RC12, RC17 violation: suppression
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSgeom.h
1 #ifndef ALIITSGEOM_H
2 #define ALIITSGEOM_H
3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
5
6 /* $Id$ */
7
8 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
9 //  ITS geometry manipulation routines.
10 //  Created April 15 1999.
11 //  version: 0.0.0
12 //  By: Bjorn S. Nilsen
13 //
14 //     A package of geometry routines to do transformations between
15 // local, detector active area, and ALICE global coordinate system in such
16 // a way as to allow for detector alignment studies and the like. All of
17 // the information needed to do the coordinate transformation are kept in
18 // a specialized structure for ease of implementation.
19 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
20 #include <Riostream.h>
21 #include <TObject.h>
22 #include <TObjArray.h>
23 #include <TVector.h>
24 #include <TString.h>
25 #include <TArrayI.h>
26 #include <TMath.h>
27 //
28 #include "AliITSgeomMatrix.h"
29
30 typedef enum {kND=-1,kSPD=0, kSDD=1, kSSD=2, kSSDp=3,kSDDp=4} AliITSDetector;
31
32 //_______________________________________________________________________
33
34 class AliITSgeom : public TObject {
35
36  public:
37     AliITSgeom();                      // Default constructor
38     AliITSgeom(const char *filename);  // Constructor
39     AliITSgeom(Int_t itype,Int_t nlayers,const Int_t *nlads,const Int_t *ndets,
40                Int_t nmods); // Constructor
41     AliITSgeom(const AliITSgeom &source);    // Copy constructor
42     AliITSgeom& operator=(const AliITSgeom &source);// = operator
43     virtual ~AliITSgeom();             // Default destructor
44     // Zero and reinitilizes this class.
45     void Init(Int_t itype,Int_t nlayers,const Int_t *nlads,
46               const Int_t *ndets,Int_t mods);
47     // this function allocates a AliITSgeomMatrix for a particular module.
48     void CreateMatrix(Int_t mod,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
49                       AliITSDetector idet,const Double_t tran[3],
50                       const Double_t rot[10]);
51     void ReadNewFile(const char *filename);  // Constructor for new format.
52     void WriteNewFile(const char *filename)const; // Output for new format.
53     // Getters
54     Int_t GetTransformationType() const {return fTrans;}
55     //
56     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
57     // for Global GEANT coordinate system to the local GEANT coordinate system
58     // of the detector. These are the transformation used by GEANT.
59     Bool_t IsGeantToGeant()     const {return (fTrans == 0);}
60     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
61     // for Global GEANT coordinate system to the local "Tracking" coordinate
62     // system of the detector. These are the transformation used by the
63     // Tracking code.
64     Bool_t IsGeantToTracking()  const {return ((fTrans&&0xfffe)!= 0);}
65     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
66     // for Global GEANT coordinate system to the local GEANT coordinate system
67     // of the detector but may have been displaced by some typically small
68     // amount. These are modified transformation similar to that used by GEANT.
69     Bool_t IsGeantToDisplaced() const {return ((fTrans&&0xfffd)!= 0);}
70     // returns kTRUE if the shape defined by ishape has been defined in this
71     // set of transformations. Typical values of ishape are kSPD, kSDD, kSSD,
72     // kSSD2.
73     Bool_t IsShapeDefined(Int_t ishape)const {
74         return ((fShape.At(ishape))!=0);}
75     //
76     //     This function returns a pointer to the particular AliITSgeomMatrix
77     // class for a specific module index.
78     AliITSgeomMatrix *GetGeomMatrix(Int_t index){if(index<fGm.GetSize()&&
79                                                     index>=0)
80         return (AliITSgeomMatrix*)(fGm.At(index));else 
81             Error("GetGeomMatrix","index=%d<0||>=GetSize()=%d",
82                   index,fGm.GetSize());return 0;}
83     AliITSgeomMatrix *GetGeomMatrix(Int_t index)const{if(index<fGm.GetSize()
84                                                          &&index>=0)
85         return (AliITSgeomMatrix*)(fGm.At(index));else 
86             Error("GetGeomMatrix","index=%d<0||>=GetSize()=%d",
87                   index,fGm.GetSize());return 0;}
88     // This function find and return the number of detector types only.
