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