Векторная графика очень удобна для иллюстраций. Молекулы состоят из атомов соединённых связями. Хочется, чтобы операции редактирования рисунка химической структуры осуществлялись согласно физическому устройству молекул: выделил атом, перенес его, повернул фрагмент молекулы, подписал… Практически все визуализаторы атомных структур экспортируют вид в растр, что усложняет подготовку иллюстраций. В этой заметке я расскажу о способе отрисовки 3D структур в векторном формате, а также о том, как в этом поможет язык PostScript.
Достаточно много программ умеют экспортировать структуру в векторную графику: SVG, PDF, EPS. Однако, часто это сделано лишь формально - полученные изображения состоят из множества примитивов, разобрать их по атомам и связям практически невозможно. Размер такого векторного файла тоже большой, словом, беда. Из множества молекулярных конструкторов лишь два удовлетворяют по качеству кода векторной картинки: GaussView и Molden. Последняя программа доступна всем желающим, так что примеры построены с её помощью, тем не менее, все приведенные ниже рецепты применимы (с некоторыми модификациями) и к векторным иллюстрациям сделанными программой GaussView. Итак, Molden!
Открываем файл со структурой, сохраняем в PostScript.
PostScript
В файле видим человеческий текст:
%!PS-Adobe-2.0 EPSF-2.0
%%Title: Molden
%%For: Schaft
%%Creator: Drs G Schaftenaar
%%DocumentFonts: Courier
%%Pages (atend)
%%BoundingBox: 0 0 612 792
%%EndComments
%
%###### User Preferences ############
%
%---- SIZE AND ORIENTATION OF THE PLOT ---
%
/size { 0.24 } def
%---- These number can be negative -------
/originx { 39.0 } def
/originy { 753.0 } def
/angle { -90.0 } def
%For Portrait use
%/originx { 40.0 } def
%/originy { 240.0 } def
%/angle { 0.0 } def
%and BoundingBox: 25 255 535 765
За отрисовку сфер-атомов отвечает процедура \doatom
, за стержни - \dorod
. Сначала отключим вывод логотипа Molden.
%---- Include Tabel & Logo, Fontsize -----
/tabel {true} def
/titleandlogo {true} def % ставим здесь false!
Без дальнейших модификаций рисунок будет таким, 4082 графических примитива. Несколько неудобно.
Число примитивов можно значительно сократить небольшой правкой.
%---- SET BOND RENDERING: ---------------
%---- shadedrod, whiterod, blackrod -----
%
/doatom { dosketchysmoothatom } def
/dorod { sketchyshadedrod } def
%
% облегченные версии (меньше примитивов)
/dosketchysmoothatom % вместо прежнего doatom
{ gsave
rx ry translate
90 -15 1 % вместо прежнего цикла 90 1 1 - это единственное изменение
{ gsave
dup cos hue exch satu exch sethsbcolor sin dup scale
newpath
0 0 rad 0 360 arc
closepath fill grestore } for
grestore } def
/sketchyshadedrod
{ gsave
x1 y1 translate
x2 x1 neg add
y2 y1 neg add
{atan neg rotate} stopped not {
85 -15 0 % вместо 87 -3 0 - это единственное изменение
{dup
gsave
newpath
cos 1.0 cosb 0.5 mul neg add mul
hue exch satu exch sethsbcolor
sin 1.0 scale
1 cosb scale
0 0 hd 0 180 arcn
x2 x1 neg add dup mul
y2 y1 neg add dup mul
add sqrt
0 cosb eq {/cosb 1.0 def} if 0 exch cosb div translate
0 0 hd 180 360 arc
closepath fill
grestore } for
} if
grestore } def
Пойдем дальше и напишем на сей раз свои собственные процедуры!
/doatom { docirclecoloratom } def
/dorod { dostick } def
% ширина связи, цвет её линии, толщина штриха
/stickwidth {16} def
/stickgreycolor {0} def
/strokelinewidth {4} def
/docirclecoloratom
{ gsave
strokelinewidth setlinewidth
rx ry translate
newpath 0 0 rad 0 360 arc closepath
gsave
hue satu 1.0 sethsbcolor fill
grestore
stroke
0 0 rad 0.75 mul -60 0 arc
stroke
grestore
} def
% процедура dostick уже создана Molden
Этот код произведет такую картинку:
Это очень простой рисунок, легковесный. Каждый атом - 3 примитива. Окружность, окрашенный круг, дуга. Связь - одна линия. Легко разобрать на запчасти и сделать всё что угодно.
/docircleatom
{ gsave
strokelinewidth setlinewidth
rx ry translate
newpath 0 0 rad 0 360 arc closepath
gsave
1 setgray fill
grestore
stroke
gsave
1.00 0.55 scale
0 0 rad 0 180 arc
stroke
grestore
0.55 1.00 scale
0 0 rad -90 90 arcn
stroke
grestore
} def
Этот код радикально сведет рисунок к черному и белому. Как в старых книгах.
Заключение
PostScript удивительно хорош в создании иллюстраций. Он лёгок в освоении. В этой заметке я привёл способ как сделать простые, но подчас очень и очень нужные вещи при подготовке публикации или постера на конференцию. Однако, можно пойти дальше! Очень рекомендую книгу Mathematical Illustrations.
zoldaten
Это все только, чтобы нарисовать или можно производить какие-либо вычисления? расстояния, например, измерять или пути строить?