使用Pymol导出3d图形到pdf中

中大-活性小肽 · 发表于 2012-11-1 14:44:21

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本帖最后由中大-活性小肽于 2012-11-4 12:59 编辑

不知大家有没有想过在pdf文档中以3d的方式来浏览和查看Pymol的处理结果呢？
最近我找到了解决的方法，并且已经做了一个样本（见附件）给大家先看一下，感兴趣的可以在附件中下载。你所需要的只是Adobe Reader或者Acrobat阅读器（注：foxit不行），就可以像在Pymol中一样自由的旋转和缩放蛋白分子了。
制作方法目前正在总结当中，过两天贴出来~
附件：样本3dpdf

pymol.pdf (183.76 KB, 下载次数: 410)

2012-11-1 14:42 上传

点击文件名下载附件
3dpdf

活性小肽

2012.11.1

2012.11.4 更新
弄了两天，终于基本上完成了，这里跟大家分享一下，此贴将持续更新中。

背景知识：3d图形文件格式有很多，常见的有VRML（Virtual Reality Modeling Language）、POV（Persistenceof Vision ray-tracer）、3DS（The 3D Studio Format）、OBJ（Wavefront Object Files）及X3D（Extensible 3D Graphics）等，甚至我们的pdb文件也可以称之为3d文件。但也正因为这些文件格式太多而不能互相兼容，所以给我们的使用带来了不便。在2004年，英特尔、波音、Adobe、微软以及30余家公司在西班牙巴塞罗那共同宣布合作开发一个名为U3D的通用3D图形格式标准。旨在让用户无须专用软件，能够像MP3用于视频和JPEG用于静态图像那样，可以免费获得的3D数据编码方式。所以目前在pdf文件中嵌入的3d图形文件格式也主要为u3d，目前3d图形格式在adobe reader阅读器及acrobat中均可正常显示，而foxit等软件还无法查看。

思路：以目前的情况来看，主要是先在Pymol中完成图像的处理，得到我们想要的结果以后，经过一个或多个文件格式的转换步骤，最终生成相应的u3d格式文件，然后在将u3d文件嵌入到pdf文件中。

解决方案1：先导出为idtf文件，然后转换为u3d格式，最后嵌入pdf中

步骤一：完成图像的处理（不是我们这里要讲的内容）。

步骤二：将处理的结果导出为IDTF（Intermediate Data Text Format）格式，这是一个用户可读的文件格式。（在linux和windows下均可完成）

# 使用save命令，*为通配符，可将pymol.idtf改成任何你想要的文件名，但是保持idtf为后缀

[runcode width=600px]save pymol.idtf, *[/runcode]

在这里大家如果仔细点的话就会发现Pymol通常会输出类似下面的一句话：

3Daac=20.0, 3Droll=0, 3Dc2c=0 0 1,3Droo=62.45, 3Dcoo=0 0 -62.45

这句话在后面可能会用到，大家可以先把它复制后粘贴到一个文本文件中。（注意，在Pymol中进行复制只能使用快捷键Ctrl-C）

步骤三：将idtf文件转换为u3d文件。

这是关键的一步，需要使用一个叫IDTFConverter的程序。该软件的windows版本我已经放到网盘上了，下载见附件。使用方法如下。

Windows环境：

首先把压缩文件解压，IDTFConverter程序位于解压后的文件夹内的Bin/Win32/Release文件夹内。接下来调出windows的命令提示符窗口，输入以下命令（假设你把文件直接解压在C盘）：

[code=PowerShell width=600px]C:\ U3D_A_061228_5\Bin\Win32\Release\IDTFConverter.exe -input pymol.idtf -output pymol.u3d[/code]

上面的pymol.idtf和pymol.u3d均为假想的文件名。

Linux环境：

Linux环境下没有已编译好的安装文件，所以要使用IDTFConverter的话就只能从源码自己进行编译安装。目前在openSUSE下我已经正常的编译安装并且运行了，而在Ubuntu下虽然也可以编译安装，但是安装后却无法使用，不知是何故。另外，在FreeBSD下测试的话，会直接出现错误而无法完成编译。

