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