ITS/AliITSgeom.h

   1 #ifndef ALIITSGEOM_H
   2 #define ALIITSGEOM_H
   3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
   5
   6 /* $Id$ */
   7
   8 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   9 //  ITS geometry manipulation routines.
  10 //  Created April 15 1999.
  11 //  version: 0.0.0
  12 //  By: Bjorn S. Nilsen
  13 //
  14 //     A package of geometry routines to do transformations between
  15 // local, detector active area, and ALICE global coordinate system in such
  16 // a way as to allow for detector alignment studies and the like. All of
  17 // the information needed to do the coordinate transformation are kept in
  18 // a specialized structure for ease of implementation.
  19 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  20 #include <Riostream.h>
  21 #include <TObject.h>
  22 #include <TObjArray.h>
  23 #include <TVector.h>
  24 #include <TString.h>
  25 #include <TArrayI.h>
  26 class TArrayI;
  27
  28 #include "AliITSgeomMatrix.h"
  29
  30 typedef enum {kND=-1,kSPD=0, kSDD=1, kSSD=2, kSSDp=3,kSDDp=4} AliITSDetector;
  31
  32 //_______________________________________________________________________
  33
  34 class AliITSgeom : public TObject {
  35
  36  public:
  37     AliITSgeom();                      // Default constructor
  38     AliITSgeom(const char *filename);  // Constructor
  39     AliITSgeom(Int_t itype,Int_t nlayers,const Int_t *nlads,const Int_t *ndets,
  40                Int_t nmods); // Constructor
  41     virtual ~AliITSgeom();             // Default destructor
  42     // Zero and reinitilizes this class.
  43     void Init(Int_t itype,Int_t nlayers,const Int_t *nlads,
  44               const Int_t *ndets,Int_t mods);
  45     // this function allocates a AliITSgeomMatrix for a particular module.
  46     void CreateMatrix(Int_t mod,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
  47                       AliITSDetector idet,const Double_t tran[3],
  48                       const Double_t rot[10]);
  49     void ReadNewFile(const char *filename);  // Constructor for new format.
  50     void WriteNewFile(const char *filename)const; // Output for new format.
  51     // Getters
  52     Int_t GetTransformationType() const {return fTrans;}
  53     //
  54     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
  55     // for Global GEANT coordinate system to the local GEANT coordinate system
  56     // of the detector. These are the transformation used by GEANT.
  57     Bool_t IsGeantToGeant()     const {return (fTrans == 0);}
  58     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
  59     // for Global GEANT coordinate system to the local "Tracking" coordinate
  60     // system of the detector. These are the transformation used by the
  61     // Tracking code.
  62     Bool_t IsGeantToTracking()  const {return ((fTrans&&0xfffe)!= 0);}
  63     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
  64     // for Global GEANT coordinate system to the local GEANT coordinate system
  65     // of the detector but may have been displaced by some typically small
  66     // amount. These are modified transformation similar to that used by GEANT.
  67     Bool_t IsGeantToDisplaced() const {return ((fTrans&&0xfffd)!= 0);}
  68     // returns kTRUE if the shape defined by ishape has been defined in this
  69     // set of transformations. Typical values of ishape are kSPD, kSDD, kSSD,
  70     // kSSD2.
  71     Bool_t IsShapeDefined(Int_t ishape)const {
  72         return ((fShape.At(ishape))!=0);}
  73     //
  74     //     This function returns a pointer to the particular AliITSgeomMatrix
  75     // class for a specific module index.
  76     AliITSgeomMatrix *GetGeomMatrix(Int_t index){if(index<fGm.GetSize()&&index>=0)
  77         return (AliITSgeomMatrix*)(fGm.At(index));else Error("GetGeomMatrix","index=%d<0||>=GetSize()=%d",index,fGm.GetSize());return 0;}
  78     AliITSgeomMatrix *GetGeomMatrix(Int_t index)const{if(index<fGm.GetSize()&&index>=0)
  79         return (AliITSgeomMatrix*)(fGm.At(index));else Error("GetGeomMatrix","index=%d<0||>=GetSize()=%d",index,fGm.GetSize());return 0;}
  80     // This function find and return the number of detector types only.
  81     Int_t GetNDetTypes()const{Int_t max;return GetNDetTypes(max);};
  82     // This function find and return the number of detector types and the
  83     // maximum det type value.
  84     Int_t GetNDetTypes(Int_t &max)const;
  85     // This function finds and return the number of detector types and the
  86     // and the number of each type in the TArrayI and their types.
