Chemische Visualisierung
im Internet
Wolf-Dietrich Ihlenfeldt
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Computer-Chemie-Centrum
Institut für Organisch...
Visualisierungspipeline
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Mapping-Klassifikation
3D

Volume Rend.
Isoflächen

Strömungslinie
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Forschungsziele im SPP V3D2
• Visualisierung im Internet
– welche 3D Graphik APIs (VRML, Java3D, ...) ?
– effiziente Nutzu...
Ergebnisse
Realzeit-Interaktion erfordert lokale Verarbeitung
verlagere möglichst viel Funktionalität in den Client
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PROLET (PROgressive isosurface appLET)
• Isoflächenextraktion aus extrem großen 3D Skalardatensätzen
• Kompression und hie...
PROLET (cont.)
• Integration mit Molekülgeometrie

• Semitransparente Flächen
• Focus-gesteuerte Verfeinerung
• Geometriek...
VVV (VRML Volume Viewer)
Volume Rendering:
– semitransparente Darstellung des Volumens
– Merkmale mit Farbe und Transparen...
VVV (cont.)

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VRML Creator für Chemische Strukturen

Darstellungsvarianten
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ORBVIS (ORBital VISualisierung)

Editor
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Orbital-Auswahl
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Molekülorbital von Benzol
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Anwendung in digitalen Dokumenten

Dissertation Online
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VRML-Szene

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Ausblick - Informationsvisualisierung
Datenbank-Visualisierung (NCI in vitro anticancer screening program)

© Ihlenfeldt, ...
Suche nach neuen Cancerostatika
• Zusammenhang zwischen Struktur und Wirkung

Protein-Wirkstoff-Komplex *

Strukturüberlag...
Ergebnis einer Suchanfrage (NCIDTP-Demo)

SubstrukturSuche

© Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel

DFG SPP V3D2 Workshop 25.0...
Fokussierung des Suchergebnis
• Ermittlung einer möglichen Wirkstruktur (Brustkrebs)

© Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel

...
Darstellungsvarianten
• Wirkung von cis-Platin-Derivaten auf Leukämiezellen

absolute Wirkung
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• ChemVis-Projekt-Homepage:
– http://www2.ccc.uni-erlangen.de/projects/ChemVis/
• PROLET:
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Chemische Visualisierung im Internet

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V3D2 Workshop 1999, Frankfurt, February 1999
Strategic DFG research initiative "V3D2" ("Distributed Processing and Exchange of Digital Documents")

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Chemische Visualisierung im Internet

