在Chimera中用不同的顏色顯示不同的等值面
注：ChimeraX是Chimera的后繼版，顯示效果有了顯著提升，而且界面更友好。我專門錄了ChimeraX繪制本文所示圖像的演示視頻，看https://www.bilibili.com/video/av85684420或 https://youtu.be/vC48iEB8PwI。
在Chimera中用不同的顏色顯示不同的等值面
文/Sobereva @北京科音 2012-Nov-21
在一些文獻的格點數據的等值面圖中，會對不同的等值面使用不同顏色來顯示以作區分。比如電子定域化函數(ELF)的等值面圖，一些文獻會將孤對區域、共價鍵區域、內核區域的等值面以不同的顏色表示，看起來會很清楚。最近有數人問我怎么做這樣的圖，這里就簡單談談。
能載入cube文件并作等值面圖的軟件多如牛毛，如GaussView、Multiwfn、Chemcraft、VMD、Molekel等等，但是它們都沒法直接指定哪個等值面用哪種顏色顯示。一些更高級、專業的體數據顯示軟件雖然允許自行指定，但是要么收費、要么程序比較大、要么不直接支持cube文件。化學領域的可視化軟件中最方便的能自定義特定等值面顏色的是Chimera。此軟件可在此處免費下載：http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/。筆者用的是1.6.2版，windows-64bit版大小是75MB。下面以Multiwfn 2.6生成的乙酸的ELF的cube文件為例介紹下操作過程，計算時格點設定用的是high quality grid（約1728000個點）。
啟動Chimera，file-open，file type選all (guess type)，先選擇乙酸對應的結構文件（支持很多格式，如pdb格式），然后畫面上出現了乙酸的結構。為了避免分子結構妨礙等值面觀看，這里用細線來顯示結構，即Actions-Atoms/Bonds-wire，然后選Actions-Atoms/Bonds-wire width-5。
然后再次選file-open，選擇相應的乙酸ELF的cube文件，等值面馬上就顯示出來了，同時出現一個Volume Viewer窗口。窗口中有個很長的方框，里面表現的是各個函數值區域的格點的量，那個豎條的位置對應的是當前等值面對應的函數值。點一下這個豎條來激活這個等值面，由于我們要繪制的是ELF=0.83的等值面，故在Volume Viewer窗口的level框里輸入0.83（或拉動豎條到恰當的位置），然后回車。由于這個格點文件格點數較多，程序為了顯示比較快而默認將Step值設為了2，相當于2*2*2=8個格點縮減為1個格點來表示。然而我們想讓圖像顯示得更細膩，故將Step值設為1。我們將純綠色作為此等值面圖的基本色彩，于是點Color右邊的框，把G拉到最右邊，R、B拉到最左邊，然后點close。目前Volume Viewer窗口如下圖所示
在Volume Viewer窗口里選tools-measure and color blobs。新窗口中，在Use mouse右邊的方塊中可以選擇以何種操作來選擇blob（在Chimera中，一個個不相連的等值面被稱為blob）。button 1、2、3對應于鼠標左鍵、中鍵、右鍵。默認的是ctrl button 3，也就是說按住ctrl然后點擊鼠標右鍵就可以選擇blob了。我們打算將氧的孤對電子對應的blob設為青色，于是點擊Color blob選項右邊的色彩框，把R拉到最小，G和B拉到最大。之后在等值面圖上按住ctrl并用鼠標右鍵點擊孤對電子區域的blob，顏色立刻生效了。類似地，把內核區域的blob設為藍色，C-O、C-C區域的blob設為桔黃色，結果如下所示，對應不同特征的ELF域區分得很清楚。
注意，一旦修改等值面函數值、對格點數據進行操作，或者更改某些顯示方式，自己設定的各個blob的著色方式就會失效，而全都恢復為基本色彩。
Chimera默認開啟了depth cueing效果，會使靠后方的等值面略暗。想關閉depth cueing的話，可以在主窗口選Tools-Viewing Controls-Effects，然后取消depth cueing。
如果想讓等值面透明，主窗口菜單選擇Actions-Surface-transparency-40%。如果讓背景變為白色，選擇Actions-Color-all options-background，然后點White框。
順帶一提，Chimera在顯示等值面方面其實很靈活很強大，有很多其它軟件不具備的功能。在Volume Viewer窗口中選Features，會看到一大堆選項，選哪個就會在Volume Viewer窗口中出現對應的一些選項，利用這些選項可以實現很多特殊目的、對圖像做精細調整。而在Tools當中有很多其它有用的工具，例如用Volume Eraser可以抹掉當前等值面中的指定一塊區域；利用Measure Volume and Area可以得到指定的blob的體積和面積。建議有空時自行玩弄。
另外要強調一下，ELF、LOL的basin（盆）和domain（域）的概念并不相同。域是指等值面包圍的區域，本文的例子作的是數值為0.83的ELF定域化域的圖像。盆是指的由ELF的零通量面劃分的區域，每個盆里面有個ELF極大點，所有的盆加和在一起就是整個分子的空間。雖然可以用面來表示盆對應的區域，但是這個面上各個位置的函數值一般并不相同，所以盆是不能用等值面來表現的，等值面展現的也不是盆。所以切勿把此例的圖說成是ELF盆的圖形。