89     Int_t GetNDetTypes()const{Int_t max;return GetNDetTypes(max);};
90     // This function find and return the number of detector types and the
91     // maximum det type value.
92     Int_t GetNDetTypes(Int_t &max)const;
93     // This function finds and return the number of detector types and the
94     // and the number of each type in the TArrayI and their types.
95     Int_t GetNDetTypes(TArrayI &maxs,AliITSDetector *types)const;
96     //     This function returns the number of detectors/ladder for a give 
97     // layer. In particular it returns fNdet[layer-1].
98     Int_t GetNdetectors(Int_t lay) const {return fNdet[lay-1];}
99     //     This function returns the number of ladders for a give layer. In
100     // particular it returns fNlad[layer-1].
101     Int_t GetNladders(Int_t lay)   const {return fNlad[lay-1];};
102     //     This function returns the number of layers defined in the ITS
103     // geometry. In particular it returns fNlayers.
104     Int_t GetNlayers()                   const {return fNlayers;}
105     Int_t GetModuleIndex(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const;
106     //     This function returns the module index number given the layer,
107     // ladder and detector numbers put into the array id[3].
108     Int_t GetModuleIndex(const Int_t *id)const{
109         return GetModuleIndex(id[0],id[1],id[2]);}
110     void  GetModuleId(Int_t index,Int_t &lay,Int_t &lad,Int_t &det)const;
111     // Returns the detector type
112     //Int_t GetModuleType(Int_t index)const{
113     //    return GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex();}
114     AliITSDetector GetModuleType(Int_t index)const{
115         return (AliITSDetector)(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
116     // Returns the detector type as a string
117     const char * GetModuleTypeName(Int_t index)const{
118         return GetDetectorTypeName(GetModuleType(index));} 
119     // Returns the detector type as a string
120     const char * GetDetectorTypeName(Int_t index)const{switch(index) {
121     case kSPD : return "kSPD" ; case kSDD : return "kSDD" ;
122     case kSSD : return "kSSD" ; case kSSDp: return "kSSDp";
123     case kSDDp: return "kSDDp"; default   : return "Undefined";};}
124     //
125     Int_t GetStartDet(Int_t dtype )const;
126     Int_t GetLastDet(Int_t dtype)const;
127     //     Returns the starting module index number for SPD detector,
128     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
129     // ITS structure.
130     Int_t GetStartSPD()const{return GetStartDet(kSPD);}
131     //     Returns the ending module index number for SPD detector,
132     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
133     // ITS structure.
134     Int_t GetLastSPD()const{return GetLastDet(kSPD);}
135     //     Returns the starting module index number for SDD detector,
136     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
137     // ITS structure.
138     Int_t GetStartSDD()const{return GetStartDet(kSDD);}
139     //     Returns the ending module index number for SDD detector,
140     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
141     // ITS structure.
142     Int_t GetLastSDD()const{return GetLastDet(kSDD);}
143     //     Returns the starting module index number for SSD detector,
144     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
145     // ITS structure.
146     Int_t GetStartSSD()const{return GetStartDet(kSSD);}
147     //     Returns the ending module index number for SSD detector,
148     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
149     // ITS structure.
150     Int_t GetLastSSD()const{return GetLastDet(kSSD);}
151     //     Returns the last module index number.
