stl-format-wikipedia.txt

   1 STL (file format)
   2
   3 From Wikipedia, the free encyclopedia
   4
   5 Jump to: navigation, search
   6
   7 STL is a file format native to the stereolithography CAD software created by 3D
   8 Systems. This file format is supported by many other software packages; it is
   9 widely used for rapid prototyping and computer-aided manufacturing. STL files
  10 describe only the surface geometry of a three dimensional object without any
  11 representation of color, texture or other common CAD model attributes. The STL
  12 format specifies both ASCII and binary representations. Binary files are more
  13 common, since they are more compact.
  14
  15 An STL file describes a raw unstructured triangulated surface by the unit
  16 normal and vertices (ordered by the right-hand rule) of the triangles using a
  17 three-dimensional Cartesian coordinate system.
  18
  19 Contents
  20
  21   * 1 ASCII STL
  22   * 2 Binary STL
  23   * 3 Colour in Binary STL
  24       + 3.1 VisCAM/SolidView
  25       + 3.2 Magics
  26       + 3.3 NOTE:
  27   * 4 The Facet Normal
  28   * 5 History of use
  29   * 6 Use in other fields.
  30   * 7 See also
  31   * 8 External links
  32
  33 [edit] ASCII STL
  34
  35 An ASCII STL file begins with the line:
  36
  37  solid name
  38
  39 where name is an optional string. The file continues with any number of
  40 triangles, each represented as follows:
  41
  42  facet normal n1 n2 n3
  43    outer loop
  44      vertex v11 v12 v13
  45      vertex v21 v22 v23
  46      vertex v31 v32 v33
  47    endloop
  48  endfacet
  49
  50 where n1-n3 and v11-v33 are floating point numbers in sign-mantissa'e'-sign-
  51 exponent format and concludes with:
  52
  53  endsolid name
  54
  55 The structure of the format suggests that other possibilities exist (eg Facets
  56 with more than one 'loop' or loops with other than three vertices) but in
  57 practice, all facets are simple triangles.
  58
  59 White space (spaces, tabs, newlines) may be used anywhere in the file except
  60 within numbers or words. The spaces between 'facet' and 'normal' and between
  61 'outer' and 'loop' are required.
  62
  63 [edit] Binary STL
  64
  65 Because ASCII STL files can become very large, a binary version of STL exists.
  66 A binary STL file has an 80 character header (which is generally ignored - but
  67 which should never begin with 'solid' because that will lead most software to
  68 assume that this is an ASCII STL file). Following the header is a 4 byte
  69 unsigned integer indicating the number of triangular facets in the file.
  70 Following that is data describing each triangle in turn. The file simply ends
  71 after the last triangle.
  72
  73 Each triangle is described by twelve floating point numbers: three for the
  74 normal and then three for the X/Y/Z coordinate of each vertex - just as with
  75 the ASCII version of STL. After the twelve floats there is a two byte unsigned
  76 'short' integer that is the 'attribute byte count' - in the standard format,
  77 this should be zero because most software does not understand anything else.
  78
  79 Floating point numbers are represented as IEEE floating point numbers and the
  80 endianness is assumed to be little endian although this is not stated in
  81 documentation.
  82
  83 [edit] Colour in Binary STL
  84
  85 There are at least two variations on the binary STL format for adding colour
  86 information:
  87
  88 [edit] VisCAM/SolidView
  89
  90 The VisCAM and SolidView software packages use the two 'attribute byte count'
  91 bytes at the end of every triangle to store a 15 bit RGB colour:
  92
  93   * bit 0 to 4 are the intensity level for blue (0 to 31)
  94   * bits 5 to 9 are the intensity level for green (0 to 31)
  95   * bits 10 to 14 are the intensity level for red (0 to 31)
  96       + bit 15 is 1 if the colour is valid
  97       + bit 15 is 0 if the colour is not valid (as with normal STL files)
  98
  99 [edit] Magics
 100
 101 The Materialise Magics software does things a little differently. It uses the
 102 80 byte header at the top of the file to represent the overall colour of the
 103 entire part. If colour is used, then somewhere in the header should be the
 104 ASCII string "COLOR=" followed by four bytes representing Red, Green, Blue and
 105 Alpha channel (transparency) in the range 0-255. This is the colour of the
 106 entire object unless overridden at each facet. The per-facet colour is
 107 represented in the two 'attribute byte count' bytes as follows:
 108
 109   * bit 0 to 4 are the intensity level for red (0 to 31)
 110   * bits 5 to 9 are the intensity level for green (0 to 31)
 111   * bits 10 to 14 are the intensity level for blue (0 to 31)
 112       + bit 15 is 1 if this facet has its own unique colour
 113       + bit 15 is 0 if the per-object colour is to be used (or no colour at all
 114         if the "COLOR=" string is absent from the header.
 115
 116 [edit] NOTE:
 117
 118 The red/green/blue ordering within those two bytes is reversed in these two
 119 approaches - so whilst these formats could easily have been compatible the
 120 reversal of the order of the colours means that they are not - and worse still,
 121 a generic STL file reader cannot automatically distinguish between them. There
 122 is also no way to have facets be selectively transparent because there is no
 123 per-facet alpha value - although in the context of current rapid prototyping
 124 machinery, this is not important.