  87     Int_t GetNDetTypes(TArrayI &maxs,AliITSDetector *types)const;
  88     //     This function returns the number of detectors/ladder for a give
  89     // layer. In particular it returns fNdet[layer-1].
  90     Int_t GetNdetectors(Int_t lay) const {return fNdet[lay-1];}
  91     //     This function returns the number of ladders for a give layer. In
  92     // particular it returns fNlad[layer-1].
  93     Int_t GetNladders(Int_t lay)   const {return fNlad[lay-1];};
  94     //     This function returns the number of layers defined in the ITS
  95     // geometry. In particular it returns fNlayers.
  96     Int_t GetNlayers()                   const {return fNlayers;}
  97     Int_t GetModuleIndex(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const;
  98     //     This function returns the module index number given the layer,
  99     // ladder and detector numbers put into the array id[3].
 100     Int_t GetModuleIndex(const Int_t *id)const{
 101         return GetModuleIndex(id[0],id[1],id[2]);}
 102     void  GetModuleId(Int_t index,Int_t &lay,Int_t &lad,Int_t &det)const;
 103     // Returns the detector type
 104     //Int_t GetModuleType(Int_t index)const{
 105     //    return GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex();}
 106     AliITSDetector GetModuleType(Int_t index)const{
 107         return (AliITSDetector)(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
 108     // Returns the detector type as a string
 109     const char * GetModuleTypeName(Int_t index)const{
 110         return GetDetectorTypeName(GetModuleType(index));}
 111     // Returns the detector type as a string
 112     const char * GetDetectorTypeName(Int_t index)const{switch(index) {
 113     case kSPD : return "kSPD" ; case kSDD : return "kSDD" ;
 114     case kSSD : return "kSSD" ; case kSSDp: return "kSSDp";
 115     case kSDDp: return "kSDDp"; default   : return "Undefined";};}
 116     //
 117     Int_t GetStartDet(Int_t dtype )const;
 118     Int_t GetLastDet(Int_t dtype)const;
 119     //     Returns the starting module index number for SPD detector,
 120     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
 121     // ITS structure.
 122     Int_t GetStartSPD()const{return GetStartDet(kSPD);}
 123     //     Returns the ending module index number for SPD detector,
 124     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
 125     // ITS structure.
 126     Int_t GetLastSPD()const{return GetLastDet(kSPD);}
 127     //     Returns the starting module index number for SDD detector,
 128     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
 129     // ITS structure.
 130     Int_t GetStartSDD()const{return GetStartDet(kSDD);}
 131     //     Returns the ending module index number for SDD detector,
 132     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
 133     // ITS structure.
 134     Int_t GetLastSDD()const{return GetLastDet(kSDD);}
 135     //     Returns the starting module index number for SSD detector,
 136     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
 137     // ITS structure.
 138     Int_t GetStartSSD()const{return GetStartDet(kSSD);}
 139     //     Returns the ending module index number for SSD detector,
 140     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
 141     // ITS structure.
 142     Int_t GetLastSSD()const{return GetLastDet(kSSD);}
 143     //     Returns the last module index number.
 144     Int_t GetIndexMax() const {return fNmodules;}
 145     //
 146     //     This function returns the rotation angles for a give module
 147     // in the Double point array ang[3]. The angles are in radians
 148     void  GetAngles(Int_t index,Double_t *ang)const{
 149         GetGeomMatrix(index)->GetAngles(ang);}
 150     //     This function returns the rotation angles for a give module
 151     // in the three floating point variables provided. rx = frx,
 152     // fy = fry, rz = frz. The angles are in radians
 153     void  GetAngles(Int_t index,Float_t &rx,Float_t &ry,Float_t &rz)const{
 154         Double_t a[3];GetAngles(index,a);rx = a[0];ry = a[1];rz = a[2];}
 155     //     This function returns the rotation angles for a give detector on
 156     // a give ladder in a give layer in the three floating point variables
 157     // provided. rx = frx, fy = fry, rz = frz. The angles are in radians
 158     void  GetAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 159                     Float_t &rx,Float_t &ry,Float_t &rz)const{
 160         GetAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),rx,ry,rz);}
 161     //
 162     //     This function returns the 6 GEANT rotation angles for a give
 163     // module in the double point array ang[3]. The angles are in degrees
 164     void  GetGeantAngles(Int_t index,Double_t *ang)const{
 165         GetGeomMatrix(index)->SixAnglesFromMatrix(ang);}
 166     //
 167     //     This function returns the Cartesian translation for a give
 168     // module in the Double array t[3]. The units are
 169     // those of the Monte Carlo, generally cm.
