将Material Studio的xtd轨迹文件导出为xyz轨迹文件的方法
文/Sobereva  First release: 2012-May-23



Material Studio(MS)的xtd文件包含了原子或者粗理化模拟中的bead的轨迹信息。这是MS的私有格式，为了能将轨迹放到其它程序，比如VMD中做更灵活细致的分析，需要转换为通用轨迹格式。xtd文件内含的实际轨迹信息实际上储存在同目录下的同名的.trj隐藏文件里（二进制文件），一种转换成通用格式的方法是利用MS自带的trj2ascii.exe程序将.trj文件内容转换成普通文本文件，然后再写个程序将其转换成其它轨迹格式。但这样步骤稍微麻烦些。

另一种做法是直接利用MS内部支持的Perl脚本，循环每一帧每一个原子或Bead，将其坐标属性写入到外部文本文件。比如按照常见的xyz坐标格式来写，就可以生成xyz轨迹了，可以被VMD等程序直接载入。

在http://chembytes.wikidot.com/materials-studio上有人提供了现成的这样的Perl脚本将原子轨迹转换成xyz轨迹。我进一步对其进行了修改使之用起来更方便些，另外加入了对周期性体系的支持。脚本如下所示

#!perl
#**********************************************************
#*                                                        *
#*     XTD2XYZ - Convert XTD files into XYZ ormat        *
#*                                                        *
#**********************************************************
# Version: 0.1
# Author: Andrea Minoia
# Date: 08/09/2010
#
# Convert MS trajectory xtd file into xYZ trajectory file.
# Backup of files that are about to be overwritten is managed
# by MS. The most recent file is that with higher index number (N)
# The script has to be in the same directory of the
# structure to modify and the user has to update the
# variable $doc (line 31) according to the name of the
# file containing the trajectory.
# The xmol trajectory is stored in trj.txt file and it is not
# possible to rename the file within MS, nor it is possible to
# automatically export it as xyz or car file. You should manage
# the new trajectory manually for further use (e.g. VMD)
#
# Modificator: Sobereva ()
# Date: 2012-May-23
# The range of the frames to be outputted can be altered by line 49 and 51

use strict;
use MaterialsScript qw(:all);

#open the multiframe trajectory structure file or die
my $doc = $Documents{"./benzene.xtd"};

if (!$doc) {die "no document";}

my $trajectory = $doc->Trajectory;

if ($trajectory->NumFrames>1) {

    print "Found ".$trajectory->NumFrames." frames in the trajectory\n";
    # Open new xmol trajectory file
    my $xmolFile=Documents->New("trj.txt";
   
    #get atoms in the structure
#    my $atoms = $doc->Atoms;
    my $atoms = $doc->DisplayRange->Atoms;
    my ;

    # loops over the frames
    my $framebegin=1;
    my $frameend=$trajectory->NumFrames;
#    my $frameend=10;
    for (my $frame=$framebegin; $frame<=$frameend; ++$frame){
        $trajectory->CurrentFrame = $frame;
        #write header xyz
        $xmolFile->Append(sprintf "%i \n", $Natoms);
        $xmolFile->Append(sprintf "%s %i \n", "Frame",$frame);
        foreach my $atom (@$atoms) {
            # write atom symbol and x-y-z- coordinates
            $xmolFile->Append(sprintf "%s %f  %f  %f \n",$atom->ElementSymbol, $atom->X, $atom->Y, $atom->Z);
        }   
    }
    #close trajectory file
    $xmolFile->Close;
}
else {
    print "The " . $doc->Name . " is not a multiframe trajectory file \n";
}

使用时先将这些内容复制到一个文本文件里，后缀名改为.pl。然后在MS里将这个.pl加入到项目中。要转换哪个目录下的xtd文件就把这pl文件挪到哪个目录中，并且把my $doc = $Documents{"./benzene.xtd"}; 当中的文件名改成要转换的文件名。之后，保持此脚本文件窗口处于激活状态，选tools-scripting-debug（或者直接按F5，或者按工具栏的蓝色三角按钮）就开始对xtd文件进行转换，转换结束后在当前目录下会输出trj.txt文件。将其后缀改为.xyz之后就能被VMD等程序直接读取了。

debug模式对于大体系、帧数较多的轨迹转换起来颇慢，可以用tools-scripting-Run on server模式来运行，这样转换速度明显快得多，trj.txt将会生成到新的目录，当前目录下的其它文件也会被强行复制过去一份。

此脚本默认转换所有帧。如果想转换指定帧数范围，就把my $framebegin=1;和my $frameend=10;改成自定的起止帧号就行了，需要先将my $frameend=10;前面的注释去掉。

