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 /* $Id$ */
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 // ITS geometry manipulation routines.                               //
  20 // Created April 15 1999.                                            //
  21 // version: 0.0.0                                                    //
  22 // By: Bjorn S. Nilsen                                               //
  23 // version: 0.0.1                                                    //
  24 // Updated May 27 1999.                                              //
  25 // Added Cylindrical random and global based changes.                //
  26 //                                                                   //
  27 // Modified and added functions Feb. 7 2006                          //
  28 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
  29
  30
  31 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  32 //     The local coordinate system by, default, is show in the following
  33 // figures. Also shown are the ladder numbering scheme.
  34 //Begin_Html
  35 /*
  36 <img src="picts/ITS/AliITSgeomMatrix_L1.gif">
  37 </pre>
  38 <br clear=left>
  39 <font size=+2 color=blue>
  40 <p>This shows the relative geometry differences between the ALICE Global
  41 coordinate system and the local detector coordinate system.
  42 </font>
  43 <pre>
  44
  45 <pre>
  46 <img src="picts/ITS/its1+2_convention_front_5.gif">
  47 </pre>
  48 <br clear=left>
  49 <font size=+2 color=blue>
  50 <p>This shows the front view of the SPDs and the orientation of the local
  51 pixel coordinate system. Note that the inner pixel layer has its y coordinate
  52 in the opposite direction from all of the other layers.
  53 </font>
  54 <pre>
  55
  56 <pre>
  57 <img src="picts/ITS/its3+4_convention_front_5.gif">
  58 </pre>
  59 <br clear=left>
  60 <font size=+2 color=blue>
  61 <p>This shows the front view of the SDDs and the orientation of the local
  62 pixel coordinate system.
  63 </font>
  64 <pre>
  65
  66 <pre>
  67 <img src="picts/ITS/its5+6_convention_front_5.gif">
  68 </pre>
  69 <br clear=left>
  70 <font size=+2 color=blue>
  71 <p>This shows the front view of the SSDs and the orientation of the local
  72 pixel coordinate system.
  73 </font>
  74 <pre>
  75 */
  76 //End_Html
  77 //
  78 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  79
  80 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  81 //
  82 // version: 0
  83 // Written by Bjorn S. Nilsen
  84 //
  85 // Data Members:
  86 //
  87 // TString    fVersion
  88 //     Transformation version.
  89 // Int_t      fTrans
  90 //     Flag to keep track of which transformation
  91 // Int_t      fNmodules
  92 //      The total number of modules
  93 // Int_t fNlayers
  94 //     The number of ITS layers for this geometry. By default this
  95 //  is 6, but can be modified by the creator function if there are
  96 // more layers defined.
  97 //
  98 // TArrayI fNlad
  99 //     A pointer to an array fNlayers long containing the number of
 100 // ladders for each layer. This array is typically created and filled
 101 // by the AliITSgeom creator function.
 102 //
 103 // TArrayI fNdet
 104 //     A pointer to an array fNlayers long containing the number of
 105 // active detector volumes for each ladder. This array is typically
 106 // created and filled by the AliITSgeom creator function.
 107 //
 108 // TObjArray fGm containing objects of type AliITSgeomMatrix
 109 //     A pointer to an array of AliITSgeomMatrix classes. One element
 110 // per module (detector) in the ITS. AliITSgeomMatrix basicly contains
 111 // all of the necessary information about the detector and it's coordinate
 112 // transformations.
 113 //
 114 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 115 #include <Riostream.h>
 116 #include <ctype.h>
 117
 118 #include <TRandom.h>
 119 #include <TSystem.h>
 120 #include <TArrayI.h>
 121
 122 #include "AliITSgeom.h"
 123 #include "AliLog.h"
 124
 125 ClassImp(AliITSgeom)
 126
 127 //______________________________________________________________________
 128 AliITSgeom::AliITSgeom():
 129 TObject(),
 130 fVersion("GEANT"),// Transformation version.
 131 fTrans(0),       // Flag to keep track of which transformation
 132 fNmodules(0),    // The total number of modules
 133 fNlayers(0),     // The number of layers.
 134 fNlad(),         //[] Array of the number of ladders/layer(layer)
 135 fNdet(),         //[] Array of the number of detector/ladder(layer)
 136 fGm(0,0)        // Structure of translation. and rotation.
 137 {
 138     //     The default constructor for the AliITSgeom class. It, by default,
 139     // sets fNlayers to zero and zeros all pointers.
 140     // Do not allocate anything zero everything.
 141     // Inputs:
 142     //    none.
 143     // Outputs:
 144     //    none.
 145     // Return:
 146     //    a zeroed AliITSgeom object.
 147
 148     fGm.SetOwner(kTRUE);
 149     return;
 150 }
 151
 152 //______________________________________________________________________
 153 AliITSgeom::AliITSgeom(Int_t itype,Int_t nlayers,const Int_t *nlads,
 154                        const Int_t *ndets,Int_t mods):
 155 TObject(),
 156 fVersion("GEANT"),    // Transformation version.
 157 fTrans(itype),       // Flag to keep track of which transformation
 158 fNmodules(mods),     // The total number of modules
 159 fNlayers(nlayers),   // The number of layers.
