350 руб
Журнал «Динамика сложных систем - XXI век» №3 за 2025 г.
Статья в номере:
Комплексный анализ алгоритмов сжатия и форматов файлов 3D-моделей
Тип статьи: научная статья
DOI: 10.18127/j19997493-202503-01
УДК: 004.932
Ключевые слова: 3D алгоритм сжатия текстура анимация формат файла
Авторы:

Б.С. Горячкин1, К.С. Мышенков2, Н.С. Анцифров3

1–3 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
1 bsgor@mail.ru, 2 myshenkovks@bmstu.ru, 3 antsifrov.nikita@mail.ru

Аннотация:

Постановка проблемы. На сегодняшний день актуальна проблема выбора способа сохранения 3D-моделей. Созданные модели могут занимать большой объем в файловом хранилище и требовать больших вычислительных затрат при их обработке. Небольшие по весу модели существенно быстрее «подгружаются» в приложениях и позволяют администраторам систем уместить большее количество данных в хранилище и реже обновлять жесткие диски из-за меньшего числа обращений к ним. Снижение веса файла и оптимизация структуры 3D-модели могут быть достигнуты за счет применения алгоритмов сжатия и выбора формата файла, подходящего под требуемые задачи.

Цель. Повысить эффективность хранения и визуализации 3D-моделей за счет применения алгоритмов сжатия и использования соответствующего файлового формата.

Результаты. Рассмотрены существующие алгоритмы сжатия трехмерных моделей. Описаны их основные принципы и области применения. Определены наиболее распространенные форматы файлов 3D-моделей. Выделены связи между алгоритмами сжатия и форматами.

Практическая значимость. Применение алгоритмов сжатия 3D-моделей и использование подходящего формата должны уменьшить объем файлов в хранилище и улучшить пользовательский опыт работы с 3D-моделями в различных приложениях. Это позволит также уменьшить время их обработки.

Страницы: 5-17
Для цитирования

Горячкин Б.С., Мышенков К.С., Анцифров Н.С. Комплексный анализ алгоритмов сжатия и форматов файлов 3D-моделей // Динамика сложных систем. 2025. Т. 19. № 3. С. 5−17. DOI: 10.18127/j19997493-202503-01