 170     void  GetTrans(Int_t index,Double_t *t)const{
 171         GetGeomMatrix(index)->GetTranslation(t);}
 172     //     This function returns the Cartesian translation for a give
 173     // module index in the three floating point variables provided.
 174     // x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are those of the Mont
 175     // Carlo, generally cm.
 176     void  GetTrans(Int_t index,Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
 177         Double_t t[3];GetTrans(index,t);x = t[0];y = t[1];z = t[2];}
 178     //     This function returns the Cartesian translation for a give
 179     // detector on a give ladder in a give layer in the three floating
 180     // point variables provided. x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are
 181     // those of the Monte Carlo, generally cm.
 182     void  GetTrans(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 183                    Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
 184         GetTrans(GetModuleIndex(lay,lad,det),x,y,z);}
 185     //
 186     //     This function returns the Cartesian translation for a give
 187     // module in the Double array t[3]. The units are
 188     // those of the Monte Carlo, generally cm.
 189     void  GetTransCyln(Int_t index,Double_t *t)const{
 190         GetGeomMatrix(index)->GetTranslationCylinderical(t);}
 191     //     This function returns the Cartesian translation for a give
 192     // module index in the three floating point variables provided.
 193     // x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are those of the Mont
 194     // Carlo, generally cm.
 195     void  GetTransCyln(Int_t index,Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
 196         Double_t t[3];GetTransCyln(index,t);x = t[0];y = t[1];z = t[2];}
 197     //     This function returns the Cartesian translation for a give
 198     // detector on a give ladder in a give layer in the three floating
 199     // point variables provided. x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are
 200     // those of the Monte Carlo, generally cm.
 201     void  GetTransCyln(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 202                        Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
 203         GetTransCyln(GetModuleIndex(lay,lad,det),x,y,z);}
 204     //
 205     //      This function returns the Cartesian translation [cm] and the
 206     // 6 GEANT rotation angles [degrees]for a given layer ladder and
 207     // detector number, in the TVector x (at least 9 elements large).
 208     // This function is required to be in-lined for speed.
 209     void  GetCenterThetaPhi(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,TVector &x)const{
 210         Double_t t[3],a[6];Int_t i=GetModuleIndex(lay,lad,det);GetTrans(i,t);
 211         GetGeantAngles(i,a);x(0)=t[0];x(1)=t[1];x(2)=t[2];x(3)=a[0];x(4)=a[1];
 212         x(5)=a[2];x(6)=a[3];x(7)=a[4];x(8)=a[5];}
 213     //
 214     //     This function returns the rotation matrix in Double
 215     // precision for a given module.
 216     void  GetRotMatrix(Int_t index,Double_t mat[3][3])const{
 217         GetGeomMatrix(index)->GetMatrix(mat);}
 218     //     This function returns the rotation matrix in a Double
 219     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
 220     void  GetRotMatrix(Int_t index,Double_t *mat)const{
 221         Double_t rot[3][3];GetRotMatrix(index,rot);
 222         for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) mat[3*i+j] = rot[i][j];}
 223     //     This function returns the rotation matrix in a floating
 224     // precision pointer for a given layer ladder and detector module.
 225     // mat[i][j] => mat[3*i+j].
 226     void  GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Float_t *mat)const{
 227         GetRotMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det),mat);}
 228     //     This function returns the rotation matrix in a Double
 229     // precision pointer for a given layer ladder and detector module.
 230     // mat[i][j] => mat[3*i+j].
 231     void  GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Double_t *mat)const{
 232         GetRotMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det),mat);}
 233     //     This function returns the rotation matrix in a floating
 234     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
 235     void  GetRotMatrix(Int_t index,Float_t *mat)const{
 236           Double_t rot[3][3];
 237           GetGeomMatrix(index)->GetMatrix(rot);
 238           for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) mat[3*i+j] = rot[i][j];}
 239     //     This function sets the rotation matrix in a Double
 240     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
 241     void  SetRotMatrix(Int_t index,Double_t *mat){Double_t rot[3][3];
 242           for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) rot[i][j]=mat[3*i+j];
 243           GetGeomMatrix(index)->SetMatrix(rot);}
 244     //
 245     //     Will define fShape if it isn't already defined.
 246     void DefineShapes(Int_t size=5){fShape.Expand(size);}
 247     //     this function returns a pointer to the array of detector
 248     // descriptions, Segmentation.
