Fixed bug in GetModuleId(Int_t index,Int_t &lay,Int_t &lad, Int_t &det) and
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSgeom.cxx
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2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /*
17 $Log$
18 Revision 1.3  1999/10/04 15:20:12  fca
19 Correct syntax accepted by g++ but not standard for static members, remove minor warnings
20
21 Revision 1.2  1999/09/29 09:24:20  fca
22 Introduction of the Copyright and cvs Log
23
24 */
25
26 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
27 // ITS geometry manimulaiton routines.                               //
28 // Created April 15 1999.                                            //
29 // version: 0.0.0                                                    //
30 // By: Bjorn S. Nilsen                                               //
31 // version: 0.0.1                                                    //
32 // Updated May 27 1999.                                              //
33 // Added Cylinderical random and global based changes.               //
34 // Added  function PrintComparison.                                  //
35 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
36 #include <iostream.h>
37 #include <fstream.h>
38 #include <iomanip.h>
39 #include <stdio.h>
40 #include "AliITSgeom.h"
41 #include "TRandom.h"
42
43 ClassImp(AliITSgeom)
44
45 //_____________________________________________________________________
46 AliITSgeom::AliITSgeom(){
47 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
48 //     The default constructor for the AliITSgeom class. It, by default,
49 // sets fNlayers to zero and zeros all pointers.
50 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
51   // Default constructor.
52   // Do not allocate anything zero everything
53    fNlayers = 0;
54    fNlad    = 0;
55    fNdet    = 0;
56    fg       = 0;
57    fShape   = 0;
58    return;
59 }
60
61 //_____________________________________________________________________
62 AliITSgeom::~AliITSgeom(){
63 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
64 //     The destructor for the AliITSgeom class. If the arrays fNlad,
65 // fNdet, or fg have had memory allocated to them, there pointer values
66 // are non zero, then this memory space is freed and they are set
67 // to zero. In addition, fNlayers is set to zero. The destruction of
68 // TObjArray fShape is, by default, handled by the TObjArray destructor.
69 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
70   // Default destructor.
71   // if arrays exist delet them. Then set everything to zero.
72    if(fg!=0){
73       for(Int_t i=0;i<fNlayers;i++) delete[] fg[i];
74       delete[] fg;
75    } // end if fg!=0
76    if(fNlad!=0) delete[] fNlad;
77    if(fNdet!=0) delete[] fNdet;
78    fNlayers = 0;
79    fNlad    = 0;
80    fNdet    = 0;
81    fg       = 0;
82    return;
83 }
84
85 //_____________________________________________________________________
86 AliITSgeom::AliITSgeom(const char *filename){
87 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
88 //     The constructor for the AliITSgeom class. All of the data to fill
89 // this structure is read in from the file given my the input filename.
90 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
91    FILE     *pf;
92    Int_t    i;
93    ITS_geom *g;
94    Int_t    l,a,d;
95    Float_t  x,y,z,o,p,q,r,s,t;
96    Double_t oor,pr,qr,rr,sr,tr; // Radians
97    Double_t lr[9];
98    Double_t si; // sin(angle)
99    Double_t PI = TMath::Pi(), byPI = PI/180.;
100
101    pf = fopen(filename,"r");
102
103    fNlayers = 6; // set default number of ladders
104    fNlad    = new Int_t[fNlayers];
105    fNdet    = new Int_t[fNlayers];
106    // find the number of laders and detectors in this geometry.
107    for(i=0;i<fNlayers;i++){fNlad[i]=fNdet[i]=0;} // zero out arrays
108    for(;;){ // for ever loop
109       i = fscanf(pf,"%d %d %d %f %f %f %f %f %f %f %f %f",
110                      &l,&a,&d,&x,&y,&z,&o,&p,&q,&r,&s,&t);
111       if(i==EOF) break;
112       if(l<1 || l>fNlayers) {
113          printf("error in file %s layer=%d min is 1 max is %d/n",
114                  filename,l,fNlayers);
115          continue;
116       }// end if l
117       if(fNlad[l-1]<a) fNlad[l-1] = a;
118       if(fNdet[l-1]<d) fNdet[l-1] = d;
119    } // end for ever loop
120    // counted the number of laders and detectors now allocate space.
121    fg = new ITS_geom* [fNlayers];
122    for(i=0;i<fNlayers;i++){
123       fg[i] = 0;
124       l = fNlad[i]*fNdet[i];
125       fg[i] = new ITS_geom[l]; // allocate space for transforms
126    } // end for i
127
128    // Set up Shapes for a default configuration of 6 layers.
