Drishti and Amira – different visualizations exemplified by the early Cambrian Chengjiang arthropod Leanchoilia illecebrosa from China
Plain Language Abstract
Virtual paleontology, a field using computer programs to study ancient arthropods, is shedding light on the shape of creatures that lived around 518 million years ago in China. Two software tools, Drishti and Amira, have been pivotal in revealing hidden features within fossils from the early Cambrian Chengjiang biota. Our study compares these programs to understand their strengths and challenges in creating visual representations. To make this comparison, we focused on a well-studied arthropod called Leanchoilia illecebrosa. We explored various ways both programs can display the arthropod’s morphology, such as volume rendering, surface rendering, and isosurface rendering. We also demonstrated specific operations like slicing and direct volumetric modifications in each program. Our results show that Drishti is particularly good at volume visualization, creating realistic and lifelike graphical representations. On the other hand, Amira stands out in rapidly generating surface models, which can be used as meshes for detailed 3D analyses.
Both programs are effective for analyzing fossils preserved in pyrite, offering diverse ways to visualize their morphology. However, it’s crucial to understand that each program has its own strengths and limitations. This study aims to help researchers choose the most suitable tool for their specific scientific goals by exploring and presenting the unique features of Drishti and Amira.
In summary, virtual paleontology, powered by programs like Drishti and Amira, is revolutionizing our understanding of ancient arthropods. Through a detailed comparison using a well-known arthropod as a model, we have identified the specific strengths of each program. This information is essential for researchers seeking the most appropriate tool for their investigations into the fascinating world of prehistoric life.
Arabic
in progress
Translator: Ahmed Awad Abdelhady
Chinese
Drishti 和 Amira – 由中国早寒武纪 Chengjiang 节肢动物 Leanchoilia illecebrosa 例证的不同可视化
虚拟古生物学在阐明古代节肢动物的形态方面发挥着关键作用。自2015年以来，开源体积渲染软件 Drishti 被用于揭示保存于早寒武纪 Chengjiang 生物群中的化石中隐藏的形态特征，这些化石大约有5.18亿年的历史，位于中国西南部。另一个程序 Amira 也成为此类研究的强大工具。在本研究中，我们对这两个程序进行了比较分析，以全面评估它们在可视化模式及相关挑战方面的技术能力。
我们选择了 extensively 研究的巨节肢动物 Leanchoilia illecebrosa 作为模型物种，并演示了如何在每个程序中实现各种渲染选项，包括体积渲染、表面渲染和等值面渲染。此外，我们展示了特定操作的视觉结果，例如切片（使用裁剪平面和正交切片）以及直接的体积修改（MOP carve 和 paint）。我们的研究结果表明，Drishti 在体积可视化方面表现出色，因为它能够生成逼真和有机的图形表示。相比之下，Amira 提供了快速生成（等值）表面模型的能力，这些模型可以作为后续3D模型分析的网格。
这两个程序都适合用于分析黄铁矿化石，并能够描绘多样的形态可视化。然而，重要的是要注意，每个程序都有其自身的优缺点。这项比较研究旨在探索这些特性，并为研究人员提供有价值的资源，以选择最适合其特定科学目的的工具。
关键词：节肢动物；虚拟古生物学；Leanchoilia；比较；寒武纪；形态
Translator: Authors
Deutsche Zusammenfassung
Drishti und Amira – verschiedene Visualisierungsmöglichkeiten der beiden Programme am Beispiel des frühen kambrischen Chengjiang-Arthropoden Leanchoilia illecebrosa aus China
Die virtuelle Paläontologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufklärung der Morphologie urzeitlicher Arthropoden. Seit 2015 wird die Open-Source-Volume rendering Software Drishti eingesetzt, um verborgene morphologische Merkmale zu enthüllen, die in Fossilien aus der frühen kambrischen Chengjiang-Biota, die etwa 518 Millionen Jahre alt sind und sich im Südwesten Chinas befinden, erhalten sind. Ein weiteres Programm, Amira, hat sich ebenso als leistungsfähiges Werkzeug für solche Untersuchungen herausgestellt. In dieser Studie führen wir eine vergleichende Analyse beider Programme durch, um ihre technischen Fähigkeiten hinsichtlich der Visualisierungsmodi und der damit verbundenen Herausforderungen umfassend zu evaluieren.
