基于Flare3D的DNA分子模拟展示

聂雷华

摘 要：隨着互联网的日益普及和虚拟现实技术的迅猛发展，应用软件模拟实验室，成为一种不可阻挡的趋势。伴随着分子模拟和计算生物学的发展，计算机分子模拟，现在是一个炙手可热的研究方法，已逐步变成与理论研究平行的一种方法。它利用计算机来构造、实现、分析和储存分子模型，提供直观的分子立体图像。随着Flare3D的不断发展，由于该引擎方便的接口和全面的功能，基于Flare3D的3D环境越发的成熟全面、功能强大。文章所描述的就是基于Flare3D的DNA分子模型交互功能，通过ActionScript3.0与Flare3D的结合，创建一个虚拟的实验环境，在该环境中可以实现DNA分子模型的创建、展示。

关键词：Flare3D；DNA分子模拟；展示

1 引言

分子模拟，是上世纪80年代兴起的一种计算机辅助实验技术，是指利用理论方法与计算技术，模拟或仿真分子运动的微观行为，通过以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为，进而模拟分子体系的各种物理化学性质，广泛的应用于计算化学，计算生物学，材料科学领域，小至单个化学分子，大至复杂生物体系或材料体系都可以是它用来研个小的对象。其研究成果可以用于教学方面，对于DNA分子的介绍和认识，以及对DNA分子结构的深入了解都有所帮助，可以免去制作实体模型的过程，降低成本，还可以模拟一些简单的实验，从而能减少在实验室中进行真实实验所带来的时间长、成本高、危险大等问题。

2 相关研究工作综述

Flare3D 是一个可以创建基于Adobe Flash 的交互式3D内容的平台。它具有强大的渲染引擎和直观的集成开发环境，是一款功能强大的3D引擎。Flare3D具有强大的类库，里面的功能非常全面，同时再配合上它与3DS MAX的完美结合，足以让我们创建一个完美的三维空间。Flash作为普及率最高的平台，短小精悍，能够在各种浏览器、操作系统和移动设备上使用，功能强大，兼容性高。Flash被称为是“最具灵活性的前台”，ActionScript是Adobe的Flash平台的官方编程语言，用于为Web、移动设备和桌面计算机创建内容和应用程序，可以被许多不同的制作者用于许多不同的途径。利用Flare3D为Flash创建的内容无需任何额外的插件，可直接通过Flash呈现出来。而且Flare3D可以与ActionScript3.0完全结合，所以通过Flare3D创建的基于Flash的场景及3D内容，可以在ActionScript3.0的协调下，契合而便捷的通过网络展现在用户面前。

3 本文的技术路线

首先要为其提供一个可以呈现对象并对目标可以实施操作的一个3D舞台。通过SWF创建3D场景，然后在其中用private var scene：Scene3D；创建一个作为我们所有对象的基本容器。有了舞台之后就开始考虑模型了。Flare3D可以与3DS MAX很好的结合做出非常逼真的模型，可以将两者的优势最大化。在这里我们只用3DS MAX做好几个常用的基本模型，然后通过Flare3D将其组合起来形成DNA分子。做好的这些模型以.f3d的形式存在数据库里，使用时只需要在需要之时通过简单的代码将其加载到舞台中即可。Var singleBase：Pivot3D=scene.addChildFromFile（“singleBase.f3d”）；

basePair模型为我们创建DNA分子的基本元素，通过对该元素的按坐标加载可以构建出一个完整的DNA链段。首先我们要选择坐标，此坐标原点即为分子最低层碱基对的中心位置，以此点为中心向上延伸并旋转从而构建出DNA分子。加载了碱基对元素，并设置了其坐标以及角度，并将它添加到舞台中从而可以显示出来。Position为对象的坐标原点，也就是对象的几何中心所在的位置。在确定了整个DNA分子的坐标原点（也就是第一个碱基对的坐标原点）之后，后面每个新加载的碱基对都是在原基础上上升15个坐标，即Z轴坐标值增加15，同时Rotate为目标的旋转角度，rotateY说明目标是围绕Y轴旋转15度。为所有的碱基对元素设置一个整体CONTAINER容器，使其可以作为一个整体响应操作之后，就可以进行下一步的展示工作了。

在舞台中已经有了对象，想要让对象通过旋转的方式将结构呈现给用户时，可以为其添加一个舞台绕指定轴旋转的功能：

var _parent：Pivot3D = new Pivot3D（）；

camera.parent = this._parent；

if（Input3D.keyDown（Input3D.R））_parent.rotateY（1）；

如此设置之后，若想要展示分子的结构，只需按住R键，整个场景便会围绕Y轴以每秒一度的速度旋转。

4 结束语

本文提出了一种基于Flare3D的DNA分子的模型模拟以及展示的功能，用于创建3D的DNA分子模型，并将其以旋转的形式展现给用户。可用于教学中对于DNA分子机构更深刻的理解和认识。在此研究基础上，可以为模型添加更多互动功能从而达到模拟实验室的功能，使得研究可以更全面的为科研工作提供便利。

参考文献

[1]付伟忠，张运陶，程正军.基于Flash的无机晶体模型程序编制及其应用[J].西华师范大学学报，2009，30（2）：169-174.

[2]崔波，王艳华.用flash制作三维分子模型[J].计算机与应用化学，2004，（4）：623-626.

[3]李昌国，朱福全，杨宇科.基于WEB的三维虚拟分子实验室的设计与实现[J].计算机应用与软件，2011，28（8）：173-176.

[4]an open-source Java viewer for chemical structures in 3D： http：//jmol.sourceforge.net/.