129    fShape = new TObjArray;
130    AddShape((TObject *) new AliITSgeomSPD());  // shape 0
131    AddShape((TObject *) new AliITSgeomSDD());  // shape 1
132    AddShape((TObject *) new AliITSgeomSPD());  // shape 2
133
134    // prepair to read in transforms
135    rewind(pf); // start over reading file
136    for(;;){ // for ever loop
137       i = fscanf(pf,"%d %d %d %f %f %f %f %f %f %f %f %f",
138                      &l,&a,&d,&x,&y,&z,&o,&p,&q,&r,&s,&t);
139       if(i==EOF) break;
140       if(l<1 || l>fNlayers) {
141          printf("error in file %s layer=%d min is 1 max is %d/n",
142                  filename,l,fNlayers);
143          continue;
144       }// end if l
145       l--; a--; d--; // shift layer, lader, and detector counters to zero base
146       i = d + a*fNdet[l]; // position of this detector
147       g = &(fg[l][i]);
148
149       oor = byPI*o;
150       pr = byPI*p;
151       qr = byPI*q;
152       rr = byPI*r;
153       sr = byPI*s;
154       tr = byPI*t;
155
156       g->fx0   = x;
157       g->fy0   = y;
158       g->fz0   = z;
159 //
160       si    = sin(oor);if(o== 90.0) si = +1.0;
161                       if(o==270.0) si = -1.0;
162                       if(o==  0.0||o==180.) si = 0.0;
163       lr[0] = si * cos(pr);
164       lr[1] = si * sin(pr);
165       lr[2] = cos(oor);if(o== 90.0||o==270.) lr[2] = 0.0;
166                       if(o== 0.0)           lr[2] = +1.0;
167                       if(o==180.0)          lr[2] = -1.0;
168 //
169       si    =  sin(qr);if(q== 90.0) si = +1.0; 
170                        if(q==270.0) si = -1.0;
171                        if(q==  0.0||q==180.) si = 0.0;
172       lr[3] = si * cos(rr);
173       lr[4] = si * sin(rr);
174       lr[5] = cos(qr);if(q== 90.0||q==270.) lr[5] = 0.0;
175                       if(q==  0.0)          lr[5] = +1.0;
176                       if(q==180.0)          lr[5] = -1.0;
177 //
178       si    = sin(sr);if(s== 90.0) si = +1.0;
179                       if(s==270.0) si = -1.0;
180                       if(s==  0.0||s==180.) si = 0.0;
181       lr[6] = si * cos(tr);
182       lr[7] = si * sin(tr);
183       lr[8] = cos(sr);if(s== 90.0||s==270.0) lr[8] =  0.0;
184                       if(s==  0.0)           lr[8] = +1.0;
185                       if(s==180.0)           lr[8] = -1.0;
186       // Normalize these elements
187       for(a=0;a<3;a++){// reuse float si and integers a and d.
188          si = 0.0;
189          for(d=0;d<3;d++) si += lr[3*a+d]*lr[3*a+d];
190          si = TMath::Sqrt(1./si);
191          for(d=0;d<3;d++) g->fr[3*a+d] = lr[3*a+d] = si*lr[3*a+d];
192       } // end for a
193       // get angles from matrix up to a phase of 180 degrees.
194       oor     = atan2(lr[7],lr[8]);if(oor<0.0) oor += 2.0*PI;
195       pr     = asin(lr[2]);       if(pr<0.0) pr += 2.0*PI;
196       qr     = atan2(lr[3],lr[0]);if(qr<0.0) qr += 2.0*PI;
197       g->frx = oor;
198       g->fry = pr;
199       g->frz = qr;
200       // l = layer-1 at this point.
201            if(l==0||l==1) g->fShapeIndex = 0; // SPD's
202       else if(l==2||l==3) g->fShapeIndex = 1; // SDD's
203       else if(l==4||l==5) g->fShapeIndex = 2; // SSD's
204    } // end for ever loop
205    fclose(pf);
206 }
207
208 //________________________________________________________________________
209 AliITSgeom::AliITSgeom(AliITSgeom &source){
210 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
211 //     The copy constructor for the AliITSgeom class. It calls the
212 // = operator function. See the = operator function for more details.
213 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
214    source = *this;  // Just use the = operator for now.
215    return;
216 }
217
218 //________________________________________________________________________
219 void AliITSgeom::operator=(AliITSgeom &source){
220 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
221 //     The = operator function for the AliITSgeom class. It makes an
222 // independent copy of the class in such a way that any changes made
223 // to the copied class will not affect the source class in any way.
224 // This is required for many ITS alignment studies where the copied
225 // class is then modified by introducing some misalignment.
226 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
227    Int_t i,j,k;
228
229    if(this == &source) return; // don't assign to ones self.
230
231    // if there is an old structure allocated delete it first.
232    if(fg != 0){
233       for(i=0;i<fNlayers;i++) delete[] fg[i];
234       delete[] fg;
235    } // end if fg != 0 
236    if(fNlad != 0) delete[] fNlad;
237    if(fNdet != 0) delete[] fNdet;
238
239    fNlayers = source.fNlayers;
240    fNlad = new Int_t[fNlayers];
241    for(i=0;i<fNlayers;i++) fNlad[i] = source.fNlad[i];
242    fNdet = new Int_t[fNlayers];
243    for(i=0;i<fNlayers;i++) fNdet[i] = source.fNdet[i];
244    fShape = new TObjArray(*(source.fShape));//This does not make a proper copy.
245    fg = new ITS_geom* [fNlayers];
246    for(i=0;i<fNlayers;i++){
247       fg[i] = new ITS_geom[fNlad[i]*fNdet[i]];
248       for(j=0;j<(fNlad[i]*fNdet[i]);j++){
249           fg[i][j].fShapeIndex = source.fg[i][j].fShapeIndex;
250           fg[i][j].fx0 = source.fg[i][j].fx0;
251           fg[i][j].fy0 = source.fg[i][j].fy0;
252           fg[i][j].fz0 = source.fg[i][j].fz0;
253           fg[i][j].frx = source.fg[i][j].frx;
254           fg[i][j].fry = source.fg[i][j].fry;
255           fg[i][j].frz = source.fg[i][j].frz;
256           for(k=0;k<9;k++) fg[i][j].fr[k] = source.fg[i][j].fr[k];
257       } // end for j
258    } // end for i
259    return;
260 }
261
262
263 //________________________________________________________________________
264 void AliITSgeom::GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
265                        const Float_t *g,Float_t *l){
266 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
267 //     The function that does the global ALICE Cartesian coordinate
268 // to local active volume detector Cartesian coordinate transformation.
269 // The local detector coordinate system is determined by the layer, 
270 // ladder, and detector numbers. The global coordinates are entered by
271 // the three element Float_t array g and the local coordinate values
272 // are returned by the three element Float_t array l. The order of the 
273 // three elements are g[0]=x, g[1]=y, and g[2]=z, similarly for l.