Wir wählten den umfassend untersuchten Megacheira-Arthropoden Leanchoilia illecebrosa als Modellart und demonstrieren, wie verschiedene Rendering-Optionen, einschließlich Volumenrendering, Oberflächenrendering und Isosurface-Rendering, in jedem Programm implementiert werden können. Darüber hinaus zeigen wir die visuellen Ergebnisse spezifischer Operationen wie das Schneiden (unter Verwendung von Clipping-Ebenen und Orthoslices) sowie direkte volumetrische Modifikationen (MOP carve und paint). Unsere Ergebnisse zeigen, dass Drishti im Volumenrendering aufgrund seiner Fähigkeit, realistische und organische grafische Darstellungen zu erzeugen, überragend ist. Im Gegensatz dazu bietet Amira eine schnelle Erstellung von (Iso-)Oberflächenmodellen, die als Grundlagen für nachfolgende 3D-modellbasierte Analysen dienen können.
Beide Programme erweisen sich als geeignet für die Analyse von pyritisierten Fossilien und ermöglichen die Darstellung vielfältiger morphologischer Visualisierungen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass jedes Programm seine eigenen Vor- und Nachteile hat. Diese vergleichende Studie zielt darauf ab, diese Eigenschaften zu erkunden und eine wertvolle Ressource für Forscher bereitzustellen, um das am besten geeignete Werkzeug für ihre spezifischen wissenschaftlichen Zwecke auszuwählen.
Keywords: Arthropoden; Virtuelle Paläontologie; Leanchoilia; Vergleich; Kambrium; Morphologie
Translator: Authors
Resumen en Español
Drishti y Amira - diferentes visualizaciones ejemplificadas por el artrópodo Leanchoilia illecebrosa del Cámbrico temprano de Chengjiang de China
La paleontología virtual desempeña un papel fundamental a la hora de dilucidar la morfología de artrópodos del pasado. Desde 2015, el programa de representación volumétrica de código abierto Drishti se ha empleado para desvelar rasgos morfológicos ocultos conservados en fósiles que se remontan a la biota Chengjiang del Cámbrico temprano, de unos 518 millones de años de antigüedad y situada en el suroeste de China. También otro programa, Amira, se ha revelado como una potente herramienta para tales investigaciones. En este estudio, realizamos un análisis comparativo de ambos programas para evaluar exhaustivamente sus capacidades técnicas en cuanto a modos de visualización y retos asociados.
Seleccionamos el ampliamente estudiado artrópodo megaqueiro, Leanchoilia illecebrosa, como especie modelo y demostramos cómo pueden implementarse en cada programa varias opciones de representación, incluyendo la representación volumétrica, la de superficies y la de isosuperficies. Además, mostramos los resultados visuales de operaciones específicas como el corte (utilizando planos de recorte y ortoslices), así como modificaciones volumétricas directas (MOP carve y paint). Nuestros resultados indican que Drishti destaca en la visualización de volúmenes por su capacidad para producir representaciones gráficas realistas y orgánicas. En cambio, Amira ofrece una rápida generación de modelos (iso) de superficie que pueden servir como mallas para posteriores análisis basados en modelos 3D.
Ambos programas resultan adecuados para el análisis de fósiles piritizados y permiten representar diversas visualizaciones morfológicas. Sin embargo, es importante señalar que cada programa posee su propio conjunto de ventajas y limitaciones. Este estudio comparativo pretende explorar estas características y proporcionar un valioso recurso a los investigadores a la hora de seleccionar la herramienta más adecuada para sus fines científicos específicos.
Palabras clave: artrópodo; paleontología virtual; Leanchoilia; comparación; Cámbrico; morfología
Traducción: Juan Antonio Pérez Claros. Profesor Titular del Dpto. de Ecología y Geología
Fac. de Ciencias. Universidad de Málaga
Résumé en Français
In progress
Translator: Denis Audo. Centre de Recherche en Paléontologie - Sorbonne Université or Vincent Perrier, Université Lyon.