Список источников
  1. Анцифров Н.С., Мышенков К.С. Создание трехмерной модели по облаку точек сканера LiDAR с помощью метода восстановления поверхностей Пуассона // Информационно-аналитические и интеллектуальные системы для производства и социальной сферы: Cб. статей II Всеросс. межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых. Москва, РОСБИОТЕХ, 28 марта 2024. Курск: Университетская книга, 2024. С. 33–39. EDN OXBFIL.
  2. Горячкин Б.С., Мышенков К.С., Харлашкин А.И. Анализ методов концептуального проектирования автоматизированных информационных систем // Динамика сложных систем – XXI век. 2020. Т. 14. № 3. С. 23–34. DOI 10.18127/j19997493-202003-02. EDN DTECTE.
  3. Gurianov D.A., Myshenkov K.S., Terekhov V.I. Software Development Methodologies: Analysis and Classification. 2023 5th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). Russian Federation, Moscow, 16–18 March 2023. IEEE. 2023. V. 5. P. 1–8. DOI 10.1109/REEPE57272.2023.10086852. EDN XKKKPU.
  4. Мышенков К.С., Гурьянов Д.А. Управление программными проектами: модели жизненного цикла и методологии разработки, анализ и классификация // Динамика сложных систем – XXI век. 2024. Т. 18. № 2. С. 36–58. DOI 10.18127/j19997493-202402-04. EDN EAGDOL.
  5. Deering M.F. Geometry Compression. 22nd Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques: SIGGRAPH’95 / US, California, Los Angeles, 6 – 11 Aug. 1995. New York: ACM SIGGRAPH, 1995. P. 13–20. DOI 10.1145/218380.218391.
  6. Huffman D.A. A Method for the Construction of Minimum-Redundancy Codes. IRE. IEEE, 1952. V. 40. № 9. P. 1098–1101. DOI 10.1109/JRPROC.1952.273898.
  7. Арифметическое кодирование. URL: https://habr.com/ru/articles/130531/ (дата обращения: 17.03.2025).
  8. Rossignac J. Edgebreaker: Connectivity Compression for Triangle Meshes. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. IEEE. 1999. V. 5. № 1. P. 47–61. DOI 10.1109/2945.764870.
  9. Isenburg M. Triangle Strip Compression. Computer Graphics Forum. 2001. V. 20. № 2. P. 91–101. DOI 10.1111/1467-8659.00481.
  10. Современные форматы сжатия текстур. URL: https://sv-journal.org/2014-1/06/ru/index.php?lang=en (дата обращения: 17.03.2025).
  11. Iourcha K.I., Nayak K.S., Hong Z. System and method for fixed-rate block-based image compression with inferred pixel values. Patent US005956431A. US. 21.09.1999.
  12. Ström J., Akenine-Möller T. PACKMAN: Texture Compression for Mobile Phones. 31st International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques: SIGGRAPH '04: ACM SIGGRAPH 2004 Sketches / US, California, Los Angeles, 8–12 Aug. 2004. New York: ACM SIGGRAPH, 2004. P. 66. DOI 10.1145/1186223.1186306.
  13. PVRTC: the most efficient texture compression standard for the mobile graphics world. URL: https://blog.imaginationtech.com/ pvrtc-the-most-efficient-texture-compression-standard-for-the-mobile-graphics-world/ (дата обращения: 17.03.2025).
  14. ASTC Texture Compression. URL: https://www.khronos.org/opengl/wiki/ASTC_Texture_Compression (дата обращения: 17.03.2025).
  15. Руководство по сжатию скелетных анимаций. URL: https://habr.com/ru/articles/491958/ (дата обращения: 18.03.2025).
  16. STL (STereoLithography) File Format Family. URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000504.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  17. 3DS files. URL: https://www.adobe.com/ph_en/creativecloud/file-types/image/vector/3ds-file.html (дата обращения: 19.03.2025).
  18. Polygon File Format (PLY) Family. URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000501.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  19. Wavefront OBJ File Format. URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000507.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  20. Autodesk Filmbox Interchange File (FBX). URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000558.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  21. Extensible 3D (X3D) File Format Family. URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000490.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  22. COLLADA – Digital Asset Schema Release 1.5.0. Specification. URL: https://www.khronos.org/files/collada_spec_1_5.pdf (дата обращения: 19.03.2025).
  23. Blender 3D Data File (BLEND). URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000559.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  24. 3D Manufacturing Format (3MF). URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000557.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  25. glTF (GL Transmission Format) Family. URL: https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000498.shtml (дата обращения: 19.03.2025).
  26. Garland M., Heckbert P. Surface Simplification Using Quadric Error Metrics. 24th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques: SIGGRAPH’97. New York: ACM SIGGRAPH, 1997. P. 209–216. DOI 10.1145/258734.258849.
  27. Hanocka R., Hertz A., Fish N., Giryes R., Fleishman S., Cohen-Or D. MeshCNN: A Network with an Edge. ACM Transactions on Graphics (TOG). 2019. V. 38(4). № 90. P. 1–12. DOI 10.1145/3306346.3322959.
  28. Google Draco. URL: https://github.com/google/draco (дата обращения: 19.03.2025).
  29. Open3D. URL: https://www.open3d.org/ (дата обращения: 19.03.2025).
  30. Edgebreaker Triangle-Mesh Coder Software Implementation. URL: https://github.com/uvic-aurora/edgebreaker (дата обращения: 19.03.2025).
Дата поступления: 07.04.2025
Одобрена после рецензирования: 15.04.2025
Принята к публикации: 30.05.2025