274 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
275    Double_t x,y,z;
276    ITS_geom *gl;
277
278    lay--; lad--; det--;
279    gl = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
280
281    x    = g[0] - gl->fx0;
282    y    = g[1] - gl->fy0;
283    z    = g[2] - gl->fz0;
284    l[0] = gl->fr[0]*x + gl->fr[1]*y + gl->fr[2]*z;
285    l[1] = gl->fr[3]*x + gl->fr[4]*y + gl->fr[5]*z;
286    l[2] = gl->fr[6]*x + gl->fr[7]*y + gl->fr[8]*z;
287    return;
288 }
289
290 //________________________________________________________________________
291 void AliITSgeom::GtoL(const Int_t *id,const Float_t *g,Float_t *l){
292 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
293 //     The function that does the local active volume detector Cartesian
294 // coordinate to global ALICE Cartesian coordinate transformation.
295 // The local detector coordinate system is determined by the layer, 
296 // ladder, and detector numbers. The local coordinates are entered by
297 // the three element Float_t array l and the global coordinate values
298 // are returned by the three element Float_t array g. The order of the 
299 // three elements are l[0]=x, l[1]=y, and l[2]=z, similarly for g.
300 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
301    Int_t    lay,lad,det;
302    Double_t x,y,z;
303    ITS_geom *gl;
304
305    lay = id[0]; lad = id[1]; det = id[2];
306    lay--; lad--; det--;
307    gl = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
308
309    x    = g[0] - gl->fx0;
310    y    = g[1] - gl->fy0;
311    z    = g[2] - gl->fz0;
312    l[0] = gl->fr[0]*x + gl->fr[1]*y + gl->fr[2]*z;
313    l[1] = gl->fr[3]*x + gl->fr[4]*y + gl->fr[5]*z;
314    l[2] = gl->fr[6]*x + gl->fr[7]*y + gl->fr[8]*z;
315    return;
316 }
317 //________________________________________________________________________
318 void AliITSgeom::GtoL(const Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l){
319 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
320 //     The function that does the local active volume detector Cartesian
321 // coordinate to global ALICE Cartesian coordinate transformation.
322 // The local detector coordinate system is determined by the detector
323 // index numbers (see GetModuleIndex and GetModuleID). The local 
324 // coordinates are entered by the three element Float_t array l and the 
325 // global coordinate values are returned by the three element Float_t array g.
326 // The order of the three elements are l[0]=x, l[1]=y, and l[2]=z, similarly 
327 // for g.
328 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
329    Int_t    lay,lad,det;
330    Double_t x,y,z;
331    ITS_geom *gl;
332
333    this->GetModuleId(index,lay,lad,det);
334    lay--; lad--; det--;
335    gl = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
336
337    x    = g[0] - gl->fx0;
338    y    = g[1] - gl->fy0;
339    z    = g[2] - gl->fz0;
340    l[0] = gl->fr[0]*x + gl->fr[1]*y + gl->fr[2]*z;
341    l[1] = gl->fr[3]*x + gl->fr[4]*y + gl->fr[5]*z;
342    l[2] = gl->fr[6]*x + gl->fr[7]*y + gl->fr[8]*z;
343    return;
344 }
345
346 //________________________________________________________________________
347 void AliITSgeom::LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
348                       const Float_t *l,Float_t *g){
349 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
350 //     The function that does the local active volume detector Cartesian
351 // coordinate to global ALICE Cartesian coordinate transformation.
352 // The local detector coordinate system is determined by the layer, 
353 // ladder, and detector numbers. The local coordinates are entered by
354 // the three element Float_t array l and the global coordinate values
355 // are returned by the three element Float_t array g. The order of the 
356 // three elements are l[0]=x, l[1]=y, and l[2]=z, similarly for g.
357 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
358    Double_t x,y,z;
359    ITS_geom *gl;
360
361    lay--; lad--; det--;
362    gl   = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
363
364    x    = gl->fr[0]*l[0] + gl->fr[3]*l[1] + gl->fr[6]*l[2];
365    y    = gl->fr[1]*l[0] + gl->fr[4]*l[1] + gl->fr[7]*l[2];
366    z    = gl->fr[2]*l[0] + gl->fr[5]*l[1] + gl->fr[8]*l[2];
367    g[0] = x + gl->fx0;
368    g[1] = y + gl->fy0;
369    g[2] = z + gl->fz0;
370    return;
371 }
372
373 //________________________________________________________________________
374 void AliITSgeom::LtoG(const Int_t *id,const Float_t *l,Float_t *g){
375 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
376 //     The function that does the local active volume detector Cartesian
377 // coordinate to global ALICE Cartesian coordinate transformation.
378 // The local detector coordinate system is determined by the three
379 // element array Id containing as it's three elements Id[0]=layer, 
380 // Id[1]=ladder, and Id[2]=detector numbers. The local coordinates
381 // are entered by the three element Float_t array l and the global
382 // coordinate values are returned by the three element Float_t array g.
383 // The order of the three elements are l[0]=x, l[1]=y, and l[2]=z,
384 // similarly for g.
385 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
386    Int_t    lay,lad,det;
387    Double_t x,y,z;
388    ITS_geom *gl;
389
390    lay = id[0]; lad = id[1]; det = id[2];
391    lay--; lad--; det--;
392    gl   = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
393
394    x    = gl->fr[0]*l[0] + gl->fr[3]*l[1] + gl->fr[6]*l[2];
395    y    = gl->fr[1]*l[0] + gl->fr[4]*l[1] + gl->fr[7]*l[2];
396    z    = gl->fr[2]*l[0] + gl->fr[5]*l[1] + gl->fr[8]*l[2];
397    g[0] = x + gl->fx0;
398    g[1] = y + gl->fy0;
399    g[2] = z + gl->fz0;
400    return;
401 }
402 //________________________________________________________________________
403 void AliITSgeom::LtoG(const Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g){
404 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
405 //     The function that does the local active volume detector Cartesian
406 // coordinate to global ALICE Cartesian coordinate transformation.