Vincent Perrier, Maître de Conférences Université Lyon 1
Greek
Drishti και Amira: Διαφορετικές αναπαραστάσεις έχοντας ως παράδειγμα το αρθρόποδο Leanchoilia illecebrosa από το κάτω Κάμβριο του Chengjiang της Κίνας
Η ψηφιακή παλαιοντολογία παίζει καθοριστικό ρόλο στην αποσαφήνιση της μορφολογίας των αρχαίων αρθροπόδων. Από το 2015, το ανοιχτό λογισμικό απόδοσης όγκου Drishti, έχει χρησιμοποιηθεί για την αποκάλυψη κρυμμένων μορφολογικών χαρακτηριστικών που διατηρούνται σε απολιθώματα που χρονολογούνται από την πρώιμη χλωρίδα του Καμβρίου του Chengjiang, ηλικίας περίπου 518 εκατομμυρίων ετών από τη νοτιοδυτική Κίνα. Επίσης, ένα άλλο πρόγραμμα, το Amira, έχει αναδειχθεί ως ισχυρό εργαλείο για τέτοιες έρευνες. Σε αυτή τη μελέτη, αναλαμβάνουμε μια συγκριτική ανάλυση και των δύο προγραμμάτων για να αξιολογήσουμε διεξοδικά τις τεχνικές τους δυνατότητες όσον αφορά τους τρόπους απεικόνισης και τις σχετικές προκλήσεις.
Επιλέξαμε το εκτενώς μελετημένο αρθρόποδο-μεγαχείρα, Leanchoilia illecebrosa, ως πρότυπο είδος και δείξαμε πώς διάφορες επιλογές απόδοσης, συμπεριλαμβανομένης της απόδοσης όγκου, της απόδοσης επιφανειών και της απόδοσης ισοεπιφανειών, μπορούν να εφαρμοστούν σε κάθε πρόγραμμα. Επιπλέον, παρουσιάσαμε τα οπτικά αποτελέσματα συγκεκριμένων εργασιών όπως ο τεμαχισμός (χρησιμοποιώντας επίπεδα κοπής και ορθοτομές) καθώς και τις άμεσες ογκομετρικές τροποποιήσεις (MOP carve and paint). Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι το Drishti υπερέχει στην οπτικοποίηση όγκου λόγω της ικανότητάς του να παράγει ρεαλιστικές και οργανικές γραφικές αναπαραστάσεις. Αντίθετα, η Amira προσφέρει ταχεία παραγωγή μοντέλων επιφάνειας (iso), τα οποία μπορούν να χρησιμεύσουν ως πλέγματα για επακόλουθες αναλύσεις που βασίζονται σε τρισδιάστατα μοντέλα.
Και τα δύο προγράμματα αποδεικνύονται κατάλληλα για την ανάλυση πυριτιοποιημένων απολιθωμάτων και επιτρέπουν την απεικόνιση ποικίλων μορφολογικών απεικονίσεων. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι κάθε πρόγραμμα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και περιορισμούς. Αυτή η συγκριτική μελέτη στοχεύει να διερευνήσει αυτά τα χαρακτηριστικά και να προσφέρει μια πολύτιμη πηγή για τους ερευνητές για την επιλογή του καταλληλότερου εργαλείου για τους συγκεκριμένους επιστημονικούς σκοπούς τους.