 249     virtual TObjArray *GetShapeArray(){return &fShape;};
 250     //     this function returns a pointer to the class describing a particular
 251     // detector type based on AliITSDetector value. This will return a pointer
 252     // to one of the classes AliITSgeomSPD, AliITSgeomSDD, or
 253     // AliITSgeomSSD, for example.
 254     virtual TObject *GetShape(AliITSDetector idet){
 255         return fShape.At((Int_t)idet);};
 256     virtual TObject *GetShape(AliITSDetector idet)const{
 257         return fShape.At((Int_t)idet);};
 258     //     This function returns a pointer to the class describing the
 259     // detector for a particular module index. This will return a pointer
 260     // to one of the classes AliITSgeomSPD, AliITSgeomSDD,
 261     // or AliITSgeomSSD, for example.
 262     virtual TObject *GetShape(Int_t index){
 263         return fShape.At(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
 264     virtual TObject *GetShape(Int_t index)const{
 265         return fShape.At(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
 266     //     This function returns a pointer to the class describing the
 267     // detector for a particular layer ladder and detector numbers. This
 268     // will return a pointer to one of the classes AliITSgeomSPD,
 269     // AliITSgeomSDD, or AliITSgeomSSD, for example.
 270     virtual TObject *GetShape(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)
 271         {return GetShape(GetModuleIndex(lay,lad,det));}
 272     //
 273     //  Setters
 274     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
 275     // via the double precision array a[3] [radians].
 276     void SetByAngles(Int_t index,const Double_t a[]){
 277         GetGeomMatrix(index)->SetAngles(a);}
 278     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
 279     // via the 3 floating precision variables rx, ry, and rz [radians].
 280     void SetByAngles(Int_t index,Float_t rx, Float_t ry, Float_t rz) {
 281         Double_t a[3];a[0] = rx;a[1] = ry;a[2] = rz;
 282         GetGeomMatrix(index)->SetAngles(a);}
 283     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder,
 284     // and detector numbers via the 3 floating precision variables rx,
 285     // ry, and rz [radians].
 286     void SetByAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 287                      Float_t rx, Float_t ry, Float_t rz) {
 288         SetByAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),rx,ry,rz);}
 289     //
 290     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
 291     // via the Double precision array a[6] [degree]. The angles are those
 292     // defined by GEANT 3.12.
 293     void SetByGeantAngles(Int_t index,const Double_t *ang){
 294         GetGeomMatrix(index)->MatrixFromSixAngles(ang);}
 295     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder
 296     // and detector, in the array id[3] via the Double precision array
 297     // a[6] [degree]. The angles are those defined by GEANT 3.12.
 298     void SetByGeantAngles(const Int_t *id,const Double_t *ang){
 299         SetByGeantAngles(GetModuleIndex(id),ang);}
 300     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder
 301     // and detector, via the Double precision array a[6] [degree]. The
 302     // angles are those defined by GEANT 3.12.
 303     void SetByGeantAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 304                           const Double_t *ang){
 305         SetByGeantAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),ang);}
 306     //
 307     //     This function sets a new translation vector, given by the
 308     // array x[3], for the Cartesian coordinate transformation
 309     // for a give module index.
 310     void SetTrans(Int_t index,Double_t x[]){
 311         GetGeomMatrix(index)->SetTranslation(x);}
 312     //     This function sets a new translation vector, given by the three
 313     // variables x, y, and z, for the Cartesian coordinate transformation
 314     // for the detector defined by layer, ladder and detector.
 315     void SetTrans(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 316                   Float_t x,Float_t y,Float_t z){Double_t t[3];
 317                   t[0] = x;t[1] = y;t[2] = z;
 318                   SetTrans(GetModuleIndex(lay,lad,det),t);}
 319     //
 320     //     This function adds one more shape element to the TObjArray
 321     // fShape. It is primarily used in the constructor functions of the
 322     // AliITSgeom class. The pointer *shape can be the pointer to any
 323     // class that is derived from TObject (this is true for nearly every
 324     // ROOT class). This does not appear to be working properly at this time.
 325     void AddShape(TObject *shp){fShape.AddLast(shp);}
 326     //     This function deletes an existing shape element, of type TObject,
 327     // and replaces it with the one specified. This is primarily used to
 328     // changes the parameters to the geom class for a particular
 329     // type of detector.
 330     void ReSetShape(Int_t dtype,TObject *shp){
 331         delete (fShape.At(dtype));fShape.AddAt(shp,dtype);}
 332     //
 333     //  transformations
 334     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 335     // to the detector local coordinate system for the detector
 336     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
 337     // global and local coordinate are given in two floating point
 338     // arrays g[3], and l[3].
