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标题: VMD + POV-Ray 实现焦点虚化的辅助程序 [打印本页]
作者Author: liyuanhe211 时间: 2017-4-4 13:47
标题: VMD + POV-Ray 实现焦点虚化的辅助程序
本帖最后由 liyuanhe211 于 2019-10-14 03:11 编辑
本程序可随意传播、使用、改写。但将本文的教程复制至本站之外（含其图片，图片可编辑但不可去除水印），需注明作者及出处。
VMD中实现带焦点虚化的渲染颇为不便，结合Techyon实现时，必须使用Perspective显示模式（感觉戳到眼睛里）、虚化效果很差（采样率很低）、难以自定义效果。且必须自己尝试多次才能确定出合适的焦点深度。
为了解决这个问题我写了一个简单的程序辅助实现这一目的。
程序仅在Windows 8.1, 及最新的 VMD 1.9.3下测试并打包；不保证其他平台可用，但程序代码本身（除已存的程序路径外）是跨平台的、可以自行尝试。
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准备工作：安装 VMD 1.9.3 和 POV-Ray 3.7 (程序包里已附带)，其中 POV-Ray 3.7 请安装到默认目录（否则自己找到并记住可执行文件 pvengine64.exe 的路径）
该程序支持VMD中可显示的任意表示方式，使用CPK表示完整分子时比较方便（其他情况（如蛋白的NewCartoon方式）在本文最后说明）。
首先在VMD中调整出想要的样子。如下图所示，此处我们假设希望通过焦点模糊突出箭头所示的羰基。
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打开程序，首先点击【Gen .pov Filename】按钮，程序会询问最终渲染图片的保存路径，正常命名即可。
（注：虽然程序本身其实无此限制，但为了改掉一些坏毛病，程序会检查并禁止路径中带有空格）
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正确选择保存路径和文件名后，文件路径会自动被复制到剪切板中（不必Ctrl+C）
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此时打开VMD的渲染控制，按照程序界面上的说明，做如下设定：
1. 选择渲染器为POV-Ray 3.6
2. 清空Filename栏，并直接Ctrl+V （程序已将所需的路径复制到剪切板了）
3. 清空Render Command
4. 点击 Start Rendering
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这个过程只产生渲染文件而不进行渲染，应该瞬间结束。
随后点击程序中的【Load VMD generated .pov file】按钮载入文件。
随后需确定焦点所在的位置。
程序通过原子位置、或几个原子的几何重心确定焦点位置。
通过 VMD 的 Pick 模式（快捷键为 P）可以方便的在命令行窗口读到所关心原子的序数，此处C=O的序数分别是 Molecule ID为 1 的分子的 25 和 26 号原子
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将此信息按格式输入程序 [Focal atoms] 中:
完整写法为 [Molecule-ID]:[Representation-ID]:[atom_index]，对上述原子是 "1:0:25 1:0:26"（不含引号，下同）
如果 Molecule-ID = 0 或 Representation-ID = 0 可以省去
例如上面的分子 Molecule-ID = 1，不能省去，但体系只有一个Representation（在 VMD-Graphics-Representations 中观察），故可简写为 "1:25 1:26"
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点击【Submit】按钮后即可开始渲染。如果 POV-Ray 未装在默认位置，请自行寻找其可执行文件并告诉程序，程序会予以记录，下次就不用选择了。
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程序进行渲染时有几个参数，数值可用鼠标滚轮调整。各参数的效果示例如下，懂一点摄影的话很容易理解：
Resolution：生成图像的分辨率。理论上支持无穷高的分辨率。若一开始不确定下面各参数的合适范围，可先渲染小图，再渲染高分辨的图片。另外程序提供一个不更改设置的情况下渲染低分辨图片的按钮，可用于快速预览。
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Depth of view：景深。决定虚化的程度。相当于相机光圈：
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Depth of view = 50, 100, 200
Blur Sampling：每个模糊进行的采样数量，数值越大效果越“光滑”，但渲染时间也呈指数增加。相当于相机底片的ISO。超过85基本就完全没有颗粒感了，分辨率不十分高的时候70即可以接受。程序下方的Draft按钮即是使用很低的采样率实现快速渲染供预览使用。
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Blur sampling = 1, 60, 70, 85（在2核4线程的笔记本上渲染分别耗时 1s, 16s, 35s, 2 min 4 s）
