Top 15 开源3D分子蛋白质建模与渲染软件

如今，WebGL 是一种趋势技术，因为它允许开发人员使用现代浏览器作为客户端来创建复杂的 3D 交互式图形、游戏，而无需安装额外的插件、扩展或软件。 WebGL允许浏览器直接与GPU（图形处理单元）一起工作。

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有多种 JavaScript 框架旨在简化 3D WebGL 应用程序的开发和生产，它们被分类为图形引擎、游戏引擎和图形库。 还有专为虚拟现实 (VR) 和混合现实 (MR) 构建的基于 WebGL 的框架。

这是一项不断进步的技术，现在用于创建基于 3D 网络的游戏、交互式 3D 展示和模拟。 它还用于医学，我们已经介绍了 WebGL 在医疗应用程序中的使用，例如基于 Web 的 DICOM 应用程序（如 Med3Web）和解剖学应用程序。

WebGL 的优点包括：

• 直接从网络浏览器运行
• 现代网络浏览器支持
• 开箱即用，不需要插件、浏览器扩展或其他软件
• 流畅的性能
• 可嵌入网页
• 允许通过远程协作构建应用程序

WebGL 技术已用于支持多种 3D 分子、蛋白质和 DNA/RNA 渲染。 在本文中，我们将介绍15个最受欢迎的针对研究人员和开发人员的3D分子蛋白质建模渲染开源项目。

如果你已经从PyMol等软件中导出了.dae、.obj等3D格式的文件，可以直接使用NSDT 3DConvert这个强大的 在线3D模型预览和转换工具渲染你的分子模型，无需在本机安装任何软件：

https://3dconvert.nsdt.cloud

只需要将你导出的3D模型文件拖放到NSDT 3DConvert的任一个转换面板，例如DAE转GLTF 或 OBJ转GLB ，稍等片刻点击【预览】按钮即可查看渲染结果：

https://3dconvert.nsdt.cloud/conv/to/gltf

你可以用鼠标滚轮缩放，或者拖动鼠标来旋转观察视角，也可以点击【下载】按钮下载目标格式的3D模型文件，例如GLTF、GLB等。

1、LiteMol：3D高分子

LiteMol 是一个 3D 高分子渲染器，它被构建为一个基于 Web 和浏览器的应用程序，它配备了一组开源工具来构建重型库和应用程序，例如 3D 分子数据流和 3D 体积数据流。

LiteMol亮点：

• 与现代浏览器兼容：Google Chrome、Mozilla Firefox 和 Safari。
• 简单的API
• 支持插件开发的模块化架构

LiteMol特性：

• 标准可视化：卡通、曲面、球、棒等。
• 装配体和对称配合。
• 电子密度和 CryoEM 图。
• 与 PDBe API 集成：查看和探索验证和注释数据。
• 与坐标服务器集成：仅下载您感兴趣的结构部分。
• 支持BinaryCIF格式，减少需要多次发送到客户端的数据量。

LiteMol源码：GitHub

2、ChemDoodle

ChemDoodle Web Components 库是一个开源且免费的 HTML5 工具包，用于构建科学的 WebGL 应用程序。 还提供 2D 组件，包括化学结构、草图、光谱、元素周期表、反应等等！

ChemDoodle Web Components 库是一个开源且免费的 HTML5 工具包，用于构建科学的 WebGL 应用程序。 它可以轻松构建 2D 和 3D 静态图形以及交互式图形。 它在所有主要网络浏览器上进行了测试，例如 Google Chrome、Mozilla Firefox、Apple Safari、Microsoft IE/ Edge 和 Opera。

ChemDoodle 配备了功能强大的 3D 编辑器（针对桌面和移动设备进行了优化）、化学草图应用程序以及经过实战考验的 GPL 发布代码。

3、NGL Viewer：分子可视化

NGL Viewer 是一款用于分子可视化的 Web 应用程序。 WebGL 用于以多种表示形式显示蛋白质和 DNA/RNA 等分子。 源代码可以从这里下载。

Ngl 是一个开源 WebGL 分子可视化库，旨在可视化蛋白质和 DNA/RNA 结构。 它提供了一个可嵌入脚本，可以轻松地将图形嵌入到任何基于 HTML5 的网页中。

Ngl 结合了许多图形和库，使开发人员可以轻松构建交互式 3D 分子图形，它使用 Three.js 用于高级 2D/3D 图形的 WebGL JavaScript 框架，以及其他一些库，如解析器、测试框架、虚拟 DOM 操作库 。

Ngl特性：

• 模型和渲染分子结构（mmCIF、PDB、PQR、GRO、SDF、MOL2、MMTF）
• 模型和渲染密度体积（MRC/MAP/CCP4、DX/DXBIN、CUBE、BRIX/DSN6、XPLOR/CNS）
• 鼠标、键盘交互工具
• 坐标轨迹（DCD & PSF、NCTRAJ & PRMTOP、TRR/XTC & TOP、通过 MDSrv 远程访问）

4、GLmol

GLmol 是一个开源 WebGL 查看器项目，允许开发人员和研究人员渲染交互式 3D 分子图形并将其轻松嵌入到任何网页中。 GLmol基于 WebGL 和 JavaScript。