 339     void GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 340               const Float_t *g,Float_t *l)const{
 341         GtoL(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
 342     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 343     // to the detector local coordinate system for the detector
 344     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
 345     // global and local coordinate are given in two floating point
 346     // arrays g[3], and l[3].
 347     void GtoL(const Int_t *id,const Float_t *g,Float_t *l)const{
 348         GtoL(GetModuleIndex(id),g,l);}
 349     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 350     // to the detector local coordinate system for the detector
 351     // module index number. The global and local coordinate are
 352     // given in two floating point arrays g[3], and l[3].
 353     void GtoL(Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l)const{
 354         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
 355         GetGeomMatrix(index)->GtoLPosition(dg,dl);
 356         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
 357     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 358     // to the detector local coordinate system for the detector
 359     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
 360     // global and local coordinate are given in two Double point
 361     // arrays g[3], and l[3].
 362     void GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 363               const Double_t *g,Double_t *l)const{
 364         GtoL(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
 365     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 366     // to the detector local coordinate system for the detector
 367     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
 368     // global and local coordinate are given in two Double point
 369     // arrays g[3], and l[3].
 370     void GtoL(const Int_t *id,const Double_t *g,Double_t *l)const{
 371         GtoL(GetModuleIndex(id),g,l);}
 372     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 373     // to the detector local coordinate system for the detector
 374     // module index number. The global and local coordinate are
 375     // given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 376     void GtoL(Int_t index,const Double_t g[3],Double_t l[3])const{
 377         GetGeomMatrix(index)->GtoLPosition(g,l);}
 378     //
 379     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 380     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
 381     // for the detector module index number. The global and local
 382     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 383     void GtoLtracking(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
 384         if(IsGeantToTracking()) GtoL(index,g,l);
 385         else GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionTracking(g,l);}
 386     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 387     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
 388     // for the detector id[3]. The global and local
 389     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 390     void GtoLtracking(const Int_t *id,const Double_t *g,Double_t *l)const{
 391         GtoLtracking(GetModuleIndex(id),g,l);}
 392     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
 393     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
 394     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
 395     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
 396     // and l[3].
 397     void GtoLtracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 398                       const Double_t *g,Double_t *l)const{
 399         GtoLtracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
 400     //
 401     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 402     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 403     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
 404     // and local coordinate are given in two float point arrays g[3],
 405     // and l[3].
 406     void GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 407                       const Float_t *g,Float_t *l)const{
 408         GtoLMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
 409     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 410     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 411     // for the detector module index number. The global and local
 412     // coordinate are given in two float point arrays g[3], and l[3].
 413     void GtoLMomentum(Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l)const{
 414         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
 415         GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentum(dg,dl);
 416         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
 417     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 418     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 419     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
 420     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
 421     // and l[3].
 422     void GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 423                       const Double_t *g,Double_t *l)const{
 424         GtoLMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
 425     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 426     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 427     // for the detector module index number. The global and local
 428     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 429     void GtoLMomentum(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
 430         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
 431         GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentum(dg,dl);
 432         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
 433     //
 434     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 435     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 436     // (used for ITS tracking) for the detector module index number.
 437     // The global and local coordinate are given in two Double point
 438     // arrays g[3], and l[3].
 439     void GtoLMomentumTracking(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
 440         if(IsGeantToTracking()) GtoLMomentum(index,g,l);
 441         else GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentumTracking(g,l);}
 442     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 443     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 444     // (used for ITS tracking) for the detector id[3].
 445     // The global and local coordinate are given in two Double point
 446     // arrays g[3], and l[3].
 447     void GtoLMomentumTracking(const Int_t *id,
 448                               const Double_t *g,Double_t *l)const{
 449         GtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(id),g,l);}
 450     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
 451     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
 452     // (used for ITS tracking) for the detector layer ladder and detector
 453     // numbers. The global and local coordinate are given in two Double point
 454     // arrays g[3], and l[3].
 455     void GtoLMomentumTracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 456                               const Double_t *g,Double_t *l)const{
 457         GtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
 458     //
 459     //     Transforms from the detector local coordinate system
 460     // to the ALICE Global coordinate  system for the detector
 461     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
 462     // global and local coordinate are given in two floating point
 463     // arrays g[3], and l[3].
 464     void LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 465               const Float_t *l,Float_t *g)const{
 466         LtoG(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
 467     //     Transforms from the detector local coordinate system
 468     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
 469     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
 470     // global and local coordinate are given in two floating point
 471     // arrays g[3], and l[3].