407 // The local detector coordinate system is determined by the detector  
408 // index number (see GetModuleIndex and GetModuleId). The local coordinates
409 // are entered by the three element Float_t array l and the global
410 // coordinate values are returned by the three element Float_t array g.
411 // The order of the three elements are l[0]=x, l[1]=y, and l[2]=z,
412 // similarly for g.
413 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
414    Int_t    lay,lad,det;
415    Double_t x,y,z;
416    ITS_geom *gl;
417
418    this->GetModuleId(index,lay,lad,det);
419    lay--; lad--; det--;
420    gl   = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
421
422    x    = gl->fr[0]*l[0] + gl->fr[3]*l[1] + gl->fr[6]*l[2];
423    y    = gl->fr[1]*l[0] + gl->fr[4]*l[1] + gl->fr[7]*l[2];
424    z    = gl->fr[2]*l[0] + gl->fr[5]*l[1] + gl->fr[8]*l[2];
425    g[0] = x + gl->fx0;
426    g[1] = y + gl->fy0;
427    g[2] = z + gl->fz0;
428    return;
429 }
430 //________________________________________________________________________
431 void AliITSgeom::GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
432                               const Float_t *g,Float_t *l){
433 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
434 //     The function that does the global ALICE Cartesian momentum
435 // to local active volume detector Cartesian momentum transformation.
436 // The local detector coordinate system is determined by the layer, 
437 // ladder, and detector numbers. The global momentums are entered by
438 // the three element Float_t array g and the local momentums values
439 // are returned by the three element Float_t array l. The order of the 
440 // three elements are g[0]=x, g[1]=y, and g[2]=z, similarly for l.
441 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
442    Double_t px,py,pz;
443    ITS_geom *gl;
444
445    lay--; lad--; det--;
446    gl = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
447
448    px   = g[0];
449    py   = g[1];
450    pz   = g[2];
451    l[0] = gl->fr[0]*px + gl->fr[1]*py + gl->fr[2]*pz;
452    l[1] = gl->fr[3]*px + gl->fr[4]*py + gl->fr[5]*pz;
453    l[2] = gl->fr[6]*px + gl->fr[7]*py + gl->fr[8]*pz;
454    return;
455 }
456 //________________________________________________________________________
457 void AliITSgeom::LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
458                               const Float_t *l,Float_t *g){
459 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
460 //     The function that does the local active volume detector Cartesian
461 // momentum to global ALICE Cartesian momentum transformation.
462 // The local detector momentum system is determined by the layer, 
463 // ladder, and detector numbers. The locall momentums are entered by
464 // the three element Float_t array l and the global momentum values
465 // are returned by the three element Float_t array g. The order of the 
466 // three elements are l[0]=x, l[1]=y, and l[2]=z, similarly for g.
467 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
468    Double_t px,py,pz;
469    ITS_geom *gl;
470
471    lay--; lad--; det--;
472    gl   = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
473
474    px   = gl->fr[0]*l[0] + gl->fr[3]*l[1] + gl->fr[6]*l[2];
475    py   = gl->fr[1]*l[0] + gl->fr[4]*l[1] + gl->fr[7]*l[2];
476    pz   = gl->fr[2]*l[0] + gl->fr[5]*l[1] + gl->fr[8]*l[2];
477    g[0] = px;
478    g[1] = py;
479    g[2] = pz;
480    return;
481 }
482 //___________________________________________________________________________
483 Int_t AliITSgeom::GetModuleIndex(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det){
484     Int_t i,j,k;
485
486     i = fNdet[lay-1] * (lad-1) + det - 1;
487     j = 0;
488     for(k=0;k<lay-1;k++) j += fNdet[k]*fNlad[k];
489     return (i+j);
490 }
491 //___________________________________________________________________________
492 void AliITSgeom::GetModuleId(Int_t index,Int_t &lay,Int_t &lad,Int_t &det){
493     Int_t i,j,k;
494
495     j = 0;
496     for(k=0;k<fNlayers;k++){
497         j += fNdet[k]*fNlad[k];
498         if(j>index)break;
499     } // end for k
500     lay = k+1;
501     i = index -j + fNdet[k]*fNlad[k];
502     j = 0;
503     for(k=0;k<fNlad[lay-1];k++){
504         j += fNdet[lay-1];
505         if(j>i)break;
506     } // end for k
507     lad = k+1;
508     det = 1+i-fNdet[lay-1]*k;
509     return;
510 }
511 //___________________________________________________________________________
512 void AliITSgeom::GlobalChange(Float_t *tran,Float_t *rot){
513 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
514 //     This function performs a Cartesian translation and rotation of
515 // the full ITS from its default position by an amount determined by
516 // the three element arrays dtranslation and drotation. If every element
517 // of dtranslation and drotation are zero then there is no change made
518 // the geometry. The change is global in that the exact same translation
519 // and rotation is done to every detector element in the exact same way.
520 // The units of the translation are those of the Monte Carlo, usually cm,
521 // and those of the rotation are in radians. The elements of dtranslation
522 // are dtranslation[0] = x, dtranslation[1] = y, and dtranslation[2] = z.
523 // The elements of drotation are drotation[0] = rx, drotation[1] = ry, and
524 // drotation[2] = rz. A change in x will move the hole ITS in the ALICE
525 // global x direction, the same for a change in y. A change in z will
526 // result in a translation of the ITS as a hole up or down the beam line.
527 // A change in the angles will result in the inclination of the ITS with
528 // respect to the beam line, except for an effective rotation about the
529 // beam axis which will just rotate the ITS as a hole about the beam axis.