  1. 1. Chemische Visualisierung im Internet Wolf-Dietrich Ihlenfeldt Frank Oellien Computer-Chemie-Centrum Institut für Organische Chemie Thomas Ertl Klaus Engel Lehrstuhl für Graphische Datenverarbeitung Institut für Mathematische Maschinen und Datenverarbeitung (IMMD IX) Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  2. 2. Visualisierungspipeline Visualisierungspipeline Mapping-Klassifikation 3D Volume Rend. Isoflächen Strömungslinie Topologie Glyphs Icons 2D Höhenfelder Farbkodierung Vektorpfeile LIC Attribute Symbole Vektor Tensor/MV 1D Skalar je nach Gittertypen Skalarfelder kartesisch Medizinische Visualisierung © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel verschiedene Algorithmen Vektorfelder Bäume, Graphen un/strukturiert Tabellen StrömungsInformationsvisualisierung visualisierung DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  3. 3. Forschungsziele im SPP V3D2 • Visualisierung im Internet – welche 3D Graphik APIs (VRML, Java3D, ...) ? – effiziente Nutzung lokaler Graphikhardware ? – 3D Interaktion, dynamische Szenen, Parameteränderung – Client/Server-Schnittstelle im Datanminimum der Vis.-Pipeline ? – verteilte und progressive Algorithmen • Anwendung in der Chemie – Molekülstrukturen ( komplexe Geometrie + Attribute) – 3D Skalarfelder ( VolVis) Isoflächen und direktes Volume Rendering (semitransparent) – Reaktions-/Struktur-Datenbanken ( InfoVis) • Digital Libraries – Aufbau von zentralen Visualisierungsdiensten – interaktive Publikationen – Aus- und Weiterbildung © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  4. 4. Ergebnisse Realzeit-Interaktion erfordert lokale Verarbeitung verlagere möglichst viel Funktionalität in den Client • Typische Architektur Client Server ermöglicht High-End-Anwendungen am PC bei mittlerer Datengröße • 3D APIs: VRML 97/EAI – heterogen verfügbar – teilweise unstabil und langsam – wenig Rendering-Kontrolle © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel Java3D – wenig Plattformen – noch Performanz-Probleme – viele Graphikoptionen DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  5. 5. PROLET (PROgressive isosurface appLET) • Isoflächenextraktion aus extrem großen 3D Skalardatensätzen • Kompression und hierachische Repräsentation am Server • Progressive Generierung und Übertragung der Flächengeometrie © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  6. 6. PROLET (cont.) • Integration mit Molekülgeometrie • Semitransparente Flächen • Focus-gesteuerte Verfeinerung • Geometriekompression HOMO-Orbital 1.1-Difluorpropen-2 © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel Isotroper Anteil des NMR Abschirmungs-Tensors DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  7. 7. VVV (VRML Volume Viewer) Volume Rendering: – semitransparente Darstellung des Volumens – Merkmale mit Farbe und Transparenz Verfahren: – Software-Raycasting – Spezialhardware – Textur-basiert VRML: – nur 2D-Texturen – Stapel orthogonaler Schichten – neue Transferfunktionen erfordern neue Textur-Stapel – zusätzliche Schichtdarstellung © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  8. 8. VVV (cont.) © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  9. 9. VRML Creator für Chemische Strukturen Darstellungsvarianten © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  10. 10. ORBVIS (ORBital VISualisierung) Editor © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel Orbital-Auswahl DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  11. 11. ORBVIS (cont.) Molekülorbital von Benzol © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  12. 12. Anwendung in digitalen Dokumenten Dissertation Online © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel HTML-Formular VRML-Szene DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  13. 13. Ausblick - Informationsvisualisierung Datenbank-Visualisierung (NCI in vitro anticancer screening program) © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  14. 14. Suche nach neuen Cancerostatika • Zusammenhang zwischen Struktur und Wirkung Protein-Wirkstoff-Komplex * Strukturüberlagerung * (* aus H.-J. Böhm, G. Klebe, H. Kubinyi, “Wirkstoffdesign”, Spektrum Verlag, 1996, S. 329, 330) © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  15. 15. Ergebnis einer Suchanfrage (NCIDTP-Demo) SubstrukturSuche © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  16. 16. Fokussierung des Suchergebnis • Ermittlung einer möglichen Wirkstruktur (Brustkrebs) © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  17. 17. Darstellungsvarianten • Wirkung von cis-Platin-Derivaten auf Leukämiezellen absolute Wirkung © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel relative Wirkung DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999
  18. 18. • ChemVis-Projekt-Homepage: – http://www2.ccc.uni-erlangen.de/projects/ChemVis/ • PROLET: – http://www9.informatik.uni-erlangen.de/eng/research/prolet/ • OrbVis: – http://www2.ccc.uni-erlangen.de/services/orbital/ • VRML Creator for Chemical Structures: – http://www2.ccc.uni-erlangen.de/services/vrmlcreator/ • VRML Volume Visualization Tool: – http://www9.informatik.uni-erlangen.de/Persons/Engel/vvv/ • NCI-DTP-Demo (InfoVis): – http://www2.ccc.uni-erlangen.de/services/ncidtp/ © Ihlenfeldt, Ertl, Oellien, Engel DFG SPP V3D2 Workshop 25.02.1999

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