STEER/AliMagWrapCheb.h

   1
   2 // Author: ruben.shahoyan@cern.ch   20/03/2007
   3
   4 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   5 //                                                                               //
   6 //  Wrapper for the set of mag.field parameterizations by Chebyshev polinomials  //
   7 //  To obtain the field in cartesian coordinates/components use                  //
   8 //    Field(double* xyz, double* bxyz);                                          //
   9 //  For cylindrical coordinates/components:                                      //
  10 //    FieldCyl(double* rphiz, double* brphiz)                                    //
  11 //                                                                               //
  12 //  The solenoid part is parameterized in the volume  R<500, -550<Z<550 cm       //
  13 //                                                                               //
  14 //  The region R<423 cm,  -343.3<Z<481.3 for 30kA and -343.3<Z<481.3 for 12kA    //
  15 //  is parameterized using measured data while outside the Tosca calculation     //
  16 //  is used (matched to data on the boundary of the measurements)                //
  17 //                                                                               //
  18 //  Two options are possible:                                                    //
  19 //  1) _BRING_TO_BOUNDARY_ is defined in the AliCheb3D:                          //
  20 //     If the querried point is outside of the validity region then the field    //
  21 //     at the closest point on the fitted surface is returned.                   //
  22 //  2) _BRING_TO_BOUNDARY_ is not defined in the AliCheb3D:                      //
  23 //     If the querried point is outside of the validity region the return        //
  24 //     value for the field components are set to 0.                              //
  25 //                                                                               //
  26 //  To obtain the field integral in the TPC region from given point to nearest   //
  27 //  cathod plane (+- 250 cm) use:                                                //
  28 //  GetTPCInt(double* xyz, double* bxyz);  for Cartesian frame                   //
  29 //  or                                                                           //
  30 //  GetTPCIntCyl(Double_t *rphiz, Double_t *b); for Cylindrical frame            //
  31 //                                                                               //
  32 //                                                                               //
  33 //  The units are kiloGauss and cm.                                              //
  34 //                                                                               //
  35 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  36
  37 #ifndef ALIMAGWRAPCHEB_H
  38 #define ALIMAGWRAPCHEB_H
  39
  40 #include <TMath.h>
  41 #include <TNamed.h>
  42 #include "AliCheb3D.h"
  43
  44 class TSystem;
  45 class TArrayF;
  46 class TArrayI;
  47
  48 class AliMagWrapCheb: public TNamed
  49 {
  50  public:
  51   AliMagWrapCheb();
  52   AliMagWrapCheb(const AliMagWrapCheb& src);
  53   ~AliMagWrapCheb() {Clear();}
  54   //
  55   void       CopyFrom(const AliMagWrapCheb& src);
  56   AliMagWrapCheb& operator=(const AliMagWrapCheb& rhs);
  57   virtual void Clear(const Option_t * = "");
  58   //
  59   Int_t      GetNParamsSol()                              const {return fNParamsSol;}
  60   Int_t      GetNSegZSol()                                const {return fNSegZSol;}
  61   Float_t*   GetSegZSol() const {return fSegZSol;}
  62   //
  63   Int_t      GetNParamsTPCInt()                           const {return fNParamsTPCInt;}
  64   Int_t      GetNSegZTPCInt()                             const {return fNSegZTPCInt;}
  65   //
  66   Int_t      GetNParamsDip()                              const {return fNParamsDip;}
  67   Int_t      GetNSegZDip()                                const {return fNZSegDip;}
  68   //
  69   Float_t    GetMaxZ()                                    const {return GetMaxZSol();}
  70   Float_t    GetMinZ()                                    const {return fParamsDip ? GetMinZDip() : GetMinZSol();}
  71   //
  72   Float_t    GetMinZSol()                                 const {return fMinZSol;}
  73   Float_t    GetMaxZSol()                                 const {return fMaxZSol;}
  74   Float_t    GetMaxRSol()                                 const {return fMaxRSol;}