152     Int_t GetIndexMax() const {return fNmodules;}
153     //
154     //     This function returns the rotation angles for a give module 
155     // in the Double point array ang[3]. The angles are in radians
156     void  GetAngles(Int_t index,Double_t *ang)const{
157         GetGeomMatrix(index)->GetAngles(ang);}
158     //     This function returns the rotation angles for a give module
159     // in the three floating point variables provided. rx = frx,
160     // fy = fry, rz = frz. The angles are in radians
161     void  GetAngles(Int_t index,Float_t &rx,Float_t &ry,Float_t &rz)const{
162         Double_t a[3];GetAngles(index,a);rx = a[0];ry = a[1];rz = a[2];}
163     //     This function returns the rotation angles for a give detector on
164     // a give ladder in a give layer in the three floating point variables
165     // provided. rx = frx, fy = fry, rz = frz. The angles are in radians
166     void  GetAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
167                     Float_t &rx,Float_t &ry,Float_t &rz)const{
168         GetAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),rx,ry,rz);}
169     //
170     //     This function returns the 6 GEANT rotation angles for a give 
171     // module in the double point array ang[3]. The angles are in degrees
172     void  GetGeantAngles(Int_t index,Double_t *ang)const{
173         GetGeomMatrix(index)->SixAnglesFromMatrix(ang);}
174     //
175     //     This function returns the Cartesian translation for a give
176     // module in the Double array t[3]. The units are
177     // those of the Monte Carlo, generally cm.
178     void  GetTrans(Int_t index,Double_t *t)const{
179         GetGeomMatrix(index)->GetTranslation(t);}
180     //     This function returns the Cartesian translation for a give
181     // module index in the three floating point variables provided.
182     // x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are those of the Mont
183     // Carlo, generally cm.
184     void  GetTrans(Int_t index,Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
185         Double_t t[3];GetTrans(index,t);x = t[0];y = t[1];z = t[2];}
186     //     This function returns the Cartesian translation for a give
187     // detector on a give ladder in a give layer in the three floating
188     // point variables provided. x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are
189     // those of the Monte Carlo, generally cm.
190     void  GetTrans(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
191                    Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
192         GetTrans(GetModuleIndex(lay,lad,det),x,y,z);}
193     //
194     //     This function returns the Cartesian translation for a give
195     // module in the Double array t[3]. The units are
196     // those of the Monte Carlo, generally cm.
197     void  GetTransCyln(Int_t index,Double_t *t)const{
198         GetGeomMatrix(index)->GetTranslationCylinderical(t);}
199     //     This function returns the Cartesian translation for a give
200     // module index in the three floating point variables provided.
201     // x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are those of the Mont
202     // Carlo, generally cm.
203     void  GetTransCyln(Int_t index,Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
204         Double_t t[3];GetTransCyln(index,t);x = t[0];y = t[1];z = t[2];}
205     //     This function returns the Cartesian translation for a give
206     // detector on a give ladder in a give layer in the three floating
207     // point variables provided. x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are
208     // those of the Monte Carlo, generally cm.
209     void  GetTransCyln(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
210                        Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
211         GetTransCyln(GetModuleIndex(lay,lad,det),x,y,z);}
212     //
213     //      This function returns the Cartesian translation [cm] and the
214     // 6 GEANT rotation angles [degrees]for a given layer ladder and
215     // detector number, in the TVector x (at least 9 elements large).
216     // This function is required to be in-lined for speed.
217     void  GetCenterThetaPhi(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,TVector &x)const{
218         Double_t t[3],a[6];Int_t i=GetModuleIndex(lay,lad,det);GetTrans(i,t);
219         GetGeantAngles(i,a);x(0)=t[0];x(1)=t[1];x(2)=t[2];x(3)=a[0];x(4)=a[1];
220         x(5)=a[2];x(6)=a[3];x(7)=a[4];x(8)=a[5];}
221     //
222     //     This function returns the rotation matrix in Double
223     // precision for a given module.
224     void  GetRotMatrix(Int_t index,Double_t mat[3][3])const{
225         GetGeomMatrix(index)->GetMatrix(mat);}
226     //     This function returns the rotation matrix in a Double
227     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
228     void  GetRotMatrix(Int_t index,Double_t *mat)const{
229         Double_t rot[3][3];GetRotMatrix(index,rot);
230         for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) mat[3*i+j] = rot[i][j];}
231     //     This function returns the rotation matrix in a floating 
232     // precision pointer for a given layer ladder and detector module.
233     // mat[i][j] => mat[3*i+j].
234     void  GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Float_t *mat)const{
235         GetRotMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det),mat);}
236     //     This function returns the rotation matrix in a Double
237     // precision pointer for a given layer ladder and detector module.