GLmol 显示生物组装、显示晶胞、显示晶体堆积并提供表面计算和可视化。 它是在 LGPL3 和 MIT 许可证的双重许可证下发布的。

5、Speck

Speck 是一款开源 3D 分子渲染器，旨在生成有吸引力的 3D 图表。

Speck特性：

• 环境光遮挡：环境光遮挡比简单的直接照明提供更多有关分子结构的信息
• 像素完美的原子和键：Speck 不是用多边形而是用冒名顶替者渲染原子和键
• 深度感知轮廓：渲染深度感知的原子轮廓。
• 景深
• 混合和匹配渲染选项

Speck源码下载：GitHub

6、HTMD：分子发现编程环境

HTMD 是一个基于 Python 的开源可编程环境，旨在准备、处理、模拟、可视化和分析分子系统。 HTMD 代表（高通量分子动力学）。 它在强大的原子选择语言和 WebGL 和 VMD 集成可视化的支持下，以几行代码提供了简单的分子操作，并具有自动化系统构建功能。 HTMD 为开发人员提供了如何使用和编程的综合指南。

HTMD亮点：

• 适用于复杂结构
• WebGL 支持
• 简单的API
• 简单易学
• 交互工具集

HTMD源码下载：Github

7、Miew – EPAM (Med3Web) 的 3D 分子查看器

Miew 是一款开源 3D 分子查看器，专为分子结构的高级可视化和操作而构建。 它由创建 Med3Web（2D/3D 交互式开源 DICOM 查看器）的同一家公司 (EPAM Systems, Inc) 创建和维护。 它可以作为独立项目运行，也可以作为应用程序的集成部分使用

Miew两点：

• 与 Google Chrome、Mozilla Firefox 兼容
• 多种显示模式
• 交互式查看器

8、iView：蛋白质-配体复合物的交互可视化工具

iView 是一个开源 WebGL 查看器和蛋白质-配体复合物可视化工具，它配备了多种查看工具和显示复杂 3D 蛋白质分子的显示选项，它构建在 GLmol 之上：基于 WebGL 和 Javascript 的 3D 分子查看器， 使用Three.JS 3D WebGL库和特定库来解析和处理分子数据。

iView亮点：

• 加载PDB文件
• 导出为 PNG
• 快捷键支持
• 多种视图和显示选项

9、NGLView

NGLView 是一个 IPython/Jupyter 交互式小部件，它使用 NGLViewer 在 Jupyter 中显示 3D 分子。

10、MolVWR

MolVWR 是一个基于 Babylon.js 的 3D 分子查看器库：WebGL JavaScript 引擎。 它提供了强大的布局来在浏览器中显示和渲染复杂的 3D 分子。 它具有基本的查看工具，并支持图像导出。 JavaScript 开发人员可以轻松扩展它或将其集成到现有应用程序或项目中。

11、MolView：基于 Web 的 3D 分子编辑器

MolView 是一款基于 Web 的在线 3D 分子编辑器，由 WebGL 提供支持。 它提供了 2D/3D 分子结构的编辑器和查看器，以及具有丰富功能的高级编辑器，可以在浏览器中绘制、构建分子结构。 它支持 Android 平板电脑和 iPad 等触摸设备。

在技术方面，MolView 使用不同的引擎和库，并允许用户选择其中之一进行渲染和查看。

MolView亮点：

• 强大的编辑器
• 嵌入代码导出
• 导出静态图像
• 导出 3D 图像
• 导出摩尔文件
• 多引擎和框架

12、Pymol2GlMol

Pymol2GlMol 是一个脚本，用于将 3D 分子场景从 PyMOL 导出到 GLMol，以便在支持 WebGL 的浏览器中工作。

PyMOL 是由 Warren Lyford DeLano 创建的开源分子可视化系统，它是一个用 Python 编写的桌面应用程序，可在 Windows、Mac OSX 和 Linux（Ubuntu、Debian、Fedora、LinuxMint）上运行。 它为分子提供基于代码的可视化。

13、ProteinViewer：WebGL 蛋白质查看器

PV 是一款开源蛋白质分子查看器，它使用 WebGL 在浏览器中渲染复杂的 3D 蛋白质结构，无需安装额外的扩展或插件。 Protein Viewer 基于 BioJS。

该项目已经多年没有更新，也不再维护，但代码作为开源项目发布。

14、BioJS

BioJS 是一个由数百个其他 JavaScript 库组成的框架，为开发人员提供了构建生物信息学应用程序的可用工具。

15、MDsrv：MD 轨迹服务器

MDsrv 是一款基于 Web 的开源工具，旨在通过为非专家提供轻松在线快速访问分子动力学 (MD) 模拟来增强协作研究，它使用 WebGL 在浏览器中渲染 3D 交互式图形。 它是在 MIT 许可下发布的。 MDsrv 包含 RESTful API，这使其成为处理远程数据的首选。

MDsrv亮点：

• 通过自动处理周期性边界条件、居中和叠加，直接有意义地显示原始模拟数据。
• 进一步的动态 MD 轨迹处理（例如，通过过滤帧和/或原子）允许生成可以轻松共享的定制会话。
• 可以将特定的自编写功能（例如“显示/隐藏配体”）添加到自定义会话中。
• MDsrv 可以显示大型分子结构、密度和动画 MD 轨迹，以便在本地网络或互联网上进行交互式探索和协作视觉分析。

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原文链接：15个开源3D分子蛋白质建模软件 — BimAnt