 160 fNlad(nlayers,nlads),//[] Array of the number of ladders/layer(layer)
 161 fNdet(nlayers,ndets),//[] Array of the number of detector/ladder(layer)
 162 fGm(mods,0)         // Structure of translation. and rotation.
 163 {
 164     //     A simple constructor to set basic geometry class variables
 165     // Inputs:
 166     //      Int_t itype   the type of transformation kept.
 167     //                    bit 0 => Standard GEANT
 168     //                    bit 1 => ITS tracking
 169     //                    bit 2 => A change in the coordinate system
 170     //                    has been made. others are still to be defined
 171     //                    as needed.
 172     //      Int_t nlayers The number of ITS layers also set the size of
 173     //                    the arrays
 174     //      Int_t *nlads  an array of the number of ladders for each
 175     //                    layer. This array must be nlayers long.
 176     //      Int_t *ndets  an array of the number of detectors per ladder
 177     //                    for each layer. This array must be nlayers long.
 178     //      Int_t mods    The number of modules. Typically the sum of all the
 179     //                    detectors on every layer and ladder.
 180     // Outputs:
 181     //     none
 182     // Return:
 183     //     A properly inilized AliITSgeom object.
 184
 185     fGm.SetOwner(kTRUE);
 186     return;
 187 }
 188 //______________________________________________________________________
 189 void AliITSgeom::Init(Int_t itype,Int_t nlayers,const Int_t *nlads,
 190                       const Int_t *ndets,Int_t mods){
 191     //     A simple Inilizer to set basic geometry class variables
 192     // Inputs:
 193     //      Int_t itype   the type of transformation kept.
 194     //                    bit 0 => Standard GEANT
 195     //                    bit 1 => ITS tracking
 196     //                    bit 2 => A change in the coordinate system
 197     //                    has been made. others are still to be defined
 198     //                    as needed.
 199     //      Int_t nlayers The number of ITS layers also set the size of
 200     //                    the arrays
 201     //      Int_t *nlads  an array of the number of ladders for each
 202     //                    layer. This array must be nlayers long.
 203     //      Int_t *ndets  an array of the number of detectors per ladder
 204     //                    for each layer. This array must be nlayers long.
 205     //      Int_t mods    The number of modules. Typically the sum of all the
 206     //                    detectors on every layer and ladder.
 207     // Outputs:
 208     //     none
 209     // Return:
 210     //     A properly inilized AliITSgeom object.
 211
 212     fVersion  = "GEANT";     // Transformation version.
 213     fTrans    = itype;       // Flag to keep track of which transformation
 214     fNmodules = mods;        // The total number of modules
 215     fNlayers  = nlayers;     // The number of layers.
 216     fNlad.Set(nlayers,nlads);//[] Array of the number of ladders/layer(layer)
 217     fNdet.Set(nlayers,ndets);//[] Array of the number of detector/ladder(layer)
 218     fGm.Clear();
 219     fGm.Expand(mods);        // Structure of translation. and rotation.
 220     fGm.SetOwner(kTRUE);
 221     return;
 222 }
 223 //______________________________________________________________________
 224 void AliITSgeom::CreateMatrix(Int_t mod,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
 225                               AliITSDetector idet,const Double_t tran[3],
 226                               const Double_t rot[10]){
 227     // Given the translation vector tran[3] and the rotation matrix rot[1],
 228     // this function creates and adds to the TObject Array fGm the
 229     // AliITSgeomMatrix object.
 230     // The rot[10] matrix is set up like:
 231     /*   / rot[0]  rot[1]  rot[2] \
 232     //  |  rot[3]  rot[4]  rot[5]  |
 233     //   \ rot[6]  rot[7]  rot[8] /  if(rot[9]!=0) then the Identity matrix
 234     // is used regardless of the values in rot[0]-rot[8].
 235     */
 236     // Inputs:
 237     //    Int_t           mod     The module number. The location in TObjArray
 238     //    Int_t           lay     The layer where this module is
 239     //    Int_t           lad     On which ladder this module is
 240     //    Int_t           det     Which detector on this ladder this module is
 241     //    AliITSDetector idet     The type of detector see AliITSgeom.h
 242     //    Double_t       tran[3]  The translation vector
 243     //    Double_t       rot[10]  The rotation matrix.
 244     // Outputs:
 245     //    none
 246     // Return:
 247     //    none.
 248     Int_t id[3];
 249     Double_t r[3][3] = {{1.0,0.0,0.0},{0.0,1.0,0.0},{0.0,0.0,1.0}};
 250
 251     if(mod<0||mod>=fGm.GetSize()){
 252         Error("CreateMatrix","mod=%d is out of bounds max value=%d",mod,
 253               fGm.GetSize());
 254         return;
 255     } // end if
 256     delete fGm.At(mod);
 257     id[0] = lay; id[1] = lad; id[2] = det;
 258     if(rot[9]!=0.0) { // null rotation
 259         r[0][0] = rot[0]; r[0][1] = rot[1]; r[0][2] = rot[2];
 260         r[1][0] = rot[3]; r[1][1] = rot[4]; r[1][2] = rot[5];
 261         r[2][0] = rot[6]; r[2][1] = rot[7]; r[2][2] = rot[8];
 262     } // end if
 263     fGm.AddAt(new AliITSgeomMatrix(idet,id,r,tran),mod);
 264 }
 265 //______________________________________________________________________
 266 AliITSgeom::~AliITSgeom(){
 267     //     The destructor for the AliITSgeom class. If the arrays fNlad,
 268     // fNdet, or fGm have had memory allocated to them, there pointer values
 269     // are non zero, then this memory space is freed and they are set
 270     // to zero. In addition, fNlayers is set to zero. The destruction of
 271     // Inputs:
 272     //    none.