530 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
531    Int_t    i,j,k,l;
532    Double_t rx,ry,rz;
533    Double_t sx,cx,sy,cy,sz,cz;
534    ITS_geom *gl;
535
536    for(i=0;i<fNlayers;i++){
537       for(j=0;j<fNlad[i];j++) for(k=0;k<fNdet[i];k++){
538          l = fNdet[i]*j+k; // resolved index
539          gl = &(fg[i][l]);
540          gl->fx0 += tran[0];
541          gl->fy0 += tran[1];
542          gl->fz0 += tran[2];
543          gl->frx +=  rot[0];
544          gl->fry +=  rot[1];
545          gl->frz +=  rot[2];
546          rx = gl->frx; ry = gl->fry; rz = gl->frz;
547          sx = sin(rx); cx = cos(rx);
548          sy = sin(ry); cy = cos(ry);
549          sz = sin(rz); cz = cos(rz);
550          gl->fr[0] =  cz*cy;
551          gl->fr[1] = -cz*sy*sx - sz*cx;
552          gl->fr[2] = -cz*sy*cx + sz*sx;
553          gl->fr[3] =  sz*cy;
554          gl->fr[4] = -sz*sy*sx + cz*cx;
555          gl->fr[5] = -sz*sy*cx - cz*sx;
556          gl->fr[6] =  sy;
557          gl->fr[7] =  cy*sx;
558          gl->fr[8] =  cy*cx;
559       } // end for j,k
560    } // end for i
561    return;
562 }
563
564 //___________________________________________________________________________
565 void AliITSgeom::GlobalCylindericalChange(Float_t *tran,Float_t *rot){
566 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
567 //     This function performs a cylindrical translation and rotation of
568 // each ITS element by a fixed about in radius, rphi, and z from its
569 // default position by an amount determined by the three element arrays
570 // dtranslation and drotation. If every element of dtranslation and
571 // drotation are zero then there is no change made the geometry. The
572 // change is global in that the exact same distance change in translation
573 // and rotation is done to every detector element in the exact same way.
574 // The units of the translation are those of the Monte Carlo, usually cm,
575 // and those of the rotation are in radians. The elements of dtranslation
576 // are dtranslation[0] = r, dtranslation[1] = rphi, and dtranslation[2] = z.
577 // The elements of drotation are drotation[0] = rx, drotation[1] = ry, and
578 // drotation[2] = rz. A change in r will results in the increase of the
579 // radius of each layer by the same about. A change in rphi will results in
580 // the rotation of each layer by a different angle but by the same
581 // circumferential distance. A change in z will result in a translation
582 // of the ITS as a hole up or down the beam line. A change in the angles
583 // will result in the inclination of the ITS with respect to the beam
584 // line, except for an effective rotation about the beam axis which will
585 // just rotate the ITS as a hole about the beam axis.
586 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
587    Int_t    i,j,k,l;
588    Double_t rx,ry,rz,r,phi,rphi; // phi in radians
589    Double_t sx,cx,sy,cy,sz,cz,r0;
590    ITS_geom *gl;
591
592 //   printf("trans=%f %f %f rot=%f %f %f\n",tran[0],tran[1],tran[2],
593 //        rot[0],rot[1],rot[2]);
594    for(i=0;i<fNlayers;i++){
595       for(j=0;j<fNlad[i];j++) for(k=0;k<fNdet[i];k++){
596          l     = fNdet[i]*j+k; // resolved index
597          gl    = &(fg[i][l]);
598          r = r0= TMath::Hypot(gl->fy0,gl->fx0);
599          phi   = atan2(gl->fy0,gl->fx0);
600          rphi  = r0*phi;
601          r    += tran[0];
602          rphi += tran[1];
603          phi   = rphi/r0;
604          gl->fx0  = r*TMath::Cos(phi);
605          gl->fy0  = r*TMath::Sin(phi);
606          gl->fz0 += tran[2];
607          gl->frx +=  rot[0];
608          gl->fry +=  rot[1];
609          gl->frz +=  rot[2];
610          rx = gl->frx; ry = gl->fry; rz = gl->frz;
611          sx = sin(rx); cx = cos(rx);
612          sy = sin(ry); cy = cos(ry);
613          sz = sin(rz); cz = cos(rz);
614          gl->fr[0] =  cz*cy;
615          gl->fr[1] = -cz*sy*sx - sz*cx;
616          gl->fr[2] = -cz*sy*cx + sz*sx;
617          gl->fr[3] =  sz*cy;
618          gl->fr[4] = -sz*sy*sx + cz*cx;
619          gl->fr[5] = -sz*sy*cx - cz*sx;
620          gl->fr[6] =  sy;
621          gl->fr[7] =  cy*sx;
622          gl->fr[8] =  cy*cx;
623       } // end for j,k
624    } // end for i
625    return;
626 }
627
628 //___________________________________________________________________________
629 void AliITSgeom::RandomChange(Float_t *stran,Float_t *srot){
630 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
631 //     This function performs a Gaussian random displacement and/or
632 // rotation about the present global position of each active
633 // volume/detector of the ITS. The sigma of the random displacement
634 // is determined by the three element array stranslation, for the
635 // x y and z translations, and the three element array srotation,
636 // for the three rotation about the axis x y and z.