 472     void LtoG(const Int_t *id,const Float_t *l,Float_t *g)const{
 473         LtoG(GetModuleIndex(id),l,g);}
 474     //     Transforms from the detector local coordinate system
 475     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
 476     // module index number. The global and local coordinate are
 477     // given in two floating point arrays g[3], and l[3].
 478     void LtoG(Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g)const{
 479         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dl[i] = l[i];
 480         GetGeomMatrix(index)->LtoGPosition(dl,dg);
 481         for(i=0;i<3;i++) g[i] =dg[i];}
 482     //     Transforms from the detector local coordinate system
 483     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
 484     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
 485     // global and local coordinate are given in two Double point
 486     // arrays g[3], and l[3].
 487     void LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 488               const Double_t *l,Double_t *g)const{
 489         LtoG(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
 490     //     Transforms from the detector local coordinate system
 491     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
 492     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
 493     // global and local coordinate are given in two Double point
 494     // arrays g[3], and l[3].
 495     void LtoG(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 496         LtoG(GetModuleIndex(id),l,g);}
 497     //     Transforms from the detector local coordinate system
 498     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
 499     // module index number. The global and local coordinate are
 500     // given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 501     void LtoG(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 502         GetGeomMatrix(index)->LtoGPosition(l,g);}
 503     //
 504     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
 505     // for ITS tracking) to the ALICE Global coordinate system
 506     // for the detector module index number. The global and local
 507     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 508     void LtoGtracking(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 509         if(IsGeantToTracking()) LtoG(index,l,g);
 510         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionTracking(l,g);}
 511     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
 512     // for ITS tracking) to the ALICE Global coordinate system
 513     // for the detector id[3]. The global and local
 514     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 515     void LtoGtracking(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 516         LtoGtracking(GetModuleIndex(id),l,g);}
 517     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
 518     // for ITS tracking) to the detector local coordinate system
 519     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
 520     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
 521     // and l[3].
 522     void LtoGtracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 523                       const Double_t *l,Double_t *g)const{
 524         LtoGtracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
 525     //
 526     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 527     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
 528     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
 529     // and local coordinate are given in two float point arrays g[3],
 530     // and l[3].
 531     void LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 532                       const Float_t *l,Float_t *g)const{
 533         LtoGMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
 534     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 535     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
 536     // for the detector module index number. The global and local
 537     // coordinate are given in two float point arrays g[3], and l[3].
 538     void LtoGMomentum(Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g)const{
 539         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dl[i] = l[i];
 540         GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentum(dl,dg);
 541         for(i=0;i<3;i++) g[i] =dg[i];}
 542     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 543     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
 544     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
 545     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
 546     // and l[3].
 547     void LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 548                       const Double_t *l,Double_t *g)const{
 549         LtoGMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
 550     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 551     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
 552     // for the detector module index number. The global and local
 553     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
 554     void LtoGMomentum(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 555         GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentum(l,g);}
 556     //
 557     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 558     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the detector
 559     // system ALICE Global for the detector module index number.
 560     // The global and local coordinate are given in two Double point
 561     // arrays g[3], and l[3].
 562     void LtoGMomentumTracking(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 563         if(IsGeantToTracking()) LtoGMomentum(index,l,g);
 564         else GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentumTracking(l,g);}
 565     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 566     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the ALICE
 567     // Global coordinate system for the detector id[3].
 568     // The global and local coordinate are given in two Double point
 569     // arrays g[3], and l[3].
 570     void LtoGMomentumTracking(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
 571         LtoGMomentumTracking(GetModuleIndex(id),l,g);}
 572     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
 573     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the ALICE
 574     // Global coordinate system for the detector layer ladder and detector
 575     // numbers. The global and local coordinate are given in two Double point
 576     // arrays g[3], and l[3].
 577     void LtoGMomentumTracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 578                               const Double_t *l,Double_t *g)const{
 579                         LtoGMomentumTracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
 580     //
 581     //     Transforms from one detector local coordinate system
 582     // to another detector local coordinate system for the detector
 583     // module index1 number to the detector module index2 number. The
 584     //  local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
 585     // and l2[3].
