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   //
  70   Float_t    GetMinZSol()                                 const {return fMinZSol;}
  71   Float_t    GetMaxZSol()                                 const {return fMaxZSol;}
  72   Float_t    GetMaxRSol()                                 const {return fMaxRSol;}
  73   //
  74   Float_t    GetMinZDip()                                 const {return fMinZDip;}
  75   Float_t    GetMaxZDip()                                 const {return fMaxZDip;}
  76   //
  77   Float_t    GetMinZTPCInt()                              const {return fMinZTPCInt;}
  78   Float_t    GetMaxZTPCInt()                              const {return fMaxZTPCInt;}
  79   Float_t    GetMaxRTPCInt()                              const {return fMaxRTPCInt;}
  80   //
  81   AliCheb3D* GetParamSol(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsSol->UncheckedAt(ipar);}
  82   AliCheb3D* GetParamTPCInt(Int_t ipar)                   const {return (AliCheb3D*)fParamsTPCInt->UncheckedAt(ipar);}
  83   AliCheb3D* GetParamDip(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsDip->UncheckedAt(ipar);}
  84   //
  85   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
  86   //
  87   virtual void Field(const Double_t *xyz, Double_t *b)    const;
  88   Double_t     GetBz(const Double_t *xyz)                 const;
  89   //
  90   void FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t  *b)      const;
  91   void GetTPCInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)        const;
  92   void GetTPCIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b)   const;
  93   //
  94   Int_t       FindDipSegment(const Double_t *xyz)         const;
  95   static void CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
  96   static void CylToCartCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
  97   static void CartToCylCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
  98   static void CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
  99   static void CartToCyl(const Double_t *xyz,  Double_t *rphiz);
 100   static void CylToCart(const Double_t *rphiz,Double_t *xyz);
 101   //
 102 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
 103   void         LoadData(const char* inpfile);
 104   //
 105   AliMagWrapCheb(const char* inputFile);
 106   void       SaveData(const char* outfile)                const;
 107   Int_t      SegmentDipDimension(Float_t** seg,const TObjArray* par,int npar, int dim,
 108                                  Float_t xmn,Float_t xmx,Float_t ymn,Float_t ymx,Float_t zmn,Float_t zmx);
 109   //
 110   void       AddParamSol(const AliCheb3D* param);
 111   void       AddParamTPCInt(const AliCheb3D* param);
 112   void       AddParamDip(const AliCheb3D* param);
 113   void       BuildTableDip();
 114   void       BuildTableSol();
 115   void       BuildTableTPCInt();
 116   void       ResetTPCInt();
 117   //
 118   //
 119 #endif
 120   //
 121  protected:
 122   void     FieldCylSol(const Double_t *rphiz, Double_t *b)    const;
 123   Double_t FieldCylSolBz(const Double_t *rphiz)               const;
 124   //
 125  protected:
 126   //
 127   Int_t      fNParamsSol;            // Total number of parameterization pieces for Sol
 128   Int_t      fNSegZSol;              // Number of segments in Z for Solenoid field
 129   //
 130   Int_t      fNParamsTPCInt;         // Total number of parameterization pieces for TPC field integral
 131   Int_t      fNSegZTPCInt;           // Number of segments in Z for TPC field integral
 132   //
 133   Int_t      fNParamsDip;            // Total number of parameterization pieces for dipole
 134   Int_t      fNZSegDip;              // number of distinct Z segments in Dipole
 135   Int_t      fNYSegDip;              // number of distinct Y segments in Dipole
 136   Int_t      fNXSegDip;              // number of distinct X segments in Dipole
 137   //
 138   Float_t*   fSegZSol;               //[fNSegZSol]      upper boundaries of Z segments
 139   Float_t*   fSegRSol;               //[fNParamsSol]    upper boundaries of R segments
 140   //
 141   Float_t*   fSegZTPCInt;            //[fNSegZTPCInt]    upper boundaries of Z segments
 142   Float_t*   fSegRTPCInt;            //[fNParamsTPCInt]  upper boundaries of R segments
 143   //
 144   Float_t*   fSegZDip;               //[fNZSegDip] coordinates of distinct Z segments in Dipole
 145   Float_t*   fSegYDip;               //[fNYSegDip] coordinated of Y segments for each Zsegment in Dipole
 146   Float_t*   fSegXDip;               //[fNXSegDip] coordinated of X segments for each Ysegment in Dipole
 147   //
 148   Int_t*     fNSegRSol;              //[fNSegZSol]      number of R segments for each Z segment
 149   Int_t*     fSegZIdSol;             //[fNSegZSol]      Id of the first R segment of each Z segment in the fSegRSol...