637 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
638    Int_t    i,j,k,l;
639    Double_t rx,ry,rz;
640    Double_t sx,cx,sy,cy,sz,cz;
641    TRandom  ran;
642    ITS_geom *gl;
643
644    for(i=0;i<fNlayers;i++){
645       for(j=0;j<fNlad[i];j++) for(k=0;k<fNdet[i];k++){
646          l = fNdet[i]*j+k; // resolved index
647          gl = &(fg[i][l]);
648          gl->fx0 += ran.Gaus(0.0,stran[0]);
649          gl->fy0 += ran.Gaus(0.0,stran[1]);
650          gl->fz0 += ran.Gaus(0.0,stran[2]);
651          gl->frx += ran.Gaus(0.0, srot[0]);
652          gl->fry += ran.Gaus(0.0, srot[1]);
653          gl->frz += ran.Gaus(0.0, srot[2]);
654          rx = gl->frx; ry = gl->fry; rz = gl->frz;
655          sx = sin(rx); cx = cos(rx);
656          sy = sin(ry); cy = cos(ry);
657          sz = sin(rz); cz = cos(rz);
658          gl->fr[0] =  cz*cy;
659          gl->fr[1] = -cz*sy*sx - sz*cx;
660          gl->fr[2] = -cz*sy*cx + sz*sx;
661          gl->fr[3] =  sz*cy;
662          gl->fr[4] = -sz*sy*sx + cz*cx;
663          gl->fr[5] = -sz*sy*cx - cz*sx;
664          gl->fr[6] =  sy;
665          gl->fr[7] =  cy*sx;
666          gl->fr[8] =  cy*cx;
667       } // end for j,k
668    } // end for i
669    return;
670 }
671
672 //___________________________________________________________________________
673 void AliITSgeom::RandomCylindericalChange(Float_t *stran,Float_t *srot){
674 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
675 //     This function performs a Gaussian random displacement and/or
676 // rotation about the present global position of each active
677 // volume/detector of the ITS. The sigma of the random displacement
678 // is determined by the three element array stranslation, for the
679 // r rphi and z translations, and the three element array srotation,
680 // for the three rotation about the axis x y and z. This random change
681 // in detector position allow for the simulation of a random uncertainty
682 // in the detector positions of the ITS.
683 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
684    Int_t     i,j,k,l;
685    Double_t  rx,ry,rz,r,phi,x,y;  // phi in radians
686    Double_t  sx,cx,sy,cy,sz,cz,r0;
687    TRandom   ran;
688    ITS_geom  *gl;
689
690 //   printf("trans=%f %f %f rot=%f %f %f\n",stran[0],stran[1],stran[2],
691 //        srot[0],srot[1],srot[2]);
692    for(i=0;i<fNlayers;i++){
693       for(j=0;j<fNlad[i];j++) for(k=0;k<fNdet[i];k++){
694          l     = fNdet[i]*j+k; // resolved index
695          gl    = &(fg[i][l]);
696          x     = gl->fx0;
697          y     = gl->fy0;
698          r = r0= TMath::Hypot(y,x);
699          phi   = TMath::ATan2(y,x);
700 //       if(phi<0.0) phi += 2.0*TMath::Pi();
701          r    += ran.Gaus(0.0,stran[0]);
702          phi  += ran.Gaus(0.0,stran[1])/r0;
703 //       printf("fx0=%f fy0=%f rcos(phi)=%f rsin(phi)=%f\n",gl->fx0,gl->fy0,
704 //              r*TMath::Cos(phi),r*TMath::Sin(phi));
705          gl->fx0  = r*TMath::Cos(phi);
706          gl->fy0  = r*TMath::Sin(phi);
707 //       printf("r0=%f r=%f hypot=%f phi0=%f phi=%f ATan2=%f\n",
708 //              r0,r,TMath::Hypot(gl->fy0,gl->fx0),
709 //              phi0,phi,TMath::ATan2(gl->fy0,gl->fx0));
710          gl->fz0 += ran.Gaus(0.0,stran[2]);
711          gl->frx += ran.Gaus(0.0, srot[0]);
712          gl->fry += ran.Gaus(0.0, srot[1]);
713          gl->frz += ran.Gaus(0.0, srot[2]);
714          rx = gl->frx; ry = gl->fry; rz = gl->frz;
715          sx = sin(rx); cx = cos(rx);
716          sy = sin(ry); cy = cos(ry);
717          sz = sin(rz); cz = cos(rz);
718          gl->fr[0] =  cz*cy;
719          gl->fr[1] = -cz*sy*sx - sz*cx;
720          gl->fr[2] = -cz*sy*cx + sz*sx;
721          gl->fr[3] =  sz*cy;
722          gl->fr[4] = -sz*sy*sx + cz*cx;
723          gl->fr[5] = -sz*sy*cx - cz*sx;
724          gl->fr[6] =  sy;
725          gl->fr[7] =  cy*sx;
726          gl->fr[8] =  cy*cx;
727       } // end for j,k
728    } // end for i
729    return;
730 }
731
732 //___________________________________________________________________________
733 void AliITSgeom::SetByAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
734                              Float_t rx,Float_t ry,Float_t rz){
735 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
736 //     This function computes a new rotation matrix based on the angles
737 // rx, ry, and rz (in radians) for a give detector on the give ladder
738 // in the give layer. A new
739 // fg[layer-1][(fNlad[layer-1]*(ladder-1)+detector-1)].fr[] array is
740 // computed.
741 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
742    ITS_geom *g;
743    Double_t  sx,cx,sy,cy,sz,cz;
744
745    lay--; lad--; det--; // set to zero base now.
746    g = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
747
748    sx = sin(rx); cx = cos(rx);
749    sy = sin(ry); cy = cos(ry);
750    sz = sin(rz); cz = cos(rz);
751    g->frx   = rx;
752    g->fry   = ry;
753    g->frz   = rz;
754    g->fr[0] =  cz*cy;
755    g->fr[1] = -cz*sy*sx - sz*cx;
756    g->fr[2] = -cz*sy*cx + sz*sx;
757    g->fr[3] =  sz*cy;
758    g->fr[4] = -sz*sy*sx + cz*cx;
759    g->fr[5] = -sz*sy*cx - cz*sx;
760    g->fr[6] =  sy;
761    g->fr[7] =  cy*sx;
762    g->fr[8] =  cy*cx;
763    return;
764 }
765
766 //___________________________________________________________________________
767 void AliITSgeom::GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Float_t *mat){
768 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
769 //     Returns, in the Float_t array pointed to by mat, the full rotation
770 // matrix for the give detector defined by layer, ladder, and detector.