  75   //
  76   Float_t    GetMinZDip()                                 const {return fMinZDip;}
  77   Float_t    GetMaxZDip()                                 const {return fMaxZDip;}
  78   //
  79   Float_t    GetMinZTPCInt()                              const {return fMinZTPCInt;}
  80   Float_t    GetMaxZTPCInt()                              const {return fMaxZTPCInt;}
  81   Float_t    GetMaxRTPCInt()                              const {return fMaxRTPCInt;}
  82   //
  83   AliCheb3D* GetParamSol(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsSol->UncheckedAt(ipar);}
  84   AliCheb3D* GetParamTPCInt(Int_t ipar)                   const {return (AliCheb3D*)fParamsTPCInt->UncheckedAt(ipar);}
  85   AliCheb3D* GetParamDip(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsDip->UncheckedAt(ipar);}
  86   //
  87   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
  88   //
  89   virtual void Field(const Double_t *xyz, Double_t *b)    const;
  90   Double_t     GetBz(const Double_t *xyz)                 const;
  91   //
  92   void FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t  *b)      const;
  93   void GetTPCInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)        const;
  94   void GetTPCIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b)   const;
  95   //
  96   Int_t       FindDipSegment(const Double_t *xyz)         const;
  97   static void CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
  98   static void CylToCartCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
  99   static void CartToCylCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
 100   static void CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
 101   static void CartToCyl(const Double_t *xyz,  Double_t *rphiz);
 102   static void CylToCart(const Double_t *rphiz,Double_t *xyz);
 103   //
 104 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
 105   void         LoadData(const char* inpfile);
 106   //
 107   AliMagWrapCheb(const char* inputFile);
 108   void       SaveData(const char* outfile)                const;
 109   Int_t      SegmentDipDimension(Float_t** seg,const TObjArray* par,int npar, int dim,
 110                                  Float_t xmn,Float_t xmx,Float_t ymn,Float_t ymx,Float_t zmn,Float_t zmx);
 111   //
 112   void       AddParamSol(const AliCheb3D* param);
 113   void       AddParamTPCInt(const AliCheb3D* param);
 114   void       AddParamDip(const AliCheb3D* param);
 115   void       BuildTableDip();
 116   void       BuildTableSol();
 117   void       BuildTableTPCInt();
 118   void       ResetTPCInt();
 119   //
 120   //
 121 #endif
 122   //
 123  protected:
 124   void     FieldCylSol(const Double_t *rphiz, Double_t *b)    const;
 125   Double_t FieldCylSolBz(const Double_t *rphiz)               const;
 126   //
 127  protected:
 128   //
 129   Int_t      fNParamsSol;            // Total number of parameterization pieces for Sol
 130   Int_t      fNSegZSol;              // Number of segments in Z for Solenoid field
 131   //
 132   Int_t      fNParamsTPCInt;         // Total number of parameterization pieces for TPC field integral
 133   Int_t      fNSegZTPCInt;           // Number of segments in Z for TPC field integral
 134   //
 135   Int_t      fNParamsDip;            // Total number of parameterization pieces for dipole
 136   Int_t      fNZSegDip;              // number of distinct Z segments in Dipole
 137   Int_t      fNYSegDip;              // number of distinct Y segments in Dipole
 138   Int_t      fNXSegDip;              // number of distinct X segments in Dipole
 139   //
 140   Float_t*   fSegZSol;               //[fNSegZSol]      upper boundaries of Z segments
 141   Float_t*   fSegRSol;               //[fNParamsSol]    upper boundaries of R segments
 142   //
 143   Float_t*   fSegZTPCInt;            //[fNSegZTPCInt]    upper boundaries of Z segments
 144   Float_t*   fSegRTPCInt;            //[fNParamsTPCInt]  upper boundaries of R segments
 145   //
 146   Float_t*   fSegZDip;               //[fNZSegDip] coordinates of distinct Z segments in Dipole
 147   Float_t*   fSegYDip;               //[fNYSegDip] coordinated of Y segments for each Zsegment in Dipole
 148   Float_t*   fSegXDip;               //[fNXSegDip] coordinated of X segments for each Ysegment in Dipole
 149   //
 150   Int_t*     fNSegRSol;              //[fNSegZSol]      number of R segments for each Z segment
 151   Int_t*     fSegZIdSol;             //[fNSegZSol]      Id of the first R segment of each Z segment in the fSegRSol...