 125
 126 [edit] The Facet Normal
 127
 128 In both ASCII and binary versions of STL, the facet normal should be a unit
 129 vector pointing outwards from the solid object. In most software this may be
 130 set to (0,0,0) and the software will automatically calculate a normal based on
 131 the order of the triangle vertices using the 'right hand rule'. Some STL
 132 loaders (eg the STL plugin for Art of Illusion) check that the normal in the
 133 file agrees with the normal they calculate using the right hand rule and warn
 134 you when it does not. Other software may ignore the facet normal entirely and
 135 use only the right hand rule. So in order to be entirely portable one should
 136 provide both the facet normal and order the vertices appropriately - even
 137 though it is seemingly redundant to do so.
 138
 139 [edit] History of use
 140
 141 Stereolithography machines are basically 3D printers that can build any volume
 142 shape as a series of slices. Ultimately these machines require a series of
 143 closed 2D contours that are filled in with solidified material as the layers
 144 are fused together.
 145
 146 The natural file format for such a machine would be a series of closed polygons
 147 corresponding to different Z-values. However, since it's possible to vary the
 148 layer thicknesses for a faster though less precise build, it seemed easier to
 149 define the model to be built as a closed polyhedron that could be sliced at the
 150 necessary horizontal levels.
 151
 152 The STL file format appears capable of defining a polyhedron with any polygonal
 153 facet, but in practice it's only ever used for triangles, which means that much
 154 of the syntax of the file is superfluous. It is also the case that the value of
 155 the normal shouldn't be necessary, since that is a direct calculation from the
 156 coordinates of the triangle with the orientation being controlled by the right
 157 hand rule.
 158
 159 STL files are supposed to be closed and connected like a combinatorial surface,
 160 where every triangular edge is part of exactly two triangles, and not
 161 self-intersecting. Since the syntax does not enforce this property, it can be
 162 ignored for applications where the closedness doesn't matter.
 163
 164 The closedness only matters insofar as the software which slices the triangles
 165 requires it to ensure that the resulting 2D polygons are closed. Sometimes such
 166 software can be written to clean up small discrepancies by moving endpoints of
 167 edges that are close together so that they coincide. The results are not
 168 predictable, but it is often sufficient to get the job done.
 169
 170 Obviously, there is much scope for "improvement" of this file format, which in
 171 its present form is nothing more than a listing of groups of 9 (or 12 if you
 172 care about the normals) floating point numbers embedded in some unnecessary
 173 syntax. Since each vertex is on average going to be used in six different
 174 triangles, considerable savings in memory could be obtained by listing all the
 175 points in a table at the beginning of the file, and concluding with a list of
 176 triangle definitions composed of triplets of integers that referenced this
 177 table.
 178
 179 However, for the purpose of generating a single contour slice using a very
 180 lightweight piece of software on a computer with little memory, this format is
 181 perfect since it can be processed in one pass regardless of file size.
 182
 183 [edit] Use in other fields.
 184
 185 Many Computer-aided design systems are able to output the STL file format among
 186 their other formats because it's quick and easy to implement, if you ignore the
 187 connection criteria of the triangles. Many Computer-aided manufacturing systems
 188 require triangulated models as the basis of their calculation.
 189
 190 Since an STL file output, of a sorts, is almost always available from the CAD
 191 system, it's often used as a quick method for importing the necessary
 192 triangulated geometry into the CAM system.
 193
 194 Once it works, there is very little motivation to change, even though it is far
 195 from the most memory and computationally efficient method for transferring this
 196 data. Many integrated CAD and CAM systems transfer their geometric data using
 197 this accidental file format, because it's impossible to go wrong.
 198
 199 There are many other file formats capable of encoding triangles available, such
 200 as VRML, DXF, but they have the disadvantage that it's possible to put things
 201 other than triangles into it, and thus produce something ambiguous or unusable.
 202
 203 [edit] See also
 204
 205   * RepRap is an OpenSource project that uses STL file input and generates
 206     solid objects as output.
 207   * PLY (file format) is an alternative file format with more flexibility that
 208     is in use in some stereolithography applications.
 209   * MeshLab is an open source Windows and Linux application for visualizing,
 210     processing and converting three dimensional meshes to or from the STL file
 211     format.
 212
 213 [edit] External links
 214
 215   * The STL Format - Standard Data Format for Fabbers: The STL Format
 216   * How to Create an STL file Guide to exporting STL files from various CAD
 217     packages (courtesy of ProtoCAM)
 218   * SolidView SolidView is a commercial STL manipulation package that has a
 219     Lite version available (under provision of a business email address) for
 220     STL viewing.
 221   * Freesteel with a web-interface where you can upload an STL file and render
 222     it into an image in your browser.
 223   * ADMesh is a GPLed text-based program for processing triangulated solid
 224     meshes, and reads and writes the STL file format.
 225
 226 Retrieved from "http://en.wikipedia.org/wiki/STL_%28file_format%29"
 227
 228 Categories: Solid freeform fabrication | CAD file formats | Graphics file
 229 formats | Computer file formats | 3D computer graphics
 230
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 283   * This page was last modified 22:47, 15 February 2008.
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