771 // It returns all nine elements of fr in the ITS_geom structure. See the
772 // description of the ITS_geom structure for further details of this
773 // rotation matrix.
774 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
775    Int_t    i;
776    ITS_geom *g;
777
778    lay--; lad--; det--; // shift to base 0
779    g = &(fg[lay][fNdet[lay]*lad+det]);
780    for(i=0;i<9;i++) mat[i] = g->fr[i];
781    return;
782 }
783
784 //___________________________________________________________________________
785 void AliITSgeom::PrintComparison(FILE *fp,AliITSgeom *other){
786 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
787 //     This function was primarily created for diagnostic reasons. It
788 // print to a file pointed to by the file pointer fp the difference
789 // between two AliITSgeom classes. The format of the file is basicly,
790 // define d? to be the difference between the same element of the two
791 // classes. For example dfrx = this->fg[i][j].frx - other->fg[i][j].frx.
792 // if(at least one of dfx0, dfy0, dfz0,dfrx,dfry,dfrz are non zero) then print
793 // layer ladder detector dfx0 dfy0 dfz0 dfrx dfry dfrz
794 // if(at least one of the 9 elements of dfr[] are non zero) then print
795 // layer ladder detector dfr[0] dfr[1] dfr[2]
796 //                       dfr[3] dfr[4] dfr[5]
797 //                       dfr[6] dfr[7] dfr[8]
798 // Only non zero values are printed to save space. The differences are
799 // typical written to a file because there are usually a lot of numbers
800 // printed out and it is usually easier to read them in some nice editor
801 // rather than zooming quickly past you on a screen. fprintf is used to
802 // do the printing. The fShapeIndex difference is not printed at this time.
803 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
804    Int_t    i,j,k,l;
805    Double_t xt,yt,zt,xo,yo,zo;
806    Double_t rxt,ryt,rzt,rxo,ryo,rzo;  // phi in radians
807    ITS_geom *gt,*go;
808    Bool_t   t;
809
810    for(i=0;i<this->fNlayers;i++){
811       for(j=0;j<this->fNlad[i];j++) for(k=0;k<this->fNdet[i];k++){
812          l   = this->fNdet[i]*j+k; // resolved index
813          gt  = &(this->fg[i][l]);
814          go  = &(other->fg[i][l]);
815          xt  = gt->fx0; yt  = gt->fy0; zt  = gt->fz0;
816          xo  = go->fx0; yo  = go->fy0; zo  = go->fz0;
817          rxt = gt->frx; ryt = gt->fry; rzt = gt->frz;
818          rxo = go->frx; ryo = go->fry; rzo = go->frz;
819          if(!(xt==xo&&yt==yo&&zt==zo&&rxt==rxo&&ryt==ryo&&rzt==rzo))
820          fprintf(fp,"%1.1d %2.2d %2.2d dTrans=%f %f %f drot=%f %f %f\n",
821                  i+1,j+1,k+1,xt-xo,yt-yo,zt-zo,rxt-rxo,ryt-ryo,rzt-rzo);
822          t = kFALSE;
823          for(i=0;i<9;i++) t = gt->fr[i] != go->fr[i];
824          if(t){
825              fprintf(fp,"%1.1d %2.2d %2.2d dfr= %e %e %e\n",i+1,j+1,k+1,
826                  gt->fr[0]-go->fr[0],gt->fr[1]-go->fr[1],gt->fr[2]-go->fr[2]);
827              fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",
828                  gt->fr[3]-go->fr[3],gt->fr[4]-go->fr[4],gt->fr[5]-go->fr[5]);
829              fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",
830                  gt->fr[6]-go->fr[6],gt->fr[7]-go->fr[7],gt->fr[8]-go->fr[8]);
831          }
832       } // end for j,k
833    } // end for i
834    return;
835 }
836
837 //___________________________________________________________________________
838 void AliITSgeom::PrintData(FILE *fp,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det){
839 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
840 //     This function prints out the coordinate transformations for
841 // the particular detector defined by layer, ladder, and detector
842 // to the file pointed to by the File pointer fp. fprinf statements
843 // are used to print out the numbers. The format is
844 // layer ladder detector Trans= fx0 fy0 fz0 rot= frx fry frz Shape=fShapeIndex
845 //                         dfr= fr[0] fr[1] fr[2]
846 //                         dfr= fr[3] fr[4] fr[5]
847 //                         dfr= fr[6] fr[7] fr[8]
848 // By indicating which detector, some control over the information 
849 // is given to the user. The output it written to the file pointed
850 // to by the file pointer fp. This can be set to stdout if you want.
851 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
852    Int_t    i,j,k,l;
853    ITS_geom *gt;
854
855    i  = lay-1;
856    j  = lad-1;
857    k  = det-1;
858    l  = this->fNdet[i]*j+k; // resolved index
859    gt = &(this->fg[i][l]);
860    fprintf(fp,"%1.1d %2.2d %2.2d Trans=%f %f %f rot=%f %f %f Shape=%d\n",
861            i+1,j+1,k+1,gt->fx0,gt->fy0,gt->fz0,gt->frx,gt->fry,gt->frz,
862            gt->fShapeIndex);
863    fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",gt->fr[0],gt->fr[1],gt->fr[2]);
864    fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",gt->fr[3],gt->fr[4],gt->fr[5]);
865    fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",gt->fr[6],gt->fr[7],gt->fr[8]);
866    return;
867 }
868 //___________________________________________________________________________
869 void AliITSgeom::Streamer(TBuffer &R__b){
870 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
871 //     The default Streamer function "written by ROOT" doesn't write out
872 // the arrays referenced by pointers. Therefore, a specific Streamer function
873 // has to be written. This function should not be modified but instead added
874 // on to so that older versions can still be read. The proper handling of
875 // the version dependent streamer function hasn't been written do to the lack
876 // of finding an example at the time of writting.
