ovito中文手册与总结.pdf

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ovito 手册与总结

2014.11.14~11.28

http://ovito.org/manual/index.html

ovito 是 DXA（dislocation extraction algorithm）的升级版？

目录Ⅰ基本介绍Ⅱ常用功能的实现Ⅲ各个面板和功能的详细内容

Ⅰ基本介绍

1.ovito 的设计思想 .......................................................................................................................... 2

2.安装 ............................................................................................................................................... 2

3.有关概念 ....................................................................................................................................... 2

Ⅱ常用功能的实现

1.局部温度的显示和输出 ................................................................................................................ 3

2.显示速度分布轮廓 ....................................................................................................................... 5

3.显示向量 ....................................................................................................................................... 6

4.让粒子半透明 ............................................................................................................................... 6

5.用标记原子显示内部运动 ............................................................................................................ 7

Ⅲ各个面板和功能的详细内容

1.主菜单 ........................................................................................................................................... 7

2.视图窗口 ..................................................................................................................................... 10

3.动画工具条 ................................................................................................................................. 10

4.修正通道及其属性栏.................................................................................................................. 11

4.1 输入板块 Input ................................................................................................................. 12

①External data source 外部数据源： ........................................................................... 12

②Frame sequence 帧序列： ......................................................................................... 12

③LAMMPS dump file 输入文件： ................................................................................. 13

④Simulation cell 模拟盒子： ........................................................................................ 14

⑤Particle type 粒子类型： ........................................................................................... 15

4.2 修正板块 Modification ..................................................................................................... 15

4.2.1 选择类 Selection ............................................................................................................ 18

①Manual selection 手动选择： .................................................................................... 18

②Expression selection 用表达式选择： ....................................................................... 19

③Select particle type 按粒子类型选择： ..................................................................... 21

④Invert selection 反选： ............................................................................................... 21

⑤Clear selection 清除所有选择： ................................................................................ 21

4.2.2 修正处理类 Modification .............................................................................................. 21

①Affine transformation 仿射变换： ............................................................................. 21

②Create bonds 创建化学键： ...................................................................................... 22

③Compute property 计算（新的）粒子属性： .......................................................... 23

④Delete selected particles 删除所选粒子： ................................................................ 24

⑤Freeze property 冻结粒子属性： .............................................................................. 24

⑥Show periodic images 显示周期性图像： ................................................................. 25

⑦Slice 切片： ................................................................................................................ 26

⑧Wrap at periodic boundaries 周期性图像中的挪移： .............................................. 27

4.2.3 颜色处理类 Coloring ..................................................................................................... 28

①Color coding 着色： ................................................................................................... 28

②Assign color 涂色： .................................................................................................... 29

③Ambient occlusion 光线遮蔽： .................................................................................. 29

4.2.4 分析类 Analysis。.......................................................................................................... 30

①Atomic strain 原子应变： .......................................................................................... 30

②Bin and reduce 收集和约化： .................................................................................... 31

③Bond-angle analysis 键-角分析： ............................................................................... 33

④Construct surface mesh 创建表面网格： .................................................................. 33

⑤Displacement vectors 位移矢量： ............................................................................. 33

⑥Centrosymmetry parameter 中心对称参数： ........................................................... 34

⑦Cluster analysis 团簇分析： ....................................................................................... 34

⑧Common neighbor analysis 共近邻分析： ................................................................ 35

⑨Coordination analysis 坐标数： ................................................................................. 36

⑩Histogram 直方图： ................................................................................................... 37

⑪Identify diamond structure 辨认金刚石结构： ........................................................ 38

⑬Voronoi analysis 泰森多边形分析： ......................................................................... 40

⑭Wigner-Seitz defect analysisWS 缺陷分析： ............................................................ 42

4.3 显示板块 Display .............................................................................................................. 42

①盒子的显示： ............................................................................................................. 43

②粒子的显示： ............................................................................................................. 43

5.渲染标签 Render ......................................................................................................................... 44

6.叠层标签和监视程序标签 .......................................................................................................... 48

7.Scripting 脚本编辑 ...................................................................................................................... 48