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使用低采样率预览的Draft按钮
Orthographicality：透视/正交投影间的渐变，数值越大越接近正交投影，数值越小越产生“戳到眼睛里”的感觉。相当于相机离物体的远近（长焦换鱼眼）
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Orthographicality = 100, 30, 2 (前两个切换着看会比较明显)
Field width：视野的宽度，相当于相机焦距，数值越小视野越小。相当于变焦镜头推拉。
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Field width = 20, 50, 100
由于程序需要 CPK 模式在 POV-Ray 文件中产生球面的球心位置来定位焦点，故若分子不以 CPK 模式需要做如下调整：
以下图所示 NewCartoon 方式显示的蛋白为例
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1. 调好所有效果后，最后在VMD中创建一个以 CPK模式显示的、完整分子的（Selected Atom = All）Representation
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2. 记录这个多余的Representation的序号（从0开始），此处为 1
3. 正常查看所需焦点的原子序号，如此处所指为 2 号分子的 869号 原子
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4. 按完整格式填写焦点原子 （[Molecule-ID]:[Representation-ID]:[atom_index]），此处为 2:1:869
5. 【关键】：在 [Remove CPK Molecules] 一栏中填入需要删除的、之前多余的 CPK Representation，格式为（[Molecule-ID]:[Representation-ID]），此处为 2:1
6. 其他参数正常设置，提交。
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得到效果如图
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这是一个自用程序，我用VMD大多是显示小分子，故可能未考虑到一些我不使用的情况。
已知的问题：- 效率：Submit 大分子（数千原子）时较慢，约需几秒，因为此处渲染过程完全是决速步，故而暂未打算优化，稍等片刻即可。
- 参数正交性：各参数已经过变换，使得调整相应量时尽量不相互依赖，但由于使用了一些近似（诸如小角时 sin(x)=x），如果把参数调的特别离谱时，可能调整一个参数也连带需要调整另一参数，多加尝试即可。
遇到Bug时，请提供：
1. 载入VMD的结构文件
2. VMD中“File-Save visualization state”功能产生的状态文件。
3. 本程序界面（GUI）截图
4. 如果程序崩溃，提供本程序附带的CMD窗口（黑窗口）的截图
20170406： 增加了一个“Draft”按钮，用来自动以低质量生成图片用于预览（在一般电脑上一般1~2秒即可渲染完的低质量图片）用于调试参数。
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噫，好像荣幸的成为了本论坛第一批加水印的图
作者Author: ruanyang 时间: 2017-4-4 16:28
一直想用Pov-Ray渲染方式，这个帖子非常不错，赞！
作者Author: liyuanhe211 时间: 2017-4-6 11:47
20170406更新: 增加了一个“Draft”按钮，用来自动以低质量生成图片用于预览（在一般电脑上一般1~2秒即可渲染完的低质量图片）用于调试参数。
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作者Author: andyli0412 时间: 2019-2-15 15:22
这个简直太方便了吧。。。谢谢楼主！
作者Author: meatball1982 时间: 2019-2-16 20:19
这个，确实是可以尝试一下的。
作者Author: willowei 时间: 2019-7-4 03:35
你好，用了你的渲染小程序后在load VMD generated .pov file那一步程序闪退了，请问有可能是什么原因呢，谢谢
作者Author: pyscf 时间: 2019-7-4 05:50
这种图放ppt里让观众有种老眼昏花的错觉
作者Author: jluZ 时间: 2021-2-27 19:29
我也出现了同样的问题，不知道为什么？
作者Author: yuiopqwert10 时间: 2021-11-17 13:01
绝对是好东西
作者Author: yuiopqwert10 时间: 2021-11-23 06:53
您好，想请教您一下，如果我想显示的是同时含有newcartoon蛋白和cpk小分子的话，怎么设置能成功呢？我试了一下，发现每次提交渲染时，就自动退出了。不知道为什么，所以想请教您一下。谢谢！
作者Author: 柚子的左右 时间: 2022-9-27 11:40
您好，我在操作的时候也遇到了这样的情况，请问您最后解决这个问题了吗？
作者Author: Whitedwarf 时间: 2024-7-22 21:36
我也发生了闪退不知道有没有解决这个bug？
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