 273     // Outputs:
 274     //    none.
 275     // Return:
 276     //    none.
 277
 278     return;
 279 }
 280 //______________________________________________________________________
 281 AliITSgeom::AliITSgeom(const AliITSgeom &source) :
 282 TObject(source),
 283 fVersion(source.fVersion), // Transformation version.
 284 fTrans(source.fTrans),   // Flag to keep track of which transformation
 285 fNmodules(source.fNmodules),// The total number of modules
 286 fNlayers(source.fNlayers), // The number of layers.
 287 fNlad(source.fNlad),    // Array of the number of ladders/layer(layer)
 288 fNdet(source.fNdet),    // Array of the number of detector/ladder(layer)
 289 fGm(source.fGm.GetSize(),source.fGm.LowerBound())// Structure of
 290                                                   // translation and rotation.
 291 {
 292     //     The copy constructor for the AliITSgeom class. It calls the
 293     // = operator function. See the = operator function for more details.
 294     // Inputs:
 295     //     AliITSgeom &source  The AliITSgeom class with which to make this
 296     //                         a copy of.
 297     // Outputs:
 298     //     none.
 299     // Return:
 300     //     none.
 301     Int_t i,n;
 302
 303     n = source.fGm.GetLast()+1;
 304     for(i=source.fGm.LowerBound();i<n;i++){
 305         fGm.AddAt(new AliITSgeomMatrix(*((AliITSgeomMatrix*)(
 306                                              source.fGm.At(i)))),i);
 307     } // end for i
 308     fGm.SetOwner(kTRUE);
 309     return;
 310 }
 311 //______________________________________________________________________
 312 AliITSgeom& AliITSgeom::operator=(const AliITSgeom &source){
 313     //     The = operator function for the AliITSgeom class. It makes an
 314     // independent copy of the class in such a way that any changes made
 315     // to the copied class will not affect the source class in any way.
 316     // This is required for many ITS alignment studies where the copied
 317     // class is then modified by introducing some misalignment.
 318     // Inputs:
 319     //     AliITSgeom &source  The AliITSgeom class with which to make this
 320     //                         a copy of.
 321     // Outputs:
 322     //     none.
 323     // Return:
 324     //     *this The a new copy of source.
 325     Int_t i;
 326
 327     if(this == &source) return *this; // don't assign to ones self.
 328
 329     // if there is an old structure allocated delete it first.
 330     this->fGm.Clear();
 331
 332     this->fVersion  = source.fVersion;
 333     this->fTrans    = source.fTrans;
 334     this->fNmodules = source.fNmodules;
 335     this->fNlayers  = source.fNlayers;
 336     this->fNlad     = source.fNlad;
 337     this->fNdet     = source.fNdet;
 338     this->fGm.Expand(this->fNmodules);
 339     for(i=source.fGm.LowerBound();i<source.fGm.GetLast();i++){
 340         fGm.AddAt(new AliITSgeomMatrix(*((AliITSgeomMatrix*)(
 341                                              source.fGm.At(i)))),i);
 342     } // end for i
 343     fGm.SetOwner(kTRUE);
 344     return *this;
 345 }
 346 //______________________________________________________________________
 347 Int_t AliITSgeom::GetModuleIndex(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const{
 348     //      This routine computes the module index number from the layer,
 349     // ladder, and detector numbers. The number of ladders and detectors
 350     // per layer is determined when this geometry package is constructed,
 351     // see AliITSgeom(const char *filename) for specifics.
 352     // Inputs:
 353     //    Int_t lay  The layer number. Starting from 1.
 354     //    Int_t lad  The ladder number. Starting from 1.
 355     //    Int_t det  The detector number. Starting from 1.
 356     // Outputs:
 357     //    none.
 358     // Return:
 359     //    the module index number, starting from zero.
 360     Int_t i,j,k,id[3];
 361
 362     i = fNdet[lay-1] * (lad-1) + det - 1;
 363     j = 0;
 364     for(k=0;k<lay-1;k++) j += fNdet[k]*fNlad[k];
 365     i = i+j;
 366     if(i>=fNmodules) return -1;
 367     GetGeomMatrix(i)->GetIndex(id);
 368     if(id[0]==lay&&id[1]==lad&&id[2]==det) return i;
 369     // Array of modules fGm is not in expected order. Search for this index
 370     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 371         GetGeomMatrix(i)->GetIndex(id);
 372         if(id[0]==lay&&id[1]==lad&&id[2]==det) return i;
 373     } // end for i
 374     // This layer ladder and detector combination does not exist return -1.