 586     void LtoL(Int_t index1,Int_t index2,Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 587         Double_t g[3]; LtoG(index1,l1,g);GtoL(index2,g,l2);}
 588     //     Transforms from one detector local coordinate system
 589     // to another detector local coordinate system for the detector
 590     // id1[3] to the detector id2[3]. The local coordinates are given
 591     // in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
 592     void LtoL(const Int_t *id1,const Int_t *id2,Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 593         LtoL(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
 594               GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
 595     //
 596     //     Transforms from one detector local coordinate system (used for
 597     // ITS tracking) to another detector local coordinate system (used
 598     // for ITS tracking) for the detector module index1 number to the
 599     // detector module index2 number. The local coordinates are given
 600     // in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
 601     void LtoLtracking(Int_t index1,Int_t index2,
 602                       Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 603         Double_t g[3]; LtoGtracking(index1,l1,g);GtoLtracking(index2,g,l2);}
 604     //     Transforms from one detector local coordinate system (used for
 605     // ITS tracking) to another detector local coordinate system (used
 606     // for ITS tracking) for the detector id1[3] to the detector id2[3].
 607     // The local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
 608     // and l2[3].
 609     void LtoLtracking(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
 610                       Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 611         LtoLtracking(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
 612                      GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
 613     //
 614     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
 615     // local coordinate system to another detector local coordinate
 616     // system for the detector module index1 number to the detector
 617     // module index2 number. The local coordinates are given in two
 618     // Double point arrays l1[3], and l2[3].
 619     void LtoLMomentum(Int_t index1,Int_t index2,
 620                       const Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 621         Double_t g[3]; LtoGMomentum(index1,l1,g);GtoLMomentum(index2,g,l2);}
 622     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
 623     // local coordinate system to another detector local coordinate
 624     // system for the detector id1[3] to the detector id2[3]. The local
 625     // coordinates are given in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
 626     void LtoLMomentum(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
 627                       const Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 628         LtoLMomentum(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
 629                      GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
 630     //
 631     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
 632     // local coordinate system (used by ITS tracking) to another detector
 633     // local coordinate system (used by ITS tracking) for the detector
 634     // module index1 number to the detector module index2 number. The
 635     // local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
 636     // and l2[3].
 637     void LtoLMomentumTracking(Int_t index1,Int_t index2,
 638                               Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 639         Double_t g[3]; LtoGMomentumTracking(index1,l1,g);
 640         GtoLMomentumTracking(index2,g,l2);}
 641     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
 642     // local coordinate system (used by ITS tracking) to another detector
 643     // local coordinate system (used by ITS tracking) for the detector
 644     // id1[3] to the detector id2[3]. The local coordinates are given in
 645     // two Double point arrays l1[3], and l2[3].
 646     void LtoLMomentumTracking(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
 647                               Double_t *l1,Double_t *l2)const{
 648         LtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
 649                               GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
 650     //
 651     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
 652     // the ALICE Global coordinate system to a detector local coordinate
 653     // system. The specific detector is determined by the module index
 654     // number.
 655     void GtoLErrorMatrix(Int_t index,const Double_t **g,Double_t **l)const{
 656         GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionError((Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);}
 657     //
 658     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
 659     // the ALICE Global coordinate system to a detector local coordinate
 660     // system (used by ITS tracking). The specific detector is determined
 661     // by the module index number.
 662     void GtoLErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t **g,
 663                                  Double_t **l)const{
 664         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionError((
 665                                     Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
 666         else GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionErrorTracking(
 667             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);}
 668     //
 669     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
 670     // the detector local coordinate system to a ALICE Global coordinate
 671     // system. The specific detector is determined by the module index
 672     // number.
 673     void LtoGErrorMatrix(Int_t index,const Double_t **l,Double_t **g)const{
 674         GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError((Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
 675     //
 676     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
 677     // the detector local coordinate system (used by ITS tracking) to a
 678     // ALICE Global coordinate system. The specific detector is determined
 679     // by the module index number.
 680     void LtoGErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t **l,
 681                                  Double_t **g)const{
 682         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError((
 683                                    Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
 684         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionErrorTracking((Double_t (*)[3])l,
 685                                                           (Double_t (*)[3])g);}
 686     //
 687     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
 688     // one detector local coordinate system to another detector local
 689     // coordinate system. The specific detector is determined by the
 690     // two module index number index1 and index2.
 691     void LtoLErrorMatrix(Int_t index1,Int_t index2,
 692                          const Double_t **l1,Double_t **l2)const{
 693         Double_t g[3][3];
 694         LtoGErrorMatrix(index1,l1,(Double_t **)g);
 695         GtoLErrorMatrix(index2,(const Double_t **)g,l2);}
 696     //
 697     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
 698     // one detector local coordinate system (used by ITS tracking) to
 699     // another detector local coordinate system (used by ITS tracking).