238     // mat[i][j] => mat[3*i+j].
239     void  GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Double_t *mat)const{
240         GetRotMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det),mat);}
241     //     This function returns the rotation matrix in a floating
242     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
243     void  GetRotMatrix(Int_t index,Float_t *mat)const{
244           Double_t rot[3][3];
245           GetGeomMatrix(index)->GetMatrix(rot);
246           for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) mat[3*i+j] = rot[i][j];}
247     //     This function sets the rotation matrix in a Double
248     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
249     void  SetRotMatrix(Int_t index,Double_t *mat){Double_t rot[3][3];
250           for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) rot[i][j]=mat[3*i+j];
251           GetGeomMatrix(index)->SetMatrix(rot);}
252     // Return the normal for a specific module
253     void GetGlobalNormal(Int_t index,Double_t n[3]){
254         GetGeomMatrix(index)->GetGlobalNormal(n[0],n[1],n[2]);}
255     //
256     //     Will define fShape if it isn't already defined.
257     void DefineShapes(Int_t size=5){fShape.Expand(size);}
258     //     this function returns a pointer to the array of detector
259     // descriptions, Segmentation.
260     virtual TObjArray *GetShapeArray(){return &fShape;};
261     //     this function returns a pointer to the class describing a particular
262     // detector type based on AliITSDetector value. This will return a pointer
263     // to one of the classes AliITSgeomSPD, AliITSgeomSDD, or 
264     // AliITSgeomSSD, for example.
265     virtual TObject *GetShape(AliITSDetector idet){
266         return fShape.At((Int_t)idet);};
267     virtual TObject *GetShape(AliITSDetector idet)const{
268         return fShape.At((Int_t)idet);};
269     //     This function returns a pointer to the class describing the
270     // detector for a particular module index. This will return a pointer
271     // to one of the classes AliITSgeomSPD, AliITSgeomSDD, 
272     // or AliITSgeomSSD, for example.
273     virtual TObject *GetShape(Int_t index){
274         return fShape.At(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
275     virtual TObject *GetShape(Int_t index)const{
276         return fShape.At(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
277     //     This function returns a pointer to the class describing the
278     // detector for a particular layer ladder and detector numbers. This
279     // will return a pointer to one of the classes AliITSgeomSPD,
280     // AliITSgeomSDD, or AliITSgeomSSD, for example.
281     virtual TObject *GetShape(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)
282         {return GetShape(GetModuleIndex(lay,lad,det));}
283     //     Determine if a give point is inside of a detectors sensitive
284     // volume (as defined by these transformations).
285     virtual Bool_t IsInside(Int_t module,Double_t point[3])const;
286     //
287     //  Setters
288     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
289     // via the double precision array a[3] [radians].
290     void SetByAngles(Int_t index,const Double_t a[]){
291         GetGeomMatrix(index)->SetAngles(a);}
292     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
293     // via the 3 floating precision variables rx, ry, and rz [radians].
294     void SetByAngles(Int_t index,Float_t rx, Float_t ry, Float_t rz) {
295         Double_t a[3];a[0] = rx;a[1] = ry;a[2] = rz;
296         GetGeomMatrix(index)->SetAngles(a);}
297     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder,
298     // and detector numbers via the 3 floating precision variables rx,
299     // ry, and rz [radians].
300     void SetByAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
301                      Float_t rx, Float_t ry, Float_t rz) {
302         SetByAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),rx,ry,rz);}
303     //
304     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
305     // via the Double precision array a[6] [degree]. The angles are those
306     // defined by GEANT 3.12.
307     void SetByGeantAngles(Int_t index,const Double_t *ang){
308         GetGeomMatrix(index)->MatrixFromSixAngles(ang);}
309     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder
310     // and detector, in the array id[3] via the Double precision array
311     // a[6] [degree]. The angles are those defined by GEANT 3.12.
312     void SetByGeantAngles(const Int_t *id,const Double_t *ang){
313         SetByGeantAngles(GetModuleIndex(id),ang);}
314     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder
315     // and detector, via the Double precision array a[6] [degree]. The
316     // angles are those defined by GEANT 3.12.
