Was ist eine .x3d-Datei? X3D, VRML und Öffnen am Mac

XML, das man lesen kann

Eine .x3d-Datei ist lesbarer Text. Das ist eine kleine Szene, die ich zum Testen geschrieben habe: ein rotes Quadrat aus zwei Dreiecken, daneben ein blauer Würfel.

<?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 sagt, welchen Funktionsumfang die Szene braucht. Für den Austausch von Geometrie reicht Interchange; weitere Profile sind unter anderem Interactive, Immersive, Full und CADInterchange. version ist die X3D-Version. Jedes Shape verbindet ein Aussehen (Appearance, hier eine Farbe in Material) mit Geometrie. Die erste Form ist ein Netz, geschrieben als Punkte (Coordinate) und Nummern von Eckpunkten, wobei -1 eine Fläche abschließt. Die zweite ist ein Grundkörper Box: Der Würfel ist nicht als Dreiecke geschrieben – das Programm, das die Datei liest, baut ihn selbst. Transform verschiebt ihn um 3 Einheiten nach rechts.

Eine Szene, mehrere Kodierungen

X3D hat mehrere Kodierungen. Die Szene bleibt dieselbe; nur die Schreibweise ändert sich:

Welche du hast, verrät dir das Terminal:

file model.x3d

Bei meinen Testdateien antwortete macOS für XML mit XML 1.0 document text, für Classic VRML mit X3D (Extensible 3D) model, VRML format und für die gepackte mit gzip compressed data.

Die Kodierung ist wichtig, weil Programme oft nur einige davon lesen. Meine App zum Beispiel liest nur XML. Eine gepackte Datei entpackst du zuerst:

gzip -dc model.x3dz > model.x3d

Einheiten: Meter, mit Y nach oben

Laut der X3D-Spezifikation ist die Grundeinheit der Länge der Meter. Das Koordinatensystem ist rechtshändig, und die Standardansicht blickt entlang der Z-Achse auf den Ursprung, mit X nach rechts und Y nach oben. Seit Version 3.3 kann eine Datei die Einheit mit einer UNIT-Anweisung ändern, in XML so:

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

Nicht jedes Programm liest sie. Assimp, die Bibliothek, mit der meine App X3D liest, hat sie in meinem Test ignoriert: Ein Würfel mit 10 Einheiten Kantenlänge in Millimetern blieb 10. Prüf deshalb nach dem Öffnen und nach dem Umwandeln die Größe.

X3D und VRML

VRML (Virtual Reality Modeling Language) wurde 1997 zur Norm ISO/IEC 14772-1, und seine Dateien haben die Endung .wrl. Web3D beschreibt X3D heute als „VRML der 4. Generation“ und als direkte Obermenge davon: Alles, was du in VRML schreiben kannst, kannst du auch in X3D schreiben, und die Kodierung Classic VRML sieht fast gleich aus. Umgekehrt funktioniert das nicht. Laut einer Diskussion auf der Mailingliste von Web3D kann beim Umwandeln von X3D in VRML ein Teil der Szene verloren gehen, weil das ältere VRML viele Funktionen von X3D nicht ausdrücken kann. Szenen, die in das Profil Immersive passen, lassen sich laut Web3D problemlos umwandeln.

Wofür X3D verwendet wird

• 3D direkt in einer Webseite, ohne Plug-in, über die Bibliotheken X3DOM und X_ITE.
• Wissenschaftliche und technische Visualisierung, einschließlich Medizin und Volumendaten (das Profil MedicalInterchange).
• Archivierung und Übergabe von CAD. Die Library of Congress führt X3D in ihrem Recommended Formats Statement als akzeptables Format für CAD, und das US-Nationalarchiv (NARA) nennt es ein bevorzugtes Format für die Übergabe von CAD-Modellen.

Woher X3D kommt

Das Web3D Consortium entwickelt X3D als Nachfolger von VRML. Erstmals veröffentlicht wurde es als ISO/IEC 19775:2004, gefolgt von Versionen 2006 (3.1), 2008 (3.2) und 2013 (3.3, die die UNIT-Anweisung brachte). Version 4.0 erschien als ISO/IEC 19775-1:2023, und Web3D kündigte sie Anfang 2024 an. Sie ergänzte Szenen, die direkt in HTML eingebettet sind, das Zusammenspiel mit glTF-Modellen, physikalisch basierte Materialien (PBR), Ton über Web Audio und Figurenanimation mit HAnim 2.0. Version 4.1 ist noch ein Entwurf.

So öffnest du X3D auf dem Mac

macOS kennt X3D nicht. Unter macOS 27.0.1 hat das System keinen Dateityp dafür, die Anleitung von Apple zu Vorschau führt es nicht unter ihren 3D-Formaten, und weder Quick Look noch der Finder zeigen es.