下面把编译安装的步骤简单的说一下，大家如果有什么问题到时候可以直接问我：

1. 源码的下载，我已经放在附件中了（见IDTFConverter for linux）。

2. 编译前的准备工作。

你可能需要先安装一下的编译环境：Xorg-dev, libltdl-dev, gcc, gcc-c++, gcc46-c++, libpng14-14,libpng14-devel, libjpeg8, libjpeg8-devel, automake, libtool。（如果大家还发现有其他的需要可以帮我补充，如果在你的linux版本中找不到和上面的名字完全一样的安装文件，大致相同就可以了）

3. 编译安装

如果已经配置好编译环境，那么编译是很快的，一般不会超过十分钟。

#将当前工作目录切换到下：

[code=Bash width=600px]./configure
make
make install[/code]

Mac环境下（注：本人未亲测，参考pymolwiki中方法）
#两步即可完成
[code=Bash width=600px]cmake .
make[/code]
这里不能直接安装到系统中，只能类似于windows中的绿色软件那样直接使用编译过程中生成的可执行文件。
在Mac中IDTFConverter的用法和Windows下完全相同，而在linux下则无需在IDTFConverter前加上路径，因为IDTFConverter已经安装到系统的默认搜索路径中了。

至此，u3d文件已经生成了。

步骤四：把u3d文件嵌入到pdf文件中。

这里有两种可供选择的方法。

① 如果你已经安装了acrobat 7.0或以后的版本，那么你可以很简单的完成这最后一步了。你所需要做的仅仅是打开一个你想插入该3d图像的pdf文件，然后单击工具>交互对象>添加3D。此时你会看到你的鼠标指针发生了变化，你可以单击并拖动形成一个矩形，该矩形就是将嵌入3D图形的范围，然后在弹出的对话框中选择之前生成的u3d文件即可。现在，你可以将该pdf文件放到任何安装有adobe reader的电脑上来查看该3D图形。

② 如果你没有安装acrobat，但是安装有某个版本的TeX（如CTeX），那也没有问题，我们可以利用CTeX中的工具来将u3d对象在编译tex文件的过程中嵌入到pdf中。（在windows和linux下均可完成）

具体操作如下：

把下面的代码复制到文本文件中，并且重命名为pymol.tex（文件名可以改成其他）

[runcode width=600px]\documentclass[a4paper]{article}
\usepackage[3D]{movie15}
\usepackage[UKenglish]{babel}
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
\begin{document}
\title{PyMOL 3D Objects in PDF}
\author{xiaotai}
\maketitle
\begin{center}
\includemovie[
      poster,
      toolbar, %same as `controls'
      label=pymol.ud3
      text=(pymol.u3d),
      3Dlights=CAD,
      % replace the next line with what PyMOL output
      3Daac=20.0, 3Droll=0, 3Dc2c=0 0 1, 3Droo=62.45, 3Dcoo=0 0 -62.45
]{\linewidth}{\linewidth}{pymol.u3d}
\label{ex3d} A PyMOL object embedded in PDF, using U3D data format.
\end{center}
\end{document}[/runcode]

接着用之前Pymol在生成idtf文件时输出的那一行文字替换掉Pymol.tex的相应部分（此处为第16行）。另外，如果你的u3d文件使用了其他的文件名（不是pymol.u3d），请替换掉倒数第四行中的pymol.u3d（其他位置的u3d不替换也没太大的问题）。其他的地方大家也可以酌情修改（如作者，标题等）。

然后再调出命令提示符窗口（假设pymol.tex文件在当前工作目录），输入

[runcode width=600px]pdflatex pymol.tex[/runcode]

可以看到在当前的工作目录生成了一个名为pymol.pdf的文件，这就是我们想要的结果。至于pdf中的文字的修改，就需要去学习一下CTeX，不过我觉得大家如果有空的话可以去尝试一下，这真的是很有用的一个东西。