Λέξεις-κλειδιά: αρθρόποδο, ψηφιακή παλαιοντολογία, Leanchoilia, σύγκριση, Κάμβριο, μορφολογία
Translator: Evangelos Vlachos
Polski
Drishti i Amira – różne wizualizacje na przykładzie wczesnokambryjskiego stawonoga z Chengjiang Leanchoilia illecebrosa z Chin
Wirtualna paleontologia odgrywa kluczową rolę w wyjaśnianiu morfologii dawnych stawonogów. Od 2015 r. oprogramowanie do renderowania objętości Drishti o otwartym kodzie źródłowym jest wykorzystywane do odkrywania ukrytych cech morfologicznych zachowanych w skamieniałościach pochodzących z wczesnokambryjskiej bioty Chengjiang, mającej około 518 milionów lat i znajdującej się w południowo-zachodnich Chinach. Również inny program, Amira, wyłonił się jako potężne narzędzie do takich badań. W tej pracy przeprowadzamy analizę porównawczą obu programów, aby kompleksowo ocenić ich możliwości techniczne w zakresie trybów wizualizacji i powiązanych wyzwań. Wybraliśmy szeroko badanego stawonoga, Leanchoilia illecebrosa (Megacheira), jako gatunek modelowy i zademonstrowaliśmy, w jaki sposób różne opcje renderowania, w tym renderowanie objętości, powierzchni i izopowierzchni, mogą być implementowane w każdym programie. Ponadto zaprezentowaliśmy wizualne wyniki określonych operacji, takich jak krojenie (z wykorzystaniem płaszczyzn przycinania i ortoplastów), a także bezpośrednie modyfikacje objętościowe (rzeźbienie i malowanie MOP). Nasze odkrycia wskazują, że Drishti wyróżnia się w wizualizacji objętości ze względu na swoją zdolność do tworzenia realistycznych i organicznych reprezentacji graficznych. Natomiast Amira oferuje szybkie generowanie modeli powierzchni (izo), które mogą służyć jako siatki do późniejszych analiz opartych na modelach 3D. Oba programy okazują się odpowiednie do analizy skamieniałości spirytyzowanych i umożliwiają przedstawienie różnorodnych wizualizacji morfologicznych. Należy jednak zauważyć, że każdy program posiada własny zestaw zalet i ograniczeń. Niniejsze badanie porównawcze ma na celu zbadanie tych cech i zapewnienie cennego zasobu dla badaczy w wyborze najbardziej odpowiedniego narzędzia do ich konkretnych celów naukowych.
Słowa kluczowe: stawonogi; wirtualna paleontologia; Leanchoilia; porównanie; kambryjski; morfologia
Translator: Krzysztof Stefaniak
Russian
In progress
Translator: Leonid Voyta
Ukrainian
Drishti та Amira – різні візуалізації на прикладі членистоногого Leanchoilia illecebrosa ранньокембрійської біоти Chengjiang із Китаю
Віртуальна палеонтологія відіграє ключову роль у з’ясуванні морфології стародавніх членистоногих. Із 2015 року програмне забезпечення Drishti з відкритим вихідним кодом використовувалося для виявлення прихованих морфологічних особливостей, що збереглися у скам’янілостях раннього кембрійського періоду біоти Chengjiang, віком приблизно 518 мільйонів років і розташованих на південному заході Китаю. Крім того, інша програма, Amira, стала потужним інструментом для такого роду досліджень. У цій статті ми проводимо порівняльний аналіз обох програм, щоб всебічно оцінити їхні технічні можливості щодо режимів візуалізації та пов’язаних із ними проблем. Ми вибрали добре вивчене членистоноге, Leanchoilia illecebrosa (клас Megacheira), у якості модельного виду і продемонстрували, як різні параметри рендерингу, включаючи рендеринг об’єму, поверхні та ізоповерхні можуть бути реалізовані у кожній із програм. Крім того, ми продемонстрували візуальні результати конкретних операцій, таких як нарізка (з використанням площин відсікання та ортозрізів), а також прямі об’ємні модифікації (вирізання та фарбування MOP). Наші висновки показують, що Drishti перевершує візуалізацію обсягу завдяки своїй здатності створювати реалістичні графічні зображення. На відміну від неї, Amira пропонує швидку генерацію (ізо)моделей поверхні, які можуть слугувати сітками для подальшого аналізу на основі 3D-моделей. Обидві програми виявилися придатними для аналізу піритизованих скам’янілостей і дозволяють створювати різноманітні морфологічні візуалізації. Однак важливо відзначити, що кожна програма має свій набір переваг і обмежень. Це порівняльне дослідження має на меті вивчити такі характеристики і надати дослідникам цінний ресурс для вибору найбільш відповідного інструменту для їхніх конкретних наукових цілей.
Ключові слова: членистоногі; віртуальна палеонтологія; Leanchoilia; порівняння; кембрій; морфологія.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
