Wizualizacje molekularne

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Wizualizacje molekularneWizualizacje molekularne

Modelowanie molekularne

Tworzenie modeli Symulacje

Przewidywanie

Budowanie modelu

Wizualizacja

Przewidywanie struktur

Dynamika molekularna

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Historia wizualizacji molekularnejHistoria wizualizacji molekularnej

Wizualizacja fizyczna

• 1958: Kendrew's wire models and the Richards Box• 1960's: Physical "Ball and Spoke" Models• 1970: Byron's Bender• Molecular Sculpture• 1990's: Rapid Prototyping

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Historia wizualizacji molekularnejHistoria wizualizacji molekularnejWizualizacja komputerowa

• 1960's - 70's: Earliest Computer Representations• 1980: TAMS: Teaching Aids for Macromolecular Structure• 1980-1990: Evans & Sutherland Computers• 1992: David & Jane Richardson's Kinemage• 1993: Roger Sayle's RasMol• Szybki rozwój programowania …

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Elementy grafiki komputerowejElementy grafiki komputerowejPiksel (ang. pixel = picture+element) jest to najmniejszy element obrazu

bitmapowego. Jeden piksel to bardzo mały kwadrat o przeciętnym boku 0,28mm (rzadziej: prostokąt) widzialny z odległości użytkowej jako wypełniony jednolitym kolorem. Piksel stanowi także najmniejszy element obrazu wyświetlanego na monitorze komputera. Tryb pracy monitora, a konkretnie jego rozdzielczość to właśnie liczba pikseli jakie zawiera on w pionie i poziomie.

Wikipedia

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Wielkość grafiki

Elementy grafiki komputerowejElementy grafiki komputerowej

Rozdzielczość800 × 600 wielkość obrazka w pikselach300dpi rozdzielczość obrazka w punktach na cal

300ppi rozdzielczość obrazka w pikselach na cal

Daje obrazek wielkości2,667 cala × 2 cale 1 cal = 25,4 mm

co daje 67,7(3) × 58 mm

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Przestrzenie barwElementy grafiki komputerowejElementy grafiki komputerowej

CMYK

RGBR 256 – 8 bitówG 256 – 8 bitówB 256 – 8 bitów

1 piksel zajmuje3 bajty = 24 bity

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Elementy grafiki komputerowejElementy grafiki komputerowej• Grafika wektorowa• Grafika rastrowa• rendering

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Grafika wektorowa (obiektowa)Grafika wektorowa (obiektowa)Opisanie obrazu za pomocą prostych figur geometrycznych - prymitywów; polega na generowaniu obrazu na podstawie jego matematycznego opisu, który określa pozycję, długość i kierunek prowadzonych linii. Obrazy wektorowe są kolekcjami wektorów, a nie punktów, jak w wypadku grafiki rastrowej.

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Grafika rastrowaGrafika rastrowaMetoda tworzenia grafiki komputerowej traktująca obraz jako zbiór bardzo małych niezależnych od siebie punktów tej samej wielkości (pikseli) ułożonych równo w wierszach i kolumnach. Rastrem nazywa się siatkę takich punktów. Pliki rastrowe nazywa się również plikami bitmapowymi. Typowe formaty plików rastrowych to BMP, TIFF, GIF i JPEG.

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

RenderingRenderingJest to generowanie obrazu z modelu zapisanego w pliku cyfrowym

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

RenderingRenderingOpenGL, Direct3D (DirectX)

są to biblioteki programistyczne składające się z zestawów funkcji instalowanych na odpowiednich platformach systemowych służące do obsługi grafiki (lub głównie grafiki).

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

RenderingRenderingRay tracing (śledzenia promienia) – jedna z

technik renderingu

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Wizualizacja wektorowaWizualizacja wektorowa

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Wizualizacja renderowana (OpenGL)Wizualizacja renderowana (OpenGL)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Wizualizacja renderowana (ray-tracing)Wizualizacja renderowana (ray-tracing)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Ray-tracingRay-tracing

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Formaty grafiki rastrowej

Elementy grafiki komputerowejElementy grafiki komputerowej

BMP bez kompresjiTIF/TIFF kompresja bezstratnaGIF kompresja z wyborem ilości kolorów, przeźroczystości, animacjePNG kompresja bezstratna – miał wyprzeć GIF-aJPG/JPEG kompresja stratna (nieodwracalnie)DjVu kompresja do 10x lepsza od JPEG

Formaty grafiki wektorowej

EPS - Encapsulated PostScriptPDF - Portable Document Format (Adobe)SVG - Scalable Vector Graphics (open)SWF - Flash Adobe (dawniej Macromedia)CDR - CorelWMF - Windows MetaFile

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe elementy w wizualizacji Podstawowe elementy w wizualizacji molekularnejmolekularnejPunkty i linie (druty)

(points and wires)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe elementy w wizualizacji Podstawowe elementy w wizualizacji molekularnejmolekularnejKule i pręty (tyczki)

(balls and sticks)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe elementy w wizualizacji Podstawowe elementy w wizualizacji molekularnejmolekularnejSfery i powierzchnie(spheres and surfaces)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe elementy w wizualizacji Podstawowe elementy w wizualizacji molekularnejmolekularnejSfery i powierzchnie(spheres and surfaces)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe elementy w wizualizacji Podstawowe elementy w wizualizacji molekularnejmolekularnej

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe elementy w wizualizacji Podstawowe elementy w wizualizacji molekularnejmolekularnej

Wstążki i nici(ribbons and coils)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe kolory w wizualizacji Podstawowe kolory w wizualizacji molekularnejmolekularnej

atomy

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe kolory w wizualizacji Podstawowe kolory w wizualizacji molekularnejmolekularnej

Ładunki(charges)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

wireframe (obraz szkieletowy)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnejbackbone

(kręgosłup)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnejsticks

(pręty – wiązania chemiczne)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

ball and sticks (kulki i pręty – atomy i

wiązania)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

ribbons i cartoon(wstążki – wzajemne ułożenie

powierzchni wiązań peptydowych)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

wstążki

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

spacefill (kule / sfery oddziaływać sił

Van der Waalsa - VDW)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

sfery VDW

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

molecular surfacemolecular surface (powierzchnia molekularna)(powierzchnia molekularna)

accessible surface areaaccessible surface area(powierzchnia dostępu)(powierzchnia dostępu)

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Molecular vs. AccessibleMolecular vs. Accessibleareaarea

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

molecular surface (powierzchnia molekularna)

accessible surface area(powierzchnia dostępu)

electrostatic surface area(powierzchnia elektrostatyczna)

Podstawowe typy wizualizacji Podstawowe typy wizualizacji molekularnejmolekularnej

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Programy do wizualizacji, renderingu i Programy do wizualizacji, renderingu i modelowaniamodelowania

RasMol

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Programy do wizualizacji i renderinguProgramy do wizualizacji i renderingu

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

SPDBV

Programy do wizualizacji, renderingu i Programy do wizualizacji, renderingu i modelowaniamodelowania

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Programy do wizualizacji i renderinguProgramy do wizualizacji i renderingu

PovRay

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Cn3D

Programy do wizualizacji, renderingu i Programy do wizualizacji, renderingu i modelowaniamodelowania

Bioinformatyka 2007/2008 wykład 5

Biotechnologia UWM

dr Jan Paweł Jastrzębski

Koniec końcówKoniec końców