čte X3D přes knihovnu Assimp. Vyzkoušel jsem ji ve stejném sestavení, jaké aplikace používá. Otevře XML ve verzi 3.3 i 4.0, včetně primitiv (krychle, koule, válec, kužel), sítí z ploch i z trojúhelníků a opakovaně použitých tvarů (DEF a USE). Ukáže jen geometrii v jednotné barvě: materiály a textury ze souboru nepoužije a animace, senzory ani skripty nespustí. V Info o modelu jsou rozměry v jednotkách souboru a počet trojúhelníků a k tomu kontrola sítě. Na iPadu a iPhonu model postaví v AR na stůl a přizpůsobí mu velikost, protože jednotku ze souboru nečte.

Co Preview3D neotevře:

• zápisy .x3dv, .x3db a .x3dj ani starší .wrl,
• zabalené soubory .x3dz, ty nejdřív rozbalte (viz výše),
• scény s fyzikálním materiálem PhysicalMaterial z X3D 4: import celé scény v mém testu selhal,
• scény, které skládají jiné soubory přes Inline v zápisu podle specifikace (url='"dil.x3d"'): i tady import v mém testu selhal.

Převod X3D na STL

Na Macu se v Preview3D převádí z nabídky Soubor → Exportovat model jako… (⌥⌘E) do STL, OBJ nebo PLY, bez nahrávání na cizí server. Barvy, textury, světla, animace i interaktivita se ztratí. Primitiva se při čtení rozloží na trojúhelníky, takže koule bude v STL mnohostěn. A pozor na jednotky: X3D počítá v metrech, slicer ale čísla v STL obvykle bere jako milimetry. Když je model ve sliceru nepatrný, zvětšete ho 1000×.

Časté otázky

Co je soubor .x3d?

3D scéna ve standardu X3D zapsaná jako XML: tvary, materiály, světla, pohledy a animace. X3D je nástupce VRML a norma ISO/IEC 19775.

Jaký je rozdíl mezi X3D a VRML?

X3D je novější standard, který VRML obsahuje celý a přidává další funkce a zápisy. Soubory VRML mají příponu .wrl.

Co jsou soubory .x3dv a .x3dz?

.x3dv je stejná scéna v zápisu Classic VRML. Písmeno z na konci přípony znamená soubor zabalený gzipem, rozbalíte ho příkazem gzip -dc.

Otevře Mac X3D bez další aplikace?

Ne. macOS 27 pro X3D nemá typ souboru a Náhled ani Quick Look ho neukážou.

Jak převést X3D na STL?

Na Macu v Preview3D přes Soubor → Exportovat model jako…, nebo v Castle Model Viewer. Pak zkontrolujte velikost ve sliceru.

Proč je model z X3D ve sliceru nepatrný?

X3D počítá v metrech a slicer bere čísla jako milimetry. Zvětšete model 1000×.

Související stránky

• Soubor .dae – další 3D scéna zapsaná v XML
• Soubory .gltf a .glb – dnešní formát pro 3D na webu, se kterým X3D 4 umí pracovat
• Soubor .stl – formát pro tisk, do kterého se X3D převádí

Zdroje

• Web3D: Co je X3D – vztah k VRML, kódování
• Web3D: verze standardu X3D – čísla norem a data
• Web3D: X3D 4.0 jako norma ISO/IEC
• Specifikace X3D 4.0: jednotky a souřadnice
• Library of Congress: X3D – kódování, doporučení LoC a NARA
• Konference Web3D: převod X3D na VRML (2012)
• X_ITE: podporované formáty
• Castle Model Viewer
• Blender: rozšíření Web3D X3D/VRML2
• Apple: 3D formáty v Náhledu

Máte model v X3D nebo ve VRML, třeba z výuky nebo z vědeckého programu, který se vám na Macu nepodařilo otevřít? Napište mi na apps@xfanta.com, v jakém je zápisu a odkud pochází.