317     void SetByGeantAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
318                           const Double_t *ang){
319         SetByGeantAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),ang);}
320     //
321     //     This function sets a new translation vector, given by the
322     // array x[3], for the Cartesian coordinate transformation
323     // for a give module index.
324     void SetTrans(Int_t index,Double_t x[]){
325         GetGeomMatrix(index)->SetTranslation(x);}
326     //     This function sets a new translation vector, given by the three
327     // variables x, y, and z, for the Cartesian coordinate transformation
328     // for the detector defined by layer, ladder and detector.
329     void SetTrans(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
330                   Float_t x,Float_t y,Float_t z){Double_t t[3];
331                   t[0] = x;t[1] = y;t[2] = z;
332                   SetTrans(GetModuleIndex(lay,lad,det),t);}
333     //
334     //     This function adds one more shape element to the TObjArray
335     // fShape. It is primarily used in the constructor functions of the
336     // AliITSgeom class. The pointer *shape can be the pointer to any
337     // class that is derived from TObject (this is true for nearly every
338     // ROOT class). This does not appear to be working properly at this time.
339     void AddShape(TObject *shp){fShape.AddLast(shp);}
340     //     This function deletes an existing shape element, of type TObject,
341     // and replaces it with the one specified. This is primarily used to
342     // changes the parameters to the geom class for a particular
343     // type of detector.
344     void ReSetShape(Int_t dtype,TObject *shp){
345         delete (fShape.At(dtype));fShape.AddAt(shp,dtype);}
346     //
347     //  transformations
348     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
349     // to the detector local coordinate system for the detector
350     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
351     // global and local coordinate are given in two floating point
352     // arrays g[3], and l[3].
353     void GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
354               const Float_t *g,Float_t *l)const{
355         GtoL(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
356     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
357     // to the detector local coordinate system for the detector
358     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
359     // global and local coordinate are given in two floating point
360     // arrays g[3], and l[3].
361     void GtoL(const Int_t *id,const Float_t *g,Float_t *l)const{
362         GtoL(GetModuleIndex(id),g,l);}
363     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
364     // to the detector local coordinate system for the detector
365     // module index number. The global and local coordinate are
366     // given in two floating point arrays g[3], and l[3].
367     void GtoL(Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l)const{
368         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
369         GetGeomMatrix(index)->GtoLPosition(dg,dl);
370         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
371     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
372     // to the detector local coordinate system for the detector
373     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
374     // global and local coordinate are given in two Double point
375     // arrays g[3], and l[3].
376     void GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
377               const Double_t *g,Double_t *l)const{
378         GtoL(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
379     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
380     // to the detector local coordinate system for the detector
381     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
382     // global and local coordinate are given in two Double point
383     // arrays g[3], and l[3].
384     void GtoL(const Int_t *id,const Double_t *g,Double_t *l)const{
385         GtoL(GetModuleIndex(id),g,l);}
386     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
387     // to the detector local coordinate system for the detector
388     // module index number. The global and local coordinate are
389     // given in two Double point arrays g[3], and l[3].
390     void GtoL(Int_t index,const Double_t g[3],Double_t l[3])const{
391         GetGeomMatrix(index)->GtoLPosition(g,l);}
392     //
393     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
394     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
395     // for the detector module index number. The global and local
396     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
397     void GtoLtracking(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
398         if(IsGeantToTracking()) GtoL(index,g,l);
399         else GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionTracking(g,l);}
400     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
401     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
402     // for the detector id[3]. The global and local
403     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
404     void GtoLtracking(const Int_t *id,const Double_t *g,Double_t *l)const{
405         GtoLtracking(GetModuleIndex(id),g,l);}
406     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
407     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
408     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
409     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
410     // and l[3].
411     void GtoLtracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
412                       const Double_t *g,Double_t *l)const{
413         GtoLtracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
414     //
415     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
416     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
417     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
418     // and local coordinate are given in two float point arrays g[3],
419     // and l[3].
