Cell Architecture Studio:用 3D 探索细胞,开源

生物课本有一个问题。

里面的图是平的。细胞器用箭头标注,三四个箭头指向同一个位置。内质网怎么包裹细胞核、线粒体怎么在细胞质里漂浮——这些空间关系,你得盯着静态插图读一段文字来理解。

Cell Architecture Studio 换了一种方式。它是一个交互式 3D 细胞生物学画廊,React + Three.js 构建。选一个细胞类型,旋转它,放大看细胞器,切换到 Focus 模式专注研究单个结构。全部实时渲染。

能看到什么

七种标本视图,每种都有对应的 3D 模型:

  • 植物细胞——高精度 GLB 渲染,保留原生纹理
  • 白细胞——同样是 GLB,精细的表面结构
  • 动物细胞——来自 NIH 源数据
  • 神经元——轴突和树突结构清晰可见
  • 细菌细胞壁——横截面可视化
  • 上皮细胞——上皮层结构
  • 肌肉细胞——长条形纤维结构

每种细胞要么加载生产级 GLB 模型(如果有的话),要么用 Three.js 程序化几何体作为回退。界面上会标明当前是哪种。

两种视图模式

应用提供 Mesh 模式和 Focus 模式。Mesh 是默认的——完整 3D 画布视图,支持 OrbitControls 旋转缩放。Focus 模式聚焦选中的细胞器,将其他部分变暗,同时显示生物学细节。

AI 助教面板紧挨着 3D 视图运行。它提供学习提示、跟踪掌握进度,让你边看边问。3D 探索加上对话式解说,这使它不像一本课本,更像一次实验室参观。

技术栈

React 19、TypeScript、Vite。Three.js 通过 React Three Fiber 和 Drei 渲染。CSS modules 做样式。GLB 模型存放在 public/models/

精度最高的模型——植物细胞和白细胞——从本地 GLB 文件加载,保留原生纹理。其他标本(神经元、细菌细胞壁、动物细胞)使用 NIH 来源或程序化几何体。对慢速网络,应用为大型 GLB 文件显示加载遮罩。

对照模式让你并排切换细胞类型。还有细胞器信息面板、显微镜模式滤镜和标本元数据。

验证管线

项目自带基于 Playwright 的视觉验证脚本。npm run verify 捕获桌面、紧凑和移动端截图,然后检查画布像素指标以捕捉空白渲染或布局回归。当前覆盖:

  • 桌面、紧凑和移动端冒烟测试
  • 植物细胞 GLB 渲染检查
  • 白细胞 GLB 渲染检查
  • 细菌交互检查
  • 对照弹窗检查

这很重要因为 3D 渲染很难测试。一个加载失败的模型可能仍然”渲染”——一片空白画布。像素指标能捕捉到单元测试发现不了的问题。

作者

cclank,受生物插画师 Dilum Sanjaya 启发。应用代码是 MIT 协议,模型资产保留其在 docs/ASSETS.md 中的来源记录。

试试看

项目主页有在线 demo。克隆它,运行 npm install && npm run dev,从任意角度观察一个神经元。

Cell Architecture Studio on GitHub

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