 375     return -1;
 376 }
 377 //______________________________________________________________________
 378 void AliITSgeom::GetModuleId(Int_t index,Int_t &lay,Int_t &lad,Int_t &det)
 379 const{
 380     //      This routine computes the layer, ladder and detector number
 381     // given the module index number. The number of ladders and detectors
 382     // per layer is determined when this geometry package is constructed,
 383     // see AliITSgeom(const char *filename) for specifics.
 384     // Inputs:
 385     //     Int_t index  The module index number, starting from zero.
 386     // Outputs:
 387     //     Int_t lay    The layer number. Starting from 1.
 388     //     Int_t lad    The ladder number. Starting from 1.
 389     //     Int_t det    The detector number. Starting from 1.
 390     // Return:
 391     //     none.
 392     Int_t id[3];
 393     AliITSgeomMatrix *g = GetGeomMatrix(index);
 394
 395     if (g == 0x0){
 396         Error("GetModuleId","Can not get GeoMatrix for index = %d",index);
 397         lay = -1; lad = -1; det = -1;
 398     }else{
 399         g->GetIndex(id);
 400         lay = id[0]; lad = id[1]; det = id[2];
 401     }// End if
 402     return;
 403     // The old way kept for posterity.
 404 /*
 405     Int_t i,j,k;
 406     j = 0;
 407     for(k=0;k<fNlayers;k++){
 408         j += fNdet[k]*fNlad[k];
 409         if(j>index)break;
 410     } // end for k
 411     lay = k+1;
 412     i = index -j + fNdet[k]*fNlad[k];
 413     j = 0;
 414     for(k=0;k<fNlad[lay-1];k++){
 415         j += fNdet[lay-1];
 416         if(j>i)break;
 417     } // end for k
 418     lad = k+1;
 419     det = 1+i-fNdet[lay-1]*k;
 420     return;
 421 */
 422 }
 423 //______________________________________________________________________
 424 Int_t AliITSgeom::GetNDetTypes(Int_t &max)const{
 425     // Finds and returns the number of detector types used and the
 426     // maximum detector type value. Only counts id >=0 (no undefined
 427     // values. See AliITSgeom.h for list of AliITSDetecor enumerated types.
 428     // Inputs:
 429     //    none.
 430     // Outputs:
 431     //    The maximum detector type used
 432     // Return:
 433     //    The number of detector types used
 434     Int_t i,*n,id;
 435
 436     max = -1;
 437     for(i=0;i<GetIndexMax();i++){
 438         id = GetModuleType(i);
 439         if(id>max) max=id;
 440     } // end for i
 441     n = new Int_t[max+1];
 442     for(i=0;i<max;i++) n[i] = 0;
 443     for(i=0;i<GetIndexMax();i++){
 444         id = GetModuleType(i);
 445         if(id>-1)n[id]++; // note id=-1 => undefined.
 446     } // end for i
 447     id = 0;
 448     for(i=0;i<max;i++) if(n[i]!=0) id++;
 449     delete[] n;
 450     return id+1;
 451 }
 452 //______________________________________________________________________
 453 Int_t AliITSgeom::GetNDetTypes(TArrayI &maxs,AliITSDetector *types)const{
 454     // Finds and returns the number of detector types used and the
 455     // number of each detector type. Only counts id >=0 (no undefined
 456     // values. See AliITSgeom.h for list of AliITSDetecor enumerated types.
 457     // Inputs:
 458     //    none.
 459     // Outputs:
 460     //    The maximum detector type used
 461     // Return:
 462     //    The number of detector types used
 463     Int_t i,j,*n,id,max;
 464
 465     max = -1;
 466     for(i=0;i<GetIndexMax();i++){
 467         id = GetModuleType(i);
 468         if(id>max) max=id;
 469     } // end for i
 470     n = new Int_t[max+1];
 471     for(i=0;i<max;i++) n[i] = 0;
 472     for(i=0;i<GetIndexMax();i++){
 473         id = GetModuleType(i);
 474         if(id>-1)n[id]++; // note id=-1 => undefined.
 475     } // end for i
 476     id = 0;
 477     for(i=0;i<=max;i++) if(n[i]!=0) id++;
 478     maxs.Set(id);
 479     j = 0;
 480     for(i=0;i<=max;i++) if(n[i]!=0){
 481         maxs[j] = n[i];
 482         types[j++] = (AliITSDetector) i;
 483     } // end for i/end if
 484     delete[] n;
 485     return id;
 486 }
 487 //______________________________________________________________________
 488 Int_t AliITSgeom::GetStartDet(Int_t dtype)const{
 489     // returns the starting module index value for a give type of detector id.
 490     // This assumes that the detector types are different on different layers
 491     // and that they are not mixed up.
 492     // Inputs:
 493     //    Int_t dtype A detector type number. 0 for SPD, 1 for SDD,
 494     //                and 2 for SSD.
 495     // Outputs:
 496     //    none.
 497     // Return:
 498     //    the module index for the first occurrence of that detector type.
 499
 500     switch(dtype){
 501     case 0:
 502         return GetModuleIndex(1,1,1);
 503         break;
 504     case 1:
 505         return GetModuleIndex(3,1,1);
 506         break;
 507     case 2:
 508         return GetModuleIndex(5,1,1);
 509         break;
 510     default:
 511         Warning("GetStartDet","undefined detector type %d",dtype);
 512         return 0;
 513     } // end switch
 514
 515     Warning("GetStartDet","undefined detector type %d",dtype);
 516     return 0;
 517 }
 518 //______________________________________________________________________
 519 Int_t AliITSgeom::GetLastDet(Int_t dtype)const{
 520     // returns the last module index value for a give type of detector id.
