VMD渲染相关的几个问题

类别:    标签: vmd   阅读次数:   版权: (CC) BY-NC-SA

编译VMD的过程中顺便总结了一下遇到的几个问题, 供参考.

颜色

VMD自带了33种颜色, 可以改变它们的值, 但无法添加新的颜色, 只能修改源码实现. 由于我已经可以从源码编译VMD, 所以就给它新增了200种颜色, 名字从usr-1usr-200, 专门用于自定义颜色, 这样也避免与已有的颜色冲突. 这些颜色的默认值, 我选用了Jmol用于元素, 氨基酸残基, 核酸残基, 二级结构, 链的颜色, 方便使用. 当然也可以将其更改为任意你需要的颜色.

目前常用的元素颜色主要有三种, Jmol, PyMOL, Rasmol及其改进. 在查看有机小分子时, 这些颜色比较常用, 容易识别对应的元素.

使用VMD的tcl脚本更改颜色, 命令类似

color change rgb "usr-1" 0.800 0.800 0.800

"usr-1"为要更改的颜色名称, 后面三个数字为颜色的rgb值(0-1之间).

下面是几种颜色方案的对比.

颜色标尺

VMD自带了几种颜色标尺, 可以修改它们, 但无法自己添加新的标尺, 临时的解决方法也是修改源码, 添加一些自定义标尺. 但好像不能同时使多种颜色标尺?

要更改正在使用的颜色标尺, 可以使用类似下面的tcl脚本. 这个脚本支持matlab的几种颜色映射方案. 如果需要, 可以继续添加其他各种颜色映射方案. 我以前也整理过一些颜色映射方案, 并给出了相应的公式, 可以直接使用.

下面是颜色标尺的测试效果图.

材质

VMD自带了几种材质用于渲染. 每种材质需要定义名称, 环境光强度, 漫反射强度, 高光强度, 高光值, 镜面, 不透明度, 描边, 描边线宽, 透明度这些参数. 其中重要的是前4个参数, 它们决定了渲染后物体的观感. 但这种材质系统比较简单, 自定义性不强, 再加上VMD的灯光颜色只支持白色, 且强度无法调节, 所以要达到好的渲染效果需要费心调, 建议尽量使用VMD自带的几种材质, 需要时在其基础上稍加修改.

set properties { ambient diffuse specular shininess mirror opacity outline outlinewidth transmode}
set VMDmaterials {
	{ Opaque         0.000 0.650 0.500 0.534 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ Transparent    0.000 0.650 0.500 0.534 0.000 0.300 0.000 0.000 0.000 }
	{ BrushedMetal   0.080 0.390 0.340 0.150 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ Diffuse        0.000 0.620 0.000 0.530 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ Ghost          0.000 0.000 1.000 0.230 0.000 0.100 0.000 0.000 0.000 }
	{ Glass1         0.000 0.500 0.650 0.530 0.000 0.150 0.000 0.000 0.000 }
	{ Glass2         0.520 0.760 0.220 0.590 0.000 0.680 0.000 0.000 0.000 }
	{ Glass3         0.150 0.250 0.750 0.800 0.000 0.500 0.000 0.000 0.000 }
	{ Glossy         0.000 0.650 1.000 0.880 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ HardPlastic    0.000 0.560 0.280 0.690 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ MetallicPastel 0.000 0.260 0.550 0.190 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ Steel          0.250 0.000 0.380 0.320 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ Translucent    0.000 0.700 0.600 0.300 0.000 0.800 0.000 0.000 0.000 }
	{ Edgy           0.000 0.660 0.000 0.750 0.000 1.000 0.620 0.940 0.000 }
	{ EdgyShiny      0.000 0.660 0.960 0.750 0.000 1.000 0.760 0.940 0.000 }
	{ EdgyGlass      0.000 0.660 0.500 0.750 0.000 0.620 0.620 0.940 0.000 }
	{ Goodsell       0.520 1.000 0.000 0.000 0.000 1.000 4.000 0.900 0.000 }
	{ AOShiny        0.000 0.850 0.200 0.530 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ AOChalky       0.000 0.850 0.000 0.530 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
	{ AOEdgy         0.000 0.900 0.200 0.530 0.000 1.000 0.620 0.930 0.000 }
	{ BlownGlass     0.040 0.340 1.000 1.000 0.000 0.100 0.000 0.000 1.000 }
	{ GlassBubble    0.250 0.340 1.000 1.000 0.000 0.040 0.000 0.000 1.000 }
	{ RTChrome       0.000 0.650 0.500 0.530 0.700 1.000 0.000 0.000 0.000 }
}

网上有OpenGL常用的几种材质, 但无法直接在VMD中使用, 需要先转换成VMD的格式才可以.

VMD可以自定义材质, 并添加到自带的材质后面, 但同一个分子中只能使用一种材质. 自定义材质使用的tcl脚本类似下面:

set materials {
 	{ usr-1_default     0.800 0.800 0.800    0.250 0.800 0.000 0.200 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
 	{ usr-2_solid-Black 0.000 0.000 0.000    0.000 0.000 0.022 0.100 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
 	{ usr-3_solid-Blue  0.000 0.000 1.000    0.000 0.072 0.022 0.100 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 }
}
foreach ele $materials {
	incr n
	color change rgb "usr-$n" [lindex $ele 1] [lindex $ele 2] [lindex $ele 3]

	set mat [lindex $ele 0]
	material add $mat
	material change ambient   $mat [lindex $ele 4]
	material change diffuse   $mat [lindex $ele 5]
	material change specular  $mat [lindex $ele 6]
	material change shininess $mat [lindex $ele 7]
}

下面是几个材质示例图.

OSPRay渲染器

VMD编译时可以启用Intel的OSPRay渲染器. 这是个纯CPU的渲染器, 效率比VMD自带的tachyon高. 根据我的测试, 耗时只有tachyon的1/5, 场景越复杂, 加速效果越好, 如果可以, 建议尽量使用这个渲染器. 但VMD对这个渲染器的支持并不全面, 无法发挥它的全部功能.

前面的图都是用OSPRay渲染的. 下面是两种渲染器对不同材质渲染效果的对比图. 可以看到OSPRay默认的灯光要暗一些.

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