 150   //
 151   Int_t*     fNSegRTPCInt;           //[fNSegZTPCInt]   number of R segments for each Z segment
 152   Int_t*     fSegZIdTPCInt;          //[fNSegZTPCInt]   Id of the first R segment of each Z segment in the fSegRTPCInt...
 153   //
 154   Int_t*     fBegSegYDip;            //[fNZSegDip] beginning of Y segments array for each Z segment
 155   Int_t*     fNSegYDip;              //[fNZSegDip] number of Y segments for each Z segment
 156   Int_t*     fBegSegXDip;            //[fNYSegDip] beginning of X segments array for each Y segment
 157   Int_t*     fNSegXDip;              //[fNYSegDip] number of X segments for each Y segment
 158   Int_t*     fSegIDDip;              //[fNXSegDip] ID of the dipole parameterization for given XYZ segment
 159   //
 160   Float_t    fMinZSol;               // Min Z of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 161   Float_t    fMaxZSol;               // Max Z of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 162   Float_t    fMaxRSol;               // Max R of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 163   //
 164   Float_t    fMinZDip;               // Min Z of Dipole parameterization
 165   Float_t    fMaxZDip;               // Max Z of Dipole parameterization
 166   //
 167   Float_t    fMinZTPCInt;            // Min Z of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 168   Float_t    fMaxZTPCInt;            // Max Z of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 169   Float_t    fMaxRTPCInt;            // Max R of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 170   //
 171   TObjArray* fParamsSol;             // Parameterization pieces for Solenoid field
 172   TObjArray* fParamsDip;             // Parameterization pieces for Dipole field
 173   TObjArray* fParamsTPCInt;          // Parameterization pieces for Solenoid field integrals in TPC region
 174   //
 175   ClassDef(AliMagWrapCheb,4)         // Wrapper class for the set of Chebishev parameterizations of Alice mag.field
 176   //
 177  };
 178
 179
 180 //__________________________________________________________________________________________
 181 inline void AliMagWrapCheb::FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const
 182 {
 183   // compute field in Cylindircal coordinates
 184   //  if (rphiz[2]<GetMinZSol() || rphiz[2]>GetMaxZSol() || rphiz[0]>GetMaxRSol()) {for (int i=3;i--;) b[i]=0; return;}
 185   FieldCylSol(rphiz,b);
 186 }
 187
 188 //__________________________________________________________________________________________________
 189 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz)
 190 {
 191   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 192   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 193   Double_t psiPLUSphi = TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]) + rphiz[1];
 194   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(psiPLUSphi);
 195   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(psiPLUSphi);
 196   bxyz[2] = brphiz[2];
 197   //
 198 }
 199
 200 //__________________________________________________________________________________________________
 201 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCartB(const Double_t* xyz, const Double_t *brphiz, Double_t *bxyz)
 202 {
 203   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cart.system
 204   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 205   Double_t phiPLUSpsi = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]) +  TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]);
 206   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(phiPLUSpsi);
 207   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(phiPLUSpsi);
 208   bxyz[2] = brphiz[2];
 209   //
 210 }
 211
 212 //__________________________________________________________________________________________________
 213 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCartB(const Double_t *xyz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
 214 {
 215   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, poin is in cart.system
 216   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 217   Double_t psiMINphi = TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 218   //
 219   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 220   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 221   brphiz[2] = bxyz[2];
 222   //
 223 }
 224
 225 //__________________________________________________________________________________________________
 226 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
 227 {
 228   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 229   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 230   Double_t psiMINphi =  TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - rphiz[1];
 231   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 232   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 233   brphiz[2] = bxyz[2];
 234   //
 235 }
 236
 237 //__________________________________________________________________________________________________
 238 inline void AliMagWrapCheb::CartToCyl(const Double_t *xyz, Double_t *rphiz)
 239 {
 240   rphiz[0] = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
 241   rphiz[1] = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 242   rphiz[2] = xyz[2];
 243 }
 244
 245 //__________________________________________________________________________________________________
 246 inline void AliMagWrapCheb::CylToCart(const Double_t *rphiz, Double_t *xyz)
 247 {
 248   xyz[0] = rphiz[0]*TMath::Cos(rphiz[1]);
 249   xyz[1] = rphiz[0]*TMath::Sin(rphiz[1]);
 250   xyz[2] = rphiz[2];
 251 }
 252
 253 #endif