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