 521     // This assumes that the detector types are different on different layers
 522     // and that they are not mixed up.
 523     // Inputs:
 524     //     Int_t dtype A detector type number. 0 for SPD, 1 for SDD,
 525     //                 and 2 for SSD.
 526     // Outputs:
 527     // Return:
 528     //     the module index for the last occurrence of that detector type.
 529
 530     switch((AliITSDetector)dtype){
 531     case kSPD:
 532         return GetModuleIndex(3,1,1)-1;
 533         break;
 534     case kSDD:
 535         return GetModuleIndex(5,1,1)-1;
 536         break;
 537     case kSSD:
 538         return GetIndexMax()-1;
 539         break;
 540     case kSSDp: case kSDDp: case kND:
 541     default:
 542         Warning("GetLastDet","undefined detector type %d",dtype);
 543         return 0;
 544     } // end switch
 545
 546     Warning("GetLastDet","undefined detector type %d",dtype);
 547     return 0;
 548 }
 549
 550 //______________________________________________________________________
 551 void AliITSgeom::PrintData(FILE *fp,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const{
 552     //     This function prints out the coordinate transformations for
 553     // the particular detector defined by layer, ladder, and detector
 554     // to the file pointed to by the File pointer fp. fprintf statements
 555     // are used to print out the numbers. The format is
 556     // layer ladder detector Trans= fx0 fy0 fz0 rot= frx fry frz
 557     // Shape=fShapeIndex
 558     //                         dfr= fr[0] fr[1] fr[2]
 559     //                         dfr= fr[3] fr[4] fr[5]
 560     //                         dfr= fr[6] fr[7] fr[8]
 561     // By indicating which detector, some control over the information
 562     // is given to the user. The output it written to the file pointed
 563     // to by the file pointer fp. This can be set to stdout if you want.
 564     // Inputs:
 565     //     FILE *fp           A file pointer to an opened file for
 566     //                        writing in which the results of the
 567     //                        comparison will be written.
 568     //     Int_t lay          The layer number. Starting from 1.
 569     //     Int_t lad          The ladder number. Starting from 1.
 570     //     Int_t det          The detector number. Starting from 1.
 571     // Outputs:
 572     //     none
 573     // Return:
 574     //     none.
 575     AliITSgeomMatrix *gt;
 576     Double_t t[3],r[3],m[3][3];
 577
 578     gt = this->GetGeomMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det));
 579     gt->GetTranslation(t);
 580     gt->GetAngles(r);
 581     fprintf(fp,"%1.1d %2.2d %2.2d Trans=%f %f %f rot=%f %f %f Shape=%d\n",
 582             lay,lad,det,t[0],t[1],t[2],r[0],r[1],r[2],
 583             gt->GetDetectorIndex());
 584     gt->GetMatrix(m);
 585     fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",m[0][0],m[0][1],m[0][2]);
 586     fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",m[1][0],m[1][1],m[1][2]);
 587     fprintf(fp,"        dfr= %e %e %e\n",m[2][0],m[2][1],m[2][2]);
 588     return;
 589 }
 590 /*
 591 //______________________________________________________________________
 592 void AliITSgeom::PrintGeom(ostream *wb)const{
 593     //     Stream out an object of class AliITSgeom to standard output.
 594     // Intputs:
 595     //     ofstream *wb    The output streaming buffer.
 596     // Outputs:
 597     //     none.
 598     // Return:
 599     //     none.
 600   Int_t i;
 601
 602     wb->setf(ios::scientific);
 603     streamsize stsiz = wb->precision();
 604     *wb << fTrans << " ";
 605     *wb << fNmodules << " ";
 606     *wb << fNlayers << " ";
 607     for(i=0;i<fNlayers;i++) *wb << fNlad[i] << " ";
 608     for(i=0;i<fNlayers;i++) *wb << fNdet[i] << "\n";
 609     for(i=0;i<fNmodules;i++) {
 610         *wb <<setprecision(16) << *(GetGeomMatrix(i)) << "\n";
 611     } // end for i
 612     *wb << setprecision (stsiz);
 613     return;
 614 }
 615 */
 616 //______________________________________________________________________
 617 //     The following routines modify the transformation of "this"
 618 // geometry transformations in a number of different ways.
 619 //______________________________________________________________________
 620 void AliITSgeom::GlobalChange(const Float_t *tran,const Float_t *rot){
 621     //     This function performs a Cartesian translation and rotation of
 622     // the full ITS from its default position by an amount determined by
 623     // the three element arrays tran and rot. If every element
 624     // of tran and rot are zero then there is no change made
 625     // the geometry. The change is global in that the exact same translation
 626     // and rotation is done to every detector element in the exact same way.
 627     // The units of the translation are those of the Monte Carlo, usually cm,
 628     // and those of the rotation are in radians. The elements of tran
 629     // are tran[0] = x, tran[1] = y, and tran[2] = z.