420     void GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
421                       const Float_t *g,Float_t *l)const{
422         GtoLMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
423     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
424     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
425     // for the detector module index number. The global and local
426     // coordinate are given in two float point arrays g[3], and l[3].
427     void GtoLMomentum(Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l)const{
428         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
429         GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentum(dg,dl);
430         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
431     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
432     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
433     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
434     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
435     // and l[3].
436     void GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
437                       const Double_t *g,Double_t *l)const{
438         GtoLMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
439     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
440     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
441     // for the detector module index number. The global and local
442     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
443     void GtoLMomentum(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
444         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
445         GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentum(dg,dl);
446         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
447     //
448     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
449     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
450     // (used for ITS tracking) for the detector module index number.
451     // The global and local coordinate are given in two Double point
452     // arrays g[3], and l[3].
453     void GtoLMomentumTracking(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
454         if(IsGeantToTracking()) GtoLMomentum(index,g,l);
455         else GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentumTracking(g,l);}
456     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
457     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
458     // (used for ITS tracking) for the detector id[3].
459     // The global and local coordinate are given in two Double point
460     // arrays g[3], and l[3].
461     void GtoLMomentumTracking(const Int_t *id,
462                               const Double_t *g,Double_t *l)const{
463         GtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(id),g,l);}
464     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
465     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
466     // (used for ITS tracking) for the detector layer ladder and detector
467     // numbers. The global and local coordinate are given in two Double point
468     // arrays g[3], and l[3].
469     void GtoLMomentumTracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
470                               const Double_t *g,Double_t *l)const{
471         GtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
472     //
473     //     Transforms from the detector local coordinate system
474     // to the ALICE Global coordinate  system for the detector
475     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
476     // global and local coordinate are given in two floating point
477     // arrays g[3], and l[3].
478     void LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
479               const Float_t *l,Float_t *g)const{
480         LtoG(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
481     //     Transforms from the detector local coordinate system
482     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
483     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
484     // global and local coordinate are given in two floating point
485     // arrays g[3], and l[3].
486     void LtoG(const Int_t *id,const Float_t *l,Float_t *g)const{
487         LtoG(GetModuleIndex(id),l,g);}
488     //     Transforms from the detector local coordinate system
489     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
490     // module index number. The global and local coordinate are
491     // given in two floating point arrays g[3], and l[3].
492     void LtoG(Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g)const{
493         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dl[i] = l[i];
494         GetGeomMatrix(index)->LtoGPosition(dl,dg);
495         for(i=0;i<3;i++) g[i] =dg[i];}
496     //     Transforms from the detector local coordinate system
497     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
498     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
499     // global and local coordinate are given in two Double point
500     // arrays g[3], and l[3].
501     void LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
502               const Double_t *l,Double_t *g)const{
503         LtoG(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
504     //     Transforms from the detector local coordinate system
505     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
506     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
507     // global and local coordinate are given in two Double point
508     // arrays g[3], and l[3].
509     void LtoG(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
510         LtoG(GetModuleIndex(id),l,g);}
511     //     Transforms from the detector local coordinate system
512     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
513     // module index number. The global and local coordinate are
514     // given in two Double point arrays g[3], and l[3].
515     void LtoG(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
516         GetGeomMatrix(index)->LtoGPosition(l,g);}
517     //
518     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
519     // for ITS tracking) to the ALICE Global coordinate system 
520     // for the detector module index number. The global and local
521     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
522     void LtoGtracking(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
523         if(IsGeantToTracking()) LtoG(index,l,g);
524         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionTracking(l,g);}
525     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
526     // for ITS tracking) to the ALICE Global coordinate system 
527     // for the detector id[3]. The global and local
528     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
529     void LtoGtracking(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
530         LtoGtracking(GetModuleIndex(id),l,g);}
531     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
532     // for ITS tracking) to the detector local coordinate system
533     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
534     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
535     // and l[3].
536     void LtoGtracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
537                       const Double_t *l,Double_t *g)const{
538         LtoGtracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
539     //
540     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
541     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
542     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
543     // and local coordinate are given in two float point arrays g[3],
544     // and l[3].