如果是周期性体系，那么在MS当中看起来轨迹是什么样转换过去就是什么样。比如，如果在display style-lattice中在某个方向上多显示一个周期，那么转换出的轨迹在相应方向上也会多出一倍原子。Default、In-Cell、Original的显示模式下转换出的原子坐标也会相应地可能有所不同。

上面的这个名为xtd2xyz脚本只能转换全原子模拟的轨迹，如Forcite的xtd轨迹，却不能转换粗理化模拟的轨迹，如Mesocite的以bead描述粒子的xtd轨迹。我将之修改成下面的xtdbead2xyz脚本，专门用来转换粗理化模拟的轨迹（但不能转换全原子的），用法同前。

#!perl
# XTDbead2XYZ - Convert the XTD files containing beads into XYZ format
# Creator: Sobereva ()
# Date:    2012-May-23

use strict;
use MaterialsScript qw(:all);

#open the multiframe trajectory structure file or die
my $doc = $Documents{"./bilayer.xtd"};

if (!$doc) {die "no document";}

my $trajectory = $doc->Trajectory;

if ($trajectory->NumFrames>1) {

    print "Found ".$trajectory->NumFrames." frames in the trajectory\n";
    # Open new xmol trajectory file
    my $xmolFile=Documents->New("trj.txt";
   
    #get atoms in the structure
    my $Beads = $doc->DisplayRange->Beads;
    my ;

    # loops over the frames
    my $framebegin=1;
    my $frameend=$trajectory->NumFrames;
#    my $frameend=10;
    for (my $frame=$framebegin; $frame<=$frameend; ++$frame){
        $trajectory->CurrentFrame = $frame;
        #write header xyz
        $xmolFile->Append(sprintf "%i \n", $NBeads);
        $xmolFile->Append(sprintf "%s %i \n", "Frame",$frame);
        foreach my $Bead (@$Beads) {
            # write atom symbol and x-y-z- coordinates
            $xmolFile->Append(sprintf "%s %f  %f  %f \n",$Bead->Name, $Bead->X, $Bead->Y, $Bead->Z);
        }   
    }
    #close trajectory file
    $xmolFile->Close;
}
else {
    print "The " . $doc->Name . " is not a multiframe trajectory file \n";
}


这两个脚本文件也可以从此处下载：http://dl.dbank.com/c0830hbbpr

MS支持客户/服务器结构，用户即使在本地机器建模并提交计算任务，MS也会遵循这个架构，只是把任务提交给本地服务网关而已。
这个结构没有什么稀奇，但是如果经常提交非本地任务的话，经常会出现异常。比如，客户端中止连接或者网络故障，再次打开客户端，有时会无法成功链接远端服务器，造成不能自动回传计算结果。MS帮助说明用户可以自己手工下载结果文件，没有下载也没有存档的计算结果都位于服务器网关目录下，即your MS installation folder\Gateway\root_default\dsd\jobs\下面，文件夹的名称就是任务描述（通常为系统自动分配）。你可以把整个文件夹复制到你本地机器上，可以用MS打开。
根据计算的模块不同，你可能会看到his或者arc文件，他们都是轨迹记录文件，包含位置，速度以及其他体系性质随时间演化的历史。但是你会发现，MS有的模块不能直接处理这些文件。比如，Forcite模块可以分析很多轨迹文件性质，例如，你想得到体系压强随时间的变化，Forcite可以分析。不幸的是Forcite只支持MS本地轨迹文件格式xtd。 帮助文档说明，Forcite还可以分析his和arc格式，但是即使你激活了当前窗口为his动画窗口，Forcite的分析功能仍然是禁用的。
网上搜索相关信息未果。其实解决办法很简单：
1. 在MS中打开或导入his或arc文件；
2. 点击另存为，把his或arc文件存为MS的xtd格式。如果你把xtd存到和his相同的目录，系统会提示你不能复制关联的his文件。你只要换个目录存储就好了。
3. 把存好的xtd(也许包括his)文件移动到原来his或arc文件所在的目录，以后在MS中打开这个xtd，系统会自动调用相关的his或arc。
4. 在xtd为激活窗口的条件下，打开Forcite分析对话框，你会发现所有的分析功能都激活了。
基本的原理是，MS本地xtd格式实际上是一个XML文档，里面仅规定了分子结构和属性列表，真正的历史信息都在与之同名的his或者arc文件里面。真想不通为什么Accelrys不让所有模块直接支持多种轨迹文件格式，非要xtd做个中介！