 630     // The elements of rot are rot[0] = rx, rot[1] = ry, and
 631     // rot[2] = rz. A change in x will move the hole ITS in the ALICE
 632     // global x direction, the same for a change in y. A change in z will
 633     // result in a translation of the ITS as a hole up or down the beam line.
 634     // A change in the angles will result in the inclination of the ITS with
 635     // respect to the beam line, except for an effective rotation about the
 636     // beam axis which will just rotate the ITS as a hole about the beam axis.
 637     // Intputs:
 638     //     Float_t *tran   A 3 element array representing the global
 639     //                     translations. the elements are x,y,z in cm.
 640     //     Float_t *rot    A 3 element array representing the global rotation
 641     //                     angles about the three axis x,y,z in radians
 642     // Outputs:
 643     //     none.
 644     // Return:
 645     //     none.
 646     Int_t    i,j;
 647     Double_t t[3],r[3];
 648     AliITSgeomMatrix *g;
 649
 650     fTrans = (fTrans && 0xfffd) + 2;  // set bit 1 true.
 651     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 652         g = this->GetGeomMatrix(i);
 653         g->GetTranslation(t);
 654         g->GetAngles(r);
 655         for(j=0;j<3;j++){
 656             t[j] += tran[j];
 657             r[j] += rot[j];
 658         } // end for j
 659         g->SetTranslation(t);
 660         g->SetAngles(r);
 661     } // end for i
 662     return;
 663 }
 664 //______________________________________________________________________
 665 void AliITSgeom::GlobalCylindericalChange(const Float_t *tran,
 666                                           const Float_t *rot){
 667     //     This function performs a cylindrical translation and rotation of
 668     // each ITS element by a fixed about in radius, rphi, and z from its
 669     // default position by an amount determined by the three element arrays
 670     // tran and rot. If every element of tran and
 671     // rot are zero then there is no change made the geometry. The
 672     // change is global in that the exact same distance change in translation
 673     // and rotation is done to every detector element in the exact same way.
 674     // The units of the translation are those of the Monte Carlo, usually cm,
 675     // and those of the rotation are in radians. The elements of tran
 676     // are tran[0] = r, tran[1] = rphi, and tran[2] = z.
 677     // The elements of rot are rot[0] = rx, rot[1] = ry, and
 678     // rot[2] = rz. A change in r will results in the increase of the
 679     // radius of each layer by the same about. A change in rphi will results in
 680     // the rotation of each layer by a different angle but by the same
 681     // circumferential distance. A change in z will result in a translation
 682     // of the ITS as a hole up or down the beam line. A change in the angles
 683     // will result in the inclination of the ITS with respect to the beam
 684     // line, except for an effective rotation about the beam axis which will
 685     // just rotate the ITS as a hole about the beam axis.
 686     // Intputs:
 687     //     Float_t *tran   A 3 element array representing the global
 688     //                     translations. the elements are r,theta,z in
 689     //                     cm/radians.
 690     //     Float_t *rot    A 3 element array representing the global rotation
 691     //                     angles about the three axis x,y,z in radians
 692     // Outputs:
 693     //     none.
 694     // Return:
 695     //     none.
 696     Int_t    i,j;
 697     Double_t t[3],ro[3],r,r0,phi,rphi;
 698     AliITSgeomMatrix *g;
 699
 700     fTrans = (fTrans && 0xfffd) + 2;  // set bit 1 true.
 701     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 702         g = this->GetGeomMatrix(i);
 703         g->GetTranslation(t);
 704         g->GetAngles(ro);
 705         r = r0= TMath::Hypot(t[1],t[0]);
 706         phi   = TMath::ATan2(t[1],t[0]);
 707         rphi  = r0*phi;
 708         r    += tran[0];
 709         rphi += tran[1];
 710         phi   = rphi/r0;
 711         t[0]  = r*TMath::Cos(phi);
 712         t[1]  = r*TMath::Sin(phi);
 713         t[2] += tran[2];
 714         for(j=0;j<3;j++){
 715             ro[j] += rot[j];
 716         } // end for j
 717         g->SetTranslation(t);
 718         g->SetAngles(ro);
 719     } // end for i
 720     return;
 721 }
 722 //______________________________________________________________________
 723 void AliITSgeom::RandomChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot){
 724     //     This function performs a Gaussian random displacement and/or
 725     // rotation about the present global position of each active
 726     // volume/detector of the ITS. The sigma of the random displacement
 727     // is determined by the three element array stran, for the
 728     // x y and z translations, and the three element array srot,
 729     // for the three rotation about the axis x y and z.
 730     // Intputs:
 731     //     Float_t *stran  A 3 element array representing the global
 732     //                     translations variances. The elements are x,
 733     //                     y,z in cm.
 734     //     Float_t *srot   A 3 element array representing the global rotation
 735     //                     angles variances about the three axis x,y,z in
 736     //                     radians.
 737     // Outputs:
 738     //     none.
 739     // Return:
 740     //     none.
 741     Int_t    i,j;
 742     Double_t t[3],r[3];
 743     AliITSgeomMatrix *g;
 744
 745     fTrans = (fTrans && 0xfffd) + 2;  // set bit 1 true.
