Virtual Reality Modeling Language (VRML)と分子模型教材の開発
広島大学理学部化学科 吉田 弘
e-mail: yoshida@chem.sci.hiroshima-u.ac.jphttp://vbl01.chem.sci.hiroshima-u.ac.jp/yoshida/
(1997/11/3)
「化学教育ジャーナル (CEJ)」創刊号/採録番号1-7/1997年11月4日受理
(1997/11/3)
第４章 より本格的な分子グラフィックスへ - MOLDA for Windowsの利用 -
Protein Data Bank (PDB)のデータをVRMLに変換するためのコンバータを提供している。その他、主に生体関連分子を中心としたVRMLでのデータ集が蓄積されている。最近、VRML2.0を用いた分子振動のアニメーションのサンプルも提供しており注目される。
他のVRMLサイトへのリンク集やVRML2.0によるサンプルもある。
結晶構造をVRMLで表示するサイト。WWW上またはダウンロードしてオフラインで結晶構造をVRMLに変換することが可能。
次に示すのが、"Hello World"を出力するためのVRMLによる記述であり、適当なエディタ（Windowsだったらメモ帳など）で書く
#VRML V1.0 ascii
AsciiText {
string "Hello World !"
spacing 1
justification CENTER
width 0
}
|
これは見ただけで何をやっているのか見当がつくと思う（VRML1.0で書かれていることを指定するために、最初の行に "#VRML V1.0 ascii" を書く）。
VRMLで記述し作成したファイルを*.wrlの拡張子でセーブする（ここでは、sample1.wrlという名前にする）。
WWWブラウザを起動しOpen Fileでファイル名sample1.wrlを指定する（うまく表示されない場合は、VRMLビューワがplug-inされているかどうか確認する）。
ここをクリックするとsample1.wrlが３Ｄ表示される。インターネット上で公開する場合に注意しなければならないことは、httpサーバーのMIME Typeのマッピングに*.wrlも追加しないといけない点である。
次に示すのが、半径２の"球"を出力するためのVRMLによる記述である。
#VRML V1.0 ascii
Sphere { radius 2 }
|
あまりにも簡単に描けてしまう（ここをクリック）
球が描けるようになったところで次にやりたいことは、できた球に色をつけることであろう。次に示すのは赤色の球を描くための方法である。
#VRML V1.0 ascii
Material { diffuseColor 1 0 0 }
Sphere { radius 2 }
|
diffuseColorの次にくる３つの数値(1 0 0)はRGBに対応する(HTMLで背景色を指定するとき<BODY bgcolor="#ff0000"...>などと使っている人にはなじみがあると思う）（ここをクリック）。
その他、色や輝度などさまざまな指定方法がある。次にその例を示すので、パラメータの値をいろいろ変化させて試していただきたい（ここをクリック）。
#VRML V1.0 ascii
Material { specularColor 1 0 0
ambientColor 0.9 0 0
specularColor 0 0 0
emissiveColor 0 1 0
shininess 1
transparency 0
}
Sphere { radius 2 }
|
好きな色の球が描けるようになったところで、次はその球を好きな位置に移動させたい（そうしないと分子の絵は描けない）。移動させるためには次のようにする。
#VRML V1.0 ascii
Material { diffuseColor 1 0 0 }
Sphere { radius 2 }
Transform { translation 2 3 0 }
Sphere { radius 2 }
|
最初に描かれた球から(2,3,0)だけ離れた位置にもう一つ球が描かれる（ここをクリック）。
#VRML V1.0 ascii
Separator {
Material { diffuseColor 0.1 0.1 0.1 }
Translation { translation 0.00000000 0.00000000 0.00000000 }
Sphere { radius 1.6}
}
Separator {
Material { diffuseColor 0.6 0.6 0.6 }
Translation { translation -0.89013930 -0.62908830 0.00000000 }
Sphere { radius 1.1}
}
Separator {
Material { diffuseColor 0.6 0.6 0.6 }
Translation { translation 0.00000000 0.62908830 -0.89013930 }
Sphere { radius 1.1}
}
Separator {
Material { diffuseColor 0.6 0.6 0.6 }
Translation { translation 0.00000000 0.62908830 0.89013930 }
Sphere { radius 1.1}
}
Separator {
Material { diffuseColor 0.6 0.6 0.6 }
Translation { translation 0.89013930 -0.62908830 0.00000000 }
Sphere { radius 1.1}
}
|
ここで新しくSeparatorという構文が現れているが、これは、Separator{}で命令を閉じさせたいからである。もし、Separatorで各原子を分離しなければ、最初の原子からの命令の履歴が残ることになる。（ここをクリック）。Separator等のノードの定義とUSEを用いた再利用について次に説明する。
#VRML V1.0 ascii
Separator {
Translation { translation 0.00000000 0.00000000 0.00000000 }
DEF Carbon Separator {
Material { diffuseColor 0.1 0.1 0.1 }
Sphere { radius 1.6}
}
}
Separator {
Translation { translation -0.89013930 -0.62908830 0.00000000 }
DEF Hydrogen Separator {
Material { diffuseColor 0.6 0.6 0.6 }
Sphere { radius 1.1}
}
}
Separator {
Translation { translation 0.00000000 0.62908830 -0.89013930 }
USE Hydrogen
}
Separator {
Translation { translation 0.00000000 0.62908830 0.89013930 }
USE Hydrogen
}
Separator {
Translation { translation 0.89013930 -0.62908830 0.00000000 }
USE Hydrogen
}
|
これは、最初にDEF文で、各元素の色と大きさを設定する部分に名前を定義し、実際に直交座標に原子を配置した後、USE文を用いてその原子がもつ特性を呼び出している。このようにしておけば、将来、各元素の色や大きさを１個所を変更するだけですむ。
（１）原子の種類によりvan der Waals半径を変える。
（２）原子の色や表面の光りぐあいを細かく設定する。
（３）球棒模型図など他の種類の模型図も描けるようにする。
以上のようなことを手作業で行うことは極めて面倒である。そこで、ここでは、Windows95上で分子模型を構築し、そのデータを自動的にVRMLに変換する機能をもつMOLDA for Windowsを開発したので紹介する。なお、MOLDA for WindowsはMOLDA Home Page(http://vbl01.chem.sci.hiroshima-u.ac.jp/molda-j/molda.htm)よりフリーにダウンロード可能であり、より詳細な解説はそのページよりなされている。
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