Top 15 开源3D分子蛋白质建模与渲染软件

news2025/2/26 22:26:05

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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推荐：用 NSDT编辑器 快速搭建可编程3D场景

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：
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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：
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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。

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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！

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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。

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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。

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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。
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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
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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。

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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。

原文链接：15个开源3D分子蛋白质建模软件 — BimAnt

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