 746     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 747         g = this->GetGeomMatrix(i);
 748         g->GetTranslation(t);
 749         g->GetAngles(r);
 750         for(j=0;j<3;j++){
 751             t[j] += gRandom->Gaus(0.0,stran[j]);
 752             r[j] += gRandom->Gaus(0.0, srot[j]);
 753         } // end for j
 754         g->SetTranslation(t);
 755         g->SetAngles(r);
 756     } // end for i
 757     return;
 758 }
 759 //______________________________________________________________________
 760 void AliITSgeom::RandomCylindericalChange(const Float_t *stran,
 761                                           const Float_t *srot){
 762     //     This function performs a Gaussian random displacement and/or
 763     // rotation about the present global position of each active
 764     // volume/detector of the ITS. The sigma of the random displacement
 765     // is determined by the three element array stran, for the
 766     // r rphi and z translations, and the three element array srot,
 767     // for the three rotation about the axis x y and z. This random change
 768     // in detector position allow for the simulation of a random uncertainty
 769     // in the detector positions of the ITS.
 770     // Intputs:
 771     //     Float_t *stran  A 3 element array representing the global
 772     //                     translations variances. The elements are r,
 773     //                     theta,z in cm/radians.
 774     //     Float_t *srot   A 3 element array representing the global rotation
 775     //                     angles variances about the three axis x,y,z in
 776     //                     radians.
 777     // Outputs:
 778     //     none.
 779     // Return:
 780     //     none.
 781     Int_t    i,j;
 782     Double_t t[3],ro[3],r,r0,phi,rphi;
 783     TRandom ran;
 784     AliITSgeomMatrix *g;
 785
 786     fTrans = (fTrans && 0xfffd) + 2;  // set bit 1 true.
 787     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 788         g = this->GetGeomMatrix(i);
 789         g->GetTranslation(t);
 790         g->GetAngles(ro);
 791         r = r0= TMath::Hypot(t[1],t[0]);
 792         phi   = TMath::ATan2(t[1],t[0]);
 793         rphi  = r0*phi;
 794         r    += ran.Gaus(0.0,stran[0]);
 795         rphi += ran.Gaus(0.0,stran[1]);
 796         phi   = rphi/r0;
 797         t[0]  = r*TMath::Cos(phi);
 798         t[1]  = r*TMath::Sin(phi);
 799         t[2] += ran.Gaus(0.0,stran[2]);
 800         for(j=0;j<3;j++){
 801             ro[j] += ran.Gaus(0.0, srot[j]);
 802         } // end for j
 803         g->SetTranslation(t);
 804         g->SetAngles(ro);
 805     } // end for i
 806     return;
 807 }
 808 //______________________________________________________________________
 809 void AliITSgeom::GeantToTracking(const AliITSgeom &source){
 810     //     Copy the geometry data but change it to go between the ALICE
 811     // Global coordinate system to that used by the ITS tracking. A slightly
 812     // different coordinate system is used when tracking. This coordinate
 813     // system is only relevant when the geometry represents the cylindrical
 814     // ALICE ITS geometry. For tracking the Z axis is left alone but X-> -Y
 815     // and Y-> X such that X always points out of the ITS cylinder for every
 816     // layer including layer 1 (where the detectors are mounted upside down).
 817     //Begin_Html
 818     /*
 819       <img src="picts/ITS/AliITSgeomMatrix_T1.gif">
 820     */
 821     //End_Html
 822     // Input:
 823     //     AliITSgeom &source  The AliITSgeom class with which to make this
 824     //                         a copy of.
 825     // Output:
 826     //     none.
 827     // Return:
 828     //     none.
 829     Int_t    i,j,k,l,id[3];
 830     Double_t r0[3][3],r1[3][3];
 831     Double_t a0[3][3] = {{0.,+1.,0.},{-1.,0.,0.},{0.,0.,+1.}};
 832     Double_t a1[3][3] = {{0.,-1.,0.},{+1.,0.,0.},{0.,0.,+1.}};
 833
 834     *this = source;  // copy everything
 835     for(i=0;i<GetIndexMax();i++){
 836         GetGeomMatrix(i)->GetIndex(id);
 837         GetGeomMatrix(i)->GetMatrix(r0);
 838         if(id[0]==1){ // Layer 1 is treated different from the others.
 839             for(j=0;j<3;j++) for(k=0;k<3;k++){
 840                 r1[j][k] = 0.;
 841                 for(l=0;l<3;l++) r1[j][k] += a0[j][l]*r0[l][k];
 842             } // end for j,k
 843         }else{
 844             for(j=0;j<3;j++) for(k=0;k<3;k++){
 845                 r1[j][k] = 0.;
 846                 for(l=0;l<3;l++) r1[j][k] += a1[j][l]*r0[l][k];
 847             } // end for j,k
 848         } // end if
 849         GetGeomMatrix(i)->SetMatrix(r1);
 850     } // end for i
 851     this->fTrans = (this->fTrans && 0xfffe) + 1;  // set bit 0 true.
 852     return;
 853 }
 854 //______________________________________________________________________
 855 Int_t AliITSgeom::GetNearest(const Double_t g[3],Int_t lay)const{
 856     //      Finds the Detector (Module) that is nearest the point g [cm] in
 857     // ALICE Global coordinates. If layer !=0 then the search is restricted
 858     // to Detectors (Modules) in that particular layer.