 700     // The specific detector is determined by the two module index number
 701     // index1 and index2.
 702     void LtoLErrorMatrixTraking(Int_t index1,Int_t index2,
 703                                 const Double_t **l1,Double_t **l2)const{
 704         Double_t g[3][3];
 705         LtoGErrorMatrixTracking(index1,l1,(Double_t **)g);
 706         GtoLErrorMatrixTracking(index2,(const Double_t **)g,l2);}
 707     //  Find Specific Modules
 708     // Locate the nearest module to the point g, in ALICE global Cartesian
 709     // coordinates [cm] in a give layer. If layer = 0 then it search in
 710     // all layers.
 711     Int_t    GetNearest(const Double_t g[3],Int_t lay=0)const;
 712     // Locates the nearest 27 modules, in nearest order, to the point g, in
 713     // ALICE global Cartesian coordinates [cm] in a give layer. If layer = 0
 714     // then it searches in all layers. (there are 27 elements in a 3x3x3
 715     // cube.
 716     void     GetNearest27(const Double_t g[3],Int_t n[27],Int_t lay=0)const;
 717     // Returns the distance [cm] between the point g[3] and the center of
 718     // the detector/module specified by the the module index number.
 719     Double_t Distance(Int_t index,const Double_t g[3])const{
 720         return  TMath::Sqrt(GetGeomMatrix(index)->Distance2(g));}
 721     // loops over modules and computes the average cylindrical
 722     // radius to a given layer and the range.
 723     Double_t GetAverageRadiusOfLayer(Int_t layer,Double_t &range)const;
 724     //  Geometry manipulation
 725     // This function performs a Cartesian translation and rotation of
 726     // the full ITS from its default position by an amount determined by
 727     // the three element arrays tran and rot.
 728     void GlobalChange(const Float_t  *tran,const Float_t  *rot);
 729     // This function performs a Cylindrical translation and rotation of
 730     // the full ITS from its default position by an amount determined by
 731     // the three element arrays tran and rot.
 732     void GlobalCylindericalChange(const Float_t *tran,const Float_t *rot);
 733     // This function performs a Gaussian random displacement and/or
 734     // rotation about the present global position of each active
 735     // volume/detector of the ITS with variances given by stran and srot.
 736     void RandomChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot);
 737     // This function performs a Gaussian random displacement and/or
 738     // rotation about the present global position of each active
 739     // volume/detector of the ITS with variances given by stran and srot.
 740     // But in Cylindrical coordinates.
 741     void RandomCylindericalChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot);
 742     // This function converts these transformations from Alice global and
 743     // local to Tracking global and local.
 744     void GeantToTracking(const AliITSgeom &source); // This converts the geometry
 745     //  Other routines.
 746     // This routine prints, to a file, the difference between this class
 747     // and "other".
 748     void PrintComparison(FILE *fp,AliITSgeom *other)const;
 749     // This routine prints, to a file, the contents of this class.
 750     void PrintData(FILE *fp,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const;
 751     // This function prints out this class in a single stream. This steam
 752     // can be read by ReadGeom.
 753     ofstream &PrintGeom(ofstream &out)const;
 754     // This function reads in that single steam printed out by PrintGeom.
 755     ifstream &ReadGeom(ifstream &in);
 756
 757     //Conversion from det. local coordinates to local ("V2") coordinates
 758     //used for tracking
 759
 760     void DetLToTrackingV2(Int_t md, Float_t xin, Float_t zin, Float_t &yout, Float_t &zout);
 761
 762     void TrackingV2ToDetL(Int_t md,Float_t yin,Float_t zin,Float_t &xout,Float_t &zout);
 763
 764  protected:
 765     AliITSgeom(const AliITSgeom &source);    // Copy constructor
 766     AliITSgeom& operator=(const AliITSgeom &source);// = operator
 767
 768  private:
 769     TString    fVersion; // Transformation version.
 770     Int_t      fTrans;   // Flag to keep track of which transformation
 771     Int_t      fNmodules;// The total number of modules
 772     Int_t      fNlayers; // The number of layers.
 773     TArrayI    fNlad;    // Array of the number of ladders/layer(layer)
 774     TArrayI    fNdet;    // Array of the number of detector/ladder(layer)
 775     TObjArray  fGm;      // Structure of translation. and rotation.
 776     TObjArray  fShape;   // Array of shapes and detector information.
 777
 778     ClassDef(AliITSgeom,3) // ITS geometry class
 779 };
 780
 781 #endif