• Castle Model Viewer ist kostenlos und liest X3D, VRML, glTF und andere Formate. Er kann sie auch in X3D oder STL umwandeln. Die stabile Version 5.2.0 gibt es auf dem Mac nur für Intel; für Apple Silicon gibt es bisher nur den Entwicklungsstand 5.3.0. Die App ist nicht signiert, deshalb blockiert macOS sie beim ersten Start. Wie du sie trotzdem zulässt, steht auf der Projektseite.
• Sunrize ist ein X3D-Editor vom Team hinter X_ITE, für den Mac als ZIP auf GitHub erhältlich. Auch er ist nicht signiert.
• Blender importiert X3D und VRML ab Version 4.2 über die Erweiterung „Web3D X3D/VRML2 format“. Bis Version 4.1 war sie Teil von Blender.
• X_ITE und X3DOM zeigen X3D in einer Webseite. Das sind Bibliotheken für die Webentwicklung, kein Viewer, in den du eine Datei ziehst. X_ITE liest XML, JSON, Classic VRML und VRML97, auch mit gzip gepackt.
• Preview3D, meine App, öffnet .x3d-Dateien auf dem Mac in ihrem Fenster, in Quick Look und als Miniatur im Finder. Auch auf iPad, iPhone und Apple Vision Pro.

Preview3D liest X3D über die Bibliothek Assimp. Ich habe es in demselben Build ausprobiert, den die App verwendet. Es öffnet XML in den Versionen 3.3 und 4.0, einschließlich Grundkörpern (Quader, Kugel, Zylinder, Kegel), Netzen aus Flächen oder Dreiecken und wiederverwendeten Formen (DEF und USE). Es zeigt nur die Geometrie, in einer einzigen schlichten Farbe: Materialien und Texturen der Datei verwendet es nicht, und Animationen, Sensoren oder Skripte führt es nicht aus. Die Modellinfo enthält die Abmessungen in den Einheiten der Datei und die Zahl der Dreiecke, dazu eine Netzprüfung. Auf iPad und iPhone stellt es das Modell in AR auf deinen Tisch, passend auf den Tisch skaliert, weil es die Einheit der Datei nicht liest.

Was Preview3D nicht öffnet:

• die Kodierungen .x3dv, .x3db und .x3dj und auch nicht das ältere .wrl,
• gepackte .x3dz-Dateien – entpack sie zuerst (siehe oben),
• Szenen mit dem physikalisch basierten Material PhysicalMaterial aus X3D 4: In meinem Test ließ sich die ganze Szene nicht importieren,
• Szenen, die über Inline andere Dateien einbinden, so geschrieben wie in der Spezifikation (url='"part.x3d"'): Auch sie sind in meinem Test gescheitert.

X3D in STL umwandeln

Auf dem Mac wandelt Preview3D über Ablage → Modell exportieren als… (⌥⌘E) in STL, OBJ oder PLY um, ohne etwas hochzuladen. Farben, Texturen, Lichter, Animation und Interaktivität fallen weg. Grundkörper werden schon beim Lesen der Datei in Dreiecke zerlegt, eine Kugel wird im STL also zu einem Polyeder. Und denk an die Einheiten: X3D arbeitet in Metern, ein Slicer nimmt die Zahlen in einem STL aber meist als Millimeter. Wirkt das Modell im Slicer winzig, skaliere es auf das 1000-Fache hoch.

Häufige Fragen

Was ist eine .x3d-Datei?

Eine 3D-Szene im Standard X3D, als XML geschrieben: Formen, Materialien, Lichter, Blickpunkte und Animation. X3D ist der Nachfolger von VRML und die Norm ISO/IEC 19775.

Was ist der Unterschied zwischen X3D und VRML?

X3D ist der neuere Standard. Er enthält das ganze VRML und ergänzt weitere Funktionen und Kodierungen. VRML-Dateien haben die Endung .wrl.

Was sind .x3dv- und .x3dz-Dateien?

.x3dv ist dieselbe Szene in der Kodierung Classic VRML. Ein z am Ende der Endung bedeutet, dass die Datei mit gzip gepackt ist; entpack sie mit gzip -dc.

Öffnet ein Mac X3D ohne weitere App?

Nein. macOS 27 hat keinen Dateityp für X3D, und weder Vorschau noch Quick Look zeigen es.

Wie wandle ich X3D in STL um?

Auf dem Mac in Preview3D mit Ablage → Modell exportieren als… oder im Castle Model Viewer. Prüf danach die Größe im Slicer.

Warum ist mein X3D-Modell im Slicer winzig?

X3D arbeitet in Metern, und der Slicer nimmt die Zahlen als Millimeter. Skaliere das Modell auf das 1000-Fache hoch.

Verwandte Seiten

• Die .dae-Datei – eine weitere 3D-Szene in XML
• Die .gltf- und .glb-Dateien – das heutige Format für 3D im Web, mit dem X3D 4 zusammenarbeiten kann
• Die .stl-Datei – das Druckformat, in das X3D umgewandelt wird

Quellen

• Web3D: What is X3D – Verhältnis zu VRML, Kodierungen
• Web3D: Versionen des X3D-Standards – Nummern und Daten der Normen
• Web3D: X3D 4.0 als ISO/IEC-Norm
• Spezifikation X3D 4.0: Einheiten und Koordinaten
• Library of Congress: X3D – Kodierungen, Empfehlungen von LoC und NARA
• Mailingliste von Web3D: X3D in VRML umwandeln (2012)
• X_ITE: unterstützte Formate
• Castle Model Viewer
• Blender: die Erweiterung Web3D X3D/VRML2
• Apple: 3D-Formate in Vorschau

Hast du ein X3D- oder VRML-Modell – etwa aus einem Kurs oder einem wissenschaftlichen Programm –, das sich auf deinem Mac nicht öffnen ließ? Schreib mir an apps@xfanta.com, in welcher Kodierung es ist und woher es stammt.