PLY を STL に変換

フォトグラメトリーや構造化光スキャナーが PLY を書き出す一番の理由は、頂点ごとに赤・緑・青を持てるからです。テクスチャアトラスも 2 つ目のファイルもなしに、物体の見た目が形と一緒に運ばれます。彫刻や顔をスキャンしたものを MeshLab で開くと、元の対象そのものに見えるのはそのためです。

1987 年に 3D Systems が公開した STL には、色もマテリアルも属性もメタデータもありません。三角形だけです。ですから変換はスキャンを三次元の輪郭だけに縮めます。1 つの材料で印刷するならまさに正しく、誰かがそれを見るつもりだったなら本物の損失です。どちらかを変換の前に決めてください。色を持っているのは PLY だけだからです。

PLY が頂点だけを持ち、面を宣言していない場合、変換はそのことを伝えるメッセージとともに止まります。これは変換器の欠陥ではなく正しい答えです。点群はサンプルの集合で、その間に面はありません。そこから面を作ることは変換ではなく再構成——パラメーターと妥協を伴い、結果を検査しなければならないモデリング操作です。

その作業は専用のツールで行うべきです。MeshLab と CloudCompare はどちらもポアソン再構成とボールピボッティングを提供し、スキャナー付属のソフトにもたいていメッシュ化の工程があり、Open3D は Python から両方を扱えます。いずれかを実行し、結果を確認してから、メッシュ化された PLY をここに持ち込んでください。変換器が黙って面を推測すれば、承認していない何かを印刷するファイルができてしまいます。

常にバイナリです。80 バイトのヘッダーテキスト、4 バイトのリトルエンディアン三角形数、そのあと三角形あたり 50 バイト。面法線に 12 バイト、float32 の 3 頂点に 36 バイト、未使用の属性 2 バイトはゼロです。合計は必ず 84 + 50n バイトで、これは読み取り側がバイナリ STL か ASCII 版かを見分ける方法でもあります。

面法線は PLY の何かから引き継がれるのではなく、3 頂点の巻き順から再計算されて正規化されます。多くのスライサーは、書き込み側の間違いがあまりに多いため、保存された値をそもそも無視します。ただし正しい値を書くのに追加コストはなく、フォーマットにその領域があります。この 50 バイトの中に、PLY が持っていたそれ以外の情報を入れる余地はありません。

PLY も STL も単位を宣言しないので、座標はそのままコピーされ、変換がスケールを間違えることはありません。ただし正しくすることもできず、この区別はスキャンデータでは他のどの形式より重要です。

構造化光やレーザースキャンはたいてい機器が自分自身の幾何を知っているのでミリメートル単位で出てきます。写真から作るフォトグラメトリー再構成はそうではなく、基準を与えるまでスケールは任意です。200 mm の物体に見えるメッシュが、1 桁台の座標を持っていることもあります。既知の寸法を測り、MeshLab やスライサーで係数を適用してからアップロードしてください。誤ったスケールで見積もられた印刷業者は、誤った部品を見積もります。

スキャンにはスキャナーが見えなかった場所に穴があります。アンダーカット、物体が置かれていた面の裏側、光を返さなかった暗い面や光沢のある面など。複数回のスキャンが不完全に統合されたことによる自己交差や、背景の幾何から生まれた孤立した島も頻繁にあります。

ここでは何も修復されず、統合もされません。PLY の頂点リストと面のインデックスは、ファイルが記述したとおりに正確に使われます。メッシュ化の段階ですでにその判断が下されているからです。STL は書き出す際にその共有関係を捨てます。フォーマットが三角形あたりフル頂点 3 つを常に保存するためです。修復は MeshLab の穴埋め、Meshmixer のインスペクター、Blender の 3D プリントツールキットで行うべきで、印刷業者のアップロードチェックはそれが済むまでファイルを拒否します。

ASCII PLY、バイナリのリトルエンディアンとビッグエンディアンです。バイナリファイルの中でもヘッダーはフォーマットの定義どおりテキストとして解析され、要素とプロパティの宣言は順番どおりに読まれるので、正しいストライドで本体を読み進められます。

char、uchar から short、int、float、double までのスカラープロパティ型はすべて扱われ、int8 や float32 の表記も含みます。この集合にない型はファイルを誤読するのではなく、その型名を告げるメッセージで止まります。リストプロパティは宣言された個数の型で読まれ、四角形以上の面はファン三角形分割されます。これはメッシュ化ツールが作る凸多角形には正しい処理です。

頂点要素からは x、y、z のプロパティだけが読まれます。それ以外のプロパティ——red、green、blue、alpha、nx、ny、nz、quality、confidence、intensity、スキャナー独自のカスタムフィールドなど——はストライドを保つために読み飛ばされ、そのあと捨てられます。

その PLY が保管用の原本なら知っておく価値があります。スキャンの信頼度の値や頂点ごとの法線は、あとの処理工程でしばしば必要になり、STL になったあとでは取り戻せません。PLY は保管してください。STL は 1 つの目的のための派生物であり、置き換えではありません。

STL はアップロードフォームが期待するもので、具体的にはバイナリの STL です。複数のサービスは ASCII 形式をそのまま拒否するか、黙って壊してしまいます。この変換器が作るのはバイナリで、メッシュ自体が必要とする修復以外に追加の準備は要りません。

却下された発注を防ぐ習慣が二つあります。アップロード前に三角形数を確認してください。業者は上限を設けていることが多く、生のスキャンは数百万三角形になり得ます。MeshLab で数十万まで間引いても印刷機が再現できるものは何も失われません。そして受け取ろうとするサイズとバウンディングボックスを照らし合わせてください。見積もりは送ったものの体積から計算されます。

自分で PrusaSlicer、Cura、Bambu Studio を使って印刷するなら、PLY を STL ではなく 3MF に変換してください。単位が宣言され、パッケージは構造として検証され、頂点は三角形あたり 3 回ではなく 1 回だけ保存されます。

STL が変換に値するのは、先方がそれを要求している場合です。拡張子を 1 つだけ指定するアップロードフォーム、3MF 対応より前のスライサー、3MF に対応しないままのベンダーツール。これらは実在する、よくある状況であり、このページがみんなを新しい形式に案内するのではなくここに存在する唯一の理由です。