545     void LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
546                       const Float_t *l,Float_t *g)const{
547         LtoGMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
548     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
549     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
550     // for the detector module index number. The global and local
551     // coordinate are given in two float point arrays g[3], and l[3].
552     void LtoGMomentum(Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g)const{
553         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dl[i] = l[i];
554         GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentum(dl,dg);
555         for(i=0;i<3;i++) g[i] =dg[i];}
556     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
557     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
558     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
559     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
560     // and l[3].
561     void LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
562                       const Double_t *l,Double_t *g)const{
563         LtoGMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
564     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
565     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
566     // for the detector module index number. The global and local
567     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
568     void LtoGMomentum(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
569         GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentum(l,g);}
570     //
571     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector 
572     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the detector
573     // system ALICE Global for the detector module index number.
574     // The global and local coordinate are given in two Double point
575     // arrays g[3], and l[3].
576     void LtoGMomentumTracking(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
577         if(IsGeantToTracking()) LtoGMomentum(index,l,g);
578         else GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentumTracking(l,g);}
579     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
580     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the ALICE
581     // Global coordinate system for the detector id[3].
582     // The global and local coordinate are given in two Double point
583     // arrays g[3], and l[3].
584     void LtoGMomentumTracking(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)
585         const{LtoGMomentumTracking(GetModuleIndex(id),l,g);}
586     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
587     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the ALICE
588     // Global coordinate system for the detector layer ladder and detector
589     // numbers. The global and local coordinate are given in two Double point
590     // arrays g[3], and l[3].
591     void LtoGMomentumTracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
592                               const Double_t *l,Double_t *g)const{
593                         LtoGMomentumTracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
594     //
595     //     Transforms from one detector local coordinate system
596     // to another detector local coordinate system for the detector
597     // module index1 number to the detector module index2 number. The
598     //  local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
599     // and l2[3].
600     void LtoL(Int_t index1,Int_t index2,Double_t *l1,Double_t *l2)const{
601         Double_t g[3]; LtoG(index1,l1,g);GtoL(index2,g,l2);}
602     //     Transforms from one detector local coordinate system
603     // to another detector local coordinate system for the detector
604     // id1[3] to the detector id2[3]. The local coordinates are given
605     // in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
606     void LtoL(const Int_t *id1,const Int_t *id2,Double_t *l1,Double_t *l2)
607         const{LtoL(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
608               GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
609     //
610     //     Transforms from one detector local coordinate system (used for
611     // ITS tracking) to another detector local coordinate system (used
612     // for ITS tracking) for the detector module index1 number to the
613     // detector module index2 number. The local coordinates are given
614     // in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
615     void LtoLtracking(Int_t index1,Int_t index2,
616                       Double_t *l1,Double_t *l2)const{
617         Double_t g[3]; LtoGtracking(index1,l1,g);GtoLtracking(index2,g,l2);}
618     //     Transforms from one detector local coordinate system (used for
619     // ITS tracking) to another detector local coordinate system (used
620     // for ITS tracking) for the detector id1[3] to the detector id2[3].
621     // The local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
622     // and l2[3].
623     void LtoLtracking(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
624                       Double_t *l1,Double_t *l2)const{
625         LtoLtracking(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
626                      GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
627     //
628     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
629     // local coordinate system to another detector local coordinate
630     // system for the detector module index1 number to the detector
631     // module index2 number. The local coordinates are given in two
632     // Double point arrays l1[3], and l2[3].
633     void LtoLMomentum(Int_t index1,Int_t index2,
634                       const Double_t *l1,Double_t *l2)const{
635         Double_t g[3]; LtoGMomentum(index1,l1,g);GtoLMomentum(index2,g,l2);}
636     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
637     // local coordinate system to another detector local coordinate
638     // system for the detector id1[3] to the detector id2[3]. The local
639     // coordinates are given in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
640     void LtoLMomentum(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
641                       const Double_t *l1,Double_t *l2)const{
642         LtoLMomentum(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
643                      GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
644     //
645     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
646     // local coordinate system (used by ITS tracking) to another detector