③ 如果你既没有装acrobat也没有安装CTeX，并且也没有装它们的打算，那可能暂时在windows下就很难这项任务了。

不过也不用担心，因为目前已经有两个比较好的在线编译tex文件的网站，虽然我试了一下可能暂时还不能通过编译tex文件来把u3d嵌入到pdf中，不过鉴于其还在不断的发展和完成，这迟早也是可以做到的。所以，可能再过段时间，我们就可以在线完成这件事情了。

这两个网址为：

ShareLaTex https://www.sharelatex.com/

LaTeXLab http://docs.latexlab.org/

解决方案2：先导出为wrl文件，然后转换为pdf文件。

步骤一：从Pymol中导出wrl文件

[runcode width=600px]save pymol.wrl[/runcode]

步骤二：将wrl文件转换为pdf。

这里要用到的软件为U3D-2-PDF（见附件），然而需要安装的软件还有MeshLab（见附件）、MikTeX（即CTeX的原型，下载地址为http://www.ctex.org/CTeXDownload/，只需下载203M那个最小版本即可）以及.NETFramework 4（一般系统中已经安装了）。

使用方法：把上面这些软件（MeshLab和MikTeX）安装好后，解压U3D-2-PDF压缩文件，双击其中的U3D-2-PDF.exe程序，就可以用图形界面进行操作了，很人性化的设计，还可以调节一些参数。但是，值得说明的一点是，通过这种方法形成的pdf文件中的3d对象颜色可能会与原先的显示有所不同（一般都是灰色）。

一些额外的说明：

不论你使用上面的那种方案，最终能够形成的恐怕也只有Cartoon和Surface两种模型（或其组合）的3d图形，所以大家也不要抱太大的期望，比如要让其在pdf中显示对接的结果可能目前还无法做到，不过至于以后能不能实现就是个未知数了。另外，需要说明的是，将三维的分子的文件导出为idtf和wrl格式并不是Pymol的专利，其实在Jmol中也是可以实现的（使用write命令），并且Jmol还可以将Sphere模型导出为3d图形（这可能是相对于Pymol的一点优势吧）。

另外，附件中的“示例pdf”是到目前位置我发现的可以通过上面的方法做出的3d效果，大家可以作为借鉴。

示例pdf

附件：IDTFConverter for windows IDTFConverter
      IDTFConverter for linux IDTFConverter
      U3D-2-PDF u3d to pdf
      MeshLab meshlab
      示例pdf

3dpdf.pdf (2.14 MB, 下载次数: 180)

唐·鹏 · 发表于 2021-8-15 11:54:30

请教这个如何给模型添加颜色呢？

inhibitor · 发表于 2015-6-1 15:24:57

感谢分享啊

川大-灰太狼 · 发表于 2012-11-1 15:09:11

哈哈相当给力！绝对是有价值的工作，这样pymol可以不需要安装任何插件而被使用到pdf文档中了，一目了然！

西大-song · 发表于 2012-11-1 15:12:07

平时汇报什么的就是想要这种效果，生成视频文件又不能操作，这下好了，顶一个

大工-阿里巴巴 · 发表于 2012-11-1 15:27:09

是不是需要把IDTF文件转化成U3D文件，可惜的就是支持的pdf软件太少了~哈哈~小肽V5啊~~~哈哈

冰晶石 · 发表于 2012-11-1 15:54:43

{:soso_e163:}这样就是为了演示给别人看用pdf播放，如果写成论文，读者是否可以播放呢

中科院-石头 · 发表于 2012-11-1 17:27:34

这份确实不错呀，这样拷贝到别的电脑上，也能播放

江大-大牙兔 · 发表于 2012-11-2 00:44:34

期待小肽的方法总结早日面世！{:soso_e142:}

永在追赶 · 发表于 2012-11-2 08:50:21

看了一下呀，好牛人呀。{:soso_e179:}

飞毛腿 · 发表于 2012-11-4 13:59:36

{:soso_e179:}讲解的真详细，太给力了，以后展示分子方便了许多

SYPHU_me · 发表于 2012-12-8 18:38:43

这个真好，绝对的好

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