 859     // Inputs:
 860     //     Double_t g[3]  The ALICE Cartesian global coordinate from which the
 861     //                    distance is to be calculated with.
 862     //     Int_t lay      The layer to restrict the search to. If layer=0 then
 863     //                    all layers are searched. Default is lay=0.
 864     // Output:
 865     //     none.
 866     // Return:
 867     //     The module number representing the nearest module.
 868     Int_t    i,l,a,e,in=0;
 869     Double_t d,dn=1.0e10;
 870     Bool_t   t=lay!=0; // skip if lay = 0 default value check all layers.
 871
 872     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 873         if(t){GetModuleId(i,l,a,e);if(l!=lay) continue;}
 874         if((d=GetGeomMatrix(i)->Distance2(g))<dn){
 875             dn = d;
 876             in = i;
 877         } // end if
 878     } // end for i
 879     return in;
 880 }
 881 //______________________________________________________________________
 882 void AliITSgeom::GetNearest27(const Double_t g[3],Int_t n[27],Int_t lay)const{
 883     //      Finds 27 Detectors (Modules) that are nearest the point g [cm] in
 884     // ALICE Global coordinates. If layer !=0 then the search is restricted
 885     // to Detectors (Modules) in that particular layer. The number 27 comes
 886     // from including the nearest detector and all those around it (up, down,
 887     // left, right, forwards, backwards, and the corners).
 888     // Input:
 889     //     Double_t g[3]  The ALICE Cartesian global coordinate from which the
 890     //                    distance is to be calculated with.
 891     //     Int_t lay      The layer to restrict the search to. If layer=0 then
 892     //                    all layers are searched. Default is lay=0.
 893     // Output:
 894     //     Int_t n[27]    The module number representing the nearest 27 modules
 895     //                    in order.
 896     // Return:
 897     //     none.
 898     Int_t    i,l,a,e,in[27]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,
 899                              0,0,0,0,0,0,0,0,0,
 900                              0,0,0,0,0,0,0,0,0,};
 901     Double_t d,dn[27]={1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,
 902                        1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,
 903                        1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,
 904                        1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,1.0e10,
 905                        1.0e10,1.0e10,1.0e10};
 906     Bool_t   t=(lay!=0); // skip if lay = 0 default value check all layers.
 907
 908     for(i=0;i<fNmodules;i++){
 909         if(t){GetModuleId(i,l,a,e);if(l!=lay) continue;}
 910         for(a=0;a<27;a++){
 911             d = GetGeomMatrix(i)->Distance2(g);
 912             if(d<dn[a]){
 913                 for(e=26;e>a;e--){dn[e] = dn[e-1];in[e] = in[e-1];}
 914                 dn[a] = d; in[a] = i;
 915             } // end if d<dn[i]
 916         } // end for a
 917     } // end for i
 918     for(i=0;i<27;i++) n[i] = in[i];
 919 }
 920 //_______________________________________________________________________
 921 void AliITSgeom::DetLToTrackingV2(Int_t md,Float_t xin,Float_t zin,
 922                                   Float_t &yout,Float_t &zout) const {
 923
 924     //Conversion from local coordinates on detectors to local
 925     //coordinates used for tracking ("v2")
 926     // Inputs:
 927     //   Int_t   md      Module number
 928     //   Float_t xin     Standard local coordinate x
 929     //   Float_t zin     Standard local coordinate z
 930     // Output:
 931     //   Float_t yout    Tracking local coordinate y
 932     //   Float_t zout    Tracking local coordinate z
 933     // Return:
 934     //   none.
 935     Float_t x,y,z;
 936     Double_t rt[9],al;
 937
 938     GetTrans(md,x,y,z);
 939     GetRotMatrix(md,rt);
 940     al = TMath::ATan2(rt[1],rt[0])+TMath::Pi();
 941     yout = -(-xin+(x*((Float_t)TMath::Cos(al))+y*((Float_t)TMath::Sin(al))));
 942     if(md<(GetModuleIndex(2,1,1))) yout *= -1;
 943     zout = -zin+z;
 944 }
 945 //_______________________________________________________________________
 946 void AliITSgeom::TrackingV2ToDetL(Int_t md,Float_t yin,Float_t zin,
 947                                   Float_t &xout,Float_t &zout) const {
 948     //Conversion from local coordinates used for tracking ("v2") to
 949     //local detector coordinates
 950     // Inputs:
 951     //   Int_t   md      Module number
 952     //   Float_t yin     Tracking local coordinate y
 953     //   Float_t zin     Tracking local coordinate z
 954     // Output:
 955     //   Float_t xout    Standard local coordinate x
 956     //   Float_t zout    Standard local coordinate z
 957     // Return:
 958     //   none.
 959     Float_t x,y,z;
 960     Double_t rt[9],al;
 961
 962     GetTrans(md,x,y,z);
 963     GetRotMatrix(md,rt);
 964     al = TMath::ATan2(rt[1],rt[0])+TMath::Pi();
 965     xout = yin;
 966     if(md<(GetModuleIndex(2,1,1))) xout = -xout;
 967     xout += (x*((Float_t)TMath::Cos(al))+y*((Float_t)TMath::Sin(al)));
 968     zout  = -zin+z;
 969 }
 970 //----------------------------------------------------------------------
 971