877 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
878    // Stream an object of class AliITSgeom.
879     Int_t i,j,k;
880
881    if (R__b.IsReading()) {
882       Version_t R__v = R__b.ReadVersion(); if (R__v) { }
883       TObject::Streamer(R__b);
884       R__b >> fNlayers;
885       if(fNlad!=0) delete[] fNlad;
886       if(fNdet!=0) delete[] fNdet;
887       fNlad = new Int_t[fNlayers];
888       fNdet = new Int_t[fNlayers];
889       for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b >> fNlad[i];
890       for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b >> fNdet[i];
891       if(fg!=0){
892           for(i=0;i<fNlayers;i++) delete[] fg[i];
893           delete[] fg;
894       } // end if fg!=0
895       fg = new ITS_geom*[fNlayers];
896       for(i=0;i<fNlayers;i++){
897           fg[i] = new ITS_geom[fNlad[i]*fNdet[i]];
898           for(j=0;j<fNlad[i]*fNdet[i];j++){
899               R__b >> fg[i][j].fShapeIndex;
900               R__b >> fg[i][j].fx0;
901               R__b >> fg[i][j].fy0;
902               R__b >> fg[i][j].fz0;
903               R__b >> fg[i][j].frx;
904               R__b >> fg[i][j].fry;
905               R__b >> fg[i][j].frz;
906               for(k=0;k<9;k++) R__b >> fg[i][j].fr[k];
907           } // end for j
908       } // end for i
909       R__b >> fShape;
910    } else {
911       R__b.WriteVersion(AliITSgeom::IsA());
912       TObject::Streamer(R__b);
913       R__b << fNlayers;
914       for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b << fNlad[i];
915       for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b << fNdet[i];
916       for(i=0;i<fNlayers;i++) for(j=0;j<fNlad[i]*fNdet[i];j++){
917           R__b << fg[i][j].fShapeIndex;
918           R__b << fg[i][j].fx0;
919           R__b << fg[i][j].fy0;
920           R__b << fg[i][j].fz0;
921           R__b << fg[i][j].frx;
922           R__b << fg[i][j].fry;
923           R__b << fg[i][j].frz;
924           for(k=0;k<9;k++) R__b << fg[i][j].fr[k];
925       } // end for i,j
926       R__b << fShape;
927    }
928 }
929
930 //___________________________________________________________________________
931 ofstream & AliITSgeom::PrintGeom(ofstream &R__b){
932 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
933 //     The default Streamer function "written by ROOT" doesn't write out
934 // the arrays referenced by pointers. Therefore, a specific Streamer function
935 // has to be written. This function should not be modified but instead added
936 // on to so that older versions can still be read. The proper handling of
937 // the version dependent streamer function hasn't been written do to the lack
938 // of finding an example at the time of writting.
939 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
940    // Stream an object of class AliITSgeom.
941     Int_t i,j,k;
942
943     R__b.setf(ios::scientific);
944     R__b << fNlayers << " ";
945     for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b << fNlad[i] << " ";
946     for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b << fNdet[i] << "\n";
947     for(i=0;i<fNlayers;i++) for(j=0;j<fNlad[i]*fNdet[i];j++){
948         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].fShapeIndex << " ";
949         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].fx0 << " ";
950         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].fy0 << " ";
951         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].fz0 << " ";
952         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].frx << " ";
953         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].fry << " ";
954         R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].frz << "\n";
955         for(k=0;k<9;k++) R__b <<setprecision(16) << fg[i][j].fr[k] << " ";
956         R__b << "\n";
957       } // end for i,j
958 //      R__b << fShape;
959       return R__b;
960 }
961
962 //___________________________________________________________________________
963 ifstream & AliITSgeom::ReadGeom(ifstream &R__b){
964 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
965 //     The default Streamer function "written by ROOT" doesn't write out
966 // the arrays referenced by pointers. Therefore, a specific Streamer function
967 // has to be written. This function should not be modified but instead added
968 // on to so that older versions can still be read. The proper handling of
969 // the version dependent streamer function hasn't been written do to the lack
970 // of finding an example at the time of writting.
971 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
972    // Stream an object of class AliITSgeom.
973     Int_t i,j,k;
974
975       R__b >> fNlayers;
976       if(fNlad!=0) delete[] fNlad;
977       if(fNdet!=0) delete[] fNdet;
978       fNlad = new Int_t[fNlayers];
979       fNdet = new Int_t[fNlayers];
980       for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b >> fNlad[i];
981       for(i=0;i<fNlayers;i++) R__b >> fNdet[i];
982       if(fg!=0){
983           for(i=0;i<fNlayers;i++) delete[] fg[i];
984           delete[] fg;
985       } // end if fg!=0
986       fg = new ITS_geom*[fNlayers];
987       for(i=0;i<fNlayers;i++){
988           fg[i] = new ITS_geom[fNlad[i]*fNdet[i]];
989           for(j=0;j<fNlad[i]*fNdet[i];j++){
990               R__b >> fg[i][j].fShapeIndex;
991               R__b >> fg[i][j].fx0;
992               R__b >> fg[i][j].fy0;
993               R__b >> fg[i][j].fz0;
994               R__b >> fg[i][j].frx;
995               R__b >> fg[i][j].fry;
996               R__b >> fg[i][j].frz;
997               for(k=0;k<9;k++) R__b >> fg[i][j].fr[k];
998           } // end for j
999       } // end for i
1000 //      R__b >> fShape;
1001       return R__b;
1002 }