Ⅰ基本介绍

1.ovito 的设计思想

ovito 意即 the open Visualization tool，可以对分子动力学结果进行显示与分析。它的设

计思想是“修正通道”，从导入的数据出发，经过一个个的“修正”，最终成为想要的显示。

ovito 最重要的功能是显示和分析“单粒子属性”，如单个粒子的位置、速度、应力等，并且

能处理任意数目的属性，包括标量属性、矢量属性和矩阵属性。

**修正通道的大致思路：分析类→修正类→颜色类，选择类可以按需要加于任意位置。

2.安装

windows 系统，下载、解压，双击.exe 即可运行程序。

Linux 系统，下载.tar.gz，解压，在 bin/ovito 目录下运行。

Mac OS X，解压，双击即可。

3.有关概念

此步并不是可有可无的，选为标准属性后，ovito 可以更好地“理解”、处理和显示该属性。

③调整视图方式：

点中 4 个窗口中的一个作为主窗口，此时该窗口的边框由白色变为黄色。

点击窗口左上角的文字，出现选择菜单。第一项 Render Preview，用于预览输出。点击

后，选定窗口将变为输出的样式，默认背景是白色。更改大小，使其在输出范围内。可以同

时预览多个窗口，但只能有一个出窗口（即边框为黄色的窗口）。

图中心处的彩色十字架，为位置标示（position Marker），双击有粒子的区域可以自己定

位它，双击空白区域则重新定位于盒子中心。

鼠标左键+拖动=绕着位置标示中心旋转。

鼠标右键或中键+拖动=平行于当前投影面平移。

滚轮=放大/缩小。

④选择要显示/输出的帧

用窗口下方的工具条选好要渲染的单帧 Frame。再选择主窗口。

⑤选择、修正和着色

在标签栏中，选，即为“修正通道”。从下往上依次为

Input、Modification、Display，注意修正顺序是从下往上的。

把勾去掉可以临时关闭一些修正单元，而可以直接除掉。和可以改变修正

的顺序。**改变顺序时操作不能太快，否则程序会崩溃。

Add Modification→Expression Selection，选择要显示的粒子。

Add Modification→Color coding，在该修正的属性栏中分别选择：Property 为 Kinetic

Energy；Color gradient 为 Rainbow。点 Adjust range，此时 End value 和 Start value 分别为最

大和最小值，根据它们再手动调整两个值，截取想要的值的范围。勾选 Color only selected

particles，仅对选择的粒子着色。由于动能总是≥0，因此将 Start value 设为负数只会影响底

色。

根据体系的不同，选择不同的渲染方式。对大量粒子体系使用遮光器 Ambient occlusion。

对小结构和少量粒子体系用光线追踪渲染器 Tachyon（见后面⑧渲染输出）能获得更好的效

果。二者的区别在于，遮光器是计算每个粒子的照明因子，而 Tachyon 渲染器是对每个输出

像素计算遮光。前者可以近乎实时显示，改善互动窗口的显示，后者不能。

Add Modification→Ambient occlusion，该修正的属性栏中包含三个参数： Shading

intensity：阴影强度越大，则粒子看起来越暗。Number of exposure samples：阴天是均匀地

光照，这里近似为有限个平行光源，它们均匀地分布于体系四周。光源数目越少，计算时间

越短，但影子也越明显（造成不自然）。Render buffer resolution：单个粒子占有的像素数目，

对大量粒子体系，有必要增加该值，以使每个粒子在渲染缓存中至少有一个像素。

**说明**：

ovito 采用 ambient occlusion 算法，多个光源的平行光照射到结构表面。先计算单个光

源下表面粒子接收到的光量，光量与暴露面积（等于在该投影图中所占的像素数）成正比。

最后把所有光源的贡献加和，得到这个粒子的照明因子。输入的颜色属性乘上照明因子，即

得调和后的颜色，它将返回到 Color 属性。为了保证此属性不被别的颜色修正覆盖掉，应将

此修正放到修正通道的最末位置。

⑥添加坐标轴和颜色条

二者均在叠层标签中进行。

Add overlay→Coordinate tripod，即添加三坐标轴图标。点中，下方出现属性栏。Coordinate

tripod 中更改 Offset X 可以对三坐标整体进行水平移动；Coordinate axe 中可以更改三个坐标

轴的颜色、方向，还可以添加第四条轴。

Add overlay→Color legend，即添加颜色条。点中，下方出现 Color legend 的属性栏，

Position 中更改 Offset Y，可以对颜色条整体进行竖直移动。Labels 中 Custom title，输入颜色

所代表的属性名称，确认，即可更新。

⑦调整显示

回到标签，在 Display 中调整显示。

点 Simulation cell，下方出现其属性栏，不选 Render cell，则渲染时主窗口不显示外围的

框形线，此时其他窗口仍显示外框线，但不影响输出；若直接去掉 Display 中 Simulation cell

的勾，则四个窗口全都不显示外框线。

点 Particles，下方出现 Particle display 的栏目。Shading 为明暗模式，有普通 Normal（三

维）和平面 Flat 两种。Rendering quality 为渲染质量，可选低 Low、中 Medium、高 High 和

自动 Automatic 四档（自动与中差不多？）。Shape 有球形 Spherical 和方形 Square。Flat 和

Square 的区别在于，Flat 是把面向观察者的表面抹平，球形变为圆片，方形变为方片；Square

则是立体的方块，不因视角的改变而变。

⑧渲染输出

图片和动画均在渲染标签下完成。帧数与格式并没有直接的关系，可以选多帧输出

多个图片，也可以选一帧输出动画。决定输出动画还是图片的，是保存的格式。

在属性栏中的 Render output 下，点 Choose，弹出对话框。选择 png 或 jpeg 则输出图片

格式（jpeg 压缩算法更好，因此文件小一半多？但是有时坐标架 tripod 有点儿模糊？），选

择 avi 等则输出动画。填写名称，确认后，自动打勾。

在 Output image size 下，点 Presets，更改图片/动画大小（分辨率），也可手工调整 Width

和 Height。

前面⑤中已述，对小体系可用 Tachyon 渲染器，此时点击 Change renderer，将默认的

OpenGL 改为 Tachyon 即可。

最后，点击 Render Active Viewport，即开始渲染，同时出现查看窗口。完成后，文

件夹下查看生产的图片/动画。如果之前没设置文件格式和名称，则不会生成图片/动画。

2.显示速度分布轮廓

Add Modification→Histogram，出现属性栏，在 Property 中选择要计算的属性量。Number

of histogram bins 用于调节横轴的间隔，即直方图的分辨率。以下分别为 20,40,200 时的图。

为了观察局部的分布情况，可以选择横轴的范围。不选 Select particles in range，则默认

是对所有粒子作此图。在 Fix x-axis range 和 Fix y-axis range 中选择要观察的范围，比如 x 填-0.1

到 0.1，y 填 0 到 500，则得到局部放大的图。

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