 152   //
 153   Int_t*     fNSegRTPCInt;           //[fNSegZTPCInt]   number of R segments for each Z segment
 154   Int_t*     fSegZIdTPCInt;          //[fNSegZTPCInt]   Id of the first R segment of each Z segment in the fSegRTPCInt...
 155   //
 156   Int_t*     fBegSegYDip;            //[fNZSegDip] beginning of Y segments array for each Z segment
 157   Int_t*     fNSegYDip;              //[fNZSegDip] number of Y segments for each Z segment
 158   Int_t*     fBegSegXDip;            //[fNYSegDip] beginning of X segments array for each Y segment
 159   Int_t*     fNSegXDip;              //[fNYSegDip] number of X segments for each Y segment
 160   Int_t*     fSegIDDip;              //[fNXSegDip] ID of the dipole parameterization for given XYZ segment
 161   //
 162   Float_t    fMinZSol;               // Min Z of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 163   Float_t    fMaxZSol;               // Max Z of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 164   Float_t    fMaxRSol;               // Max R of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 165   //
 166   Float_t    fMinZDip;               // Min Z of Dipole parameterization
 167   Float_t    fMaxZDip;               // Max Z of Dipole parameterization
 168   //
 169   Float_t    fMinZTPCInt;            // Min Z of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 170   Float_t    fMaxZTPCInt;            // Max Z of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 171   Float_t    fMaxRTPCInt;            // Max R of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 172   //
 173   TObjArray* fParamsSol;             // Parameterization pieces for Solenoid field
 174   TObjArray* fParamsDip;             // Parameterization pieces for Dipole field
 175   TObjArray* fParamsTPCInt;          // Parameterization pieces for Solenoid field integrals in TPC region
 176   //
 177   ClassDef(AliMagWrapCheb,4)         // Wrapper class for the set of Chebishev parameterizations of Alice mag.field
 178   //
 179  };
 180
 181
 182 //__________________________________________________________________________________________
 183 inline void AliMagWrapCheb::FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const
 184 {
 185   // compute field in Cylindircal coordinates
 186   //  if (rphiz[2]<GetMinZSol() || rphiz[2]>GetMaxZSol() || rphiz[0]>GetMaxRSol()) {for (int i=3;i--;) b[i]=0; return;}
 187   FieldCylSol(rphiz,b);
 188 }
 189
 190 //__________________________________________________________________________________________________
 191 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz)
 192 {
 193   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 194   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 195   Double_t psiPLUSphi = TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]) + rphiz[1];
 196   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(psiPLUSphi);
 197   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(psiPLUSphi);
 198   bxyz[2] = brphiz[2];
 199   //
 200 }
 201
 202 //__________________________________________________________________________________________________
 203 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCartB(const Double_t* xyz, const Double_t *brphiz, Double_t *bxyz)
 204 {
 205   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cart.system
 206   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 207   Double_t phiPLUSpsi = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]) +  TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]);
 208   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(phiPLUSpsi);
 209   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(phiPLUSpsi);
 210   bxyz[2] = brphiz[2];
 211   //
 212 }
 213
 214 //__________________________________________________________________________________________________
 215 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCartB(const Double_t *xyz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
 216 {
 217   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, poin is in cart.system
 218   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 219   Double_t psiMINphi = TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 220   //
 221   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 222   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 223   brphiz[2] = bxyz[2];
 224   //
 225 }
 226
 227 //__________________________________________________________________________________________________
 228 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
 229 {
 230   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 231   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 232   Double_t psiMINphi =  TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - rphiz[1];
 233   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 234   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 235   brphiz[2] = bxyz[2];
 236   //
 237 }
 238
 239 //__________________________________________________________________________________________________
 240 inline void AliMagWrapCheb::CartToCyl(const Double_t *xyz, Double_t *rphiz)
 241 {
 242   rphiz[0] = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
 243   rphiz[1] = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 244   rphiz[2] = xyz[2];
 245 }
 246
 247 //__________________________________________________________________________________________________
 248 inline void AliMagWrapCheb::CylToCart(const Double_t *rphiz, Double_t *xyz)
 249 {
 250   xyz[0] = rphiz[0]*TMath::Cos(rphiz[1]);
 251   xyz[1] = rphiz[0]*TMath::Sin(rphiz[1]);
 252   xyz[2] = rphiz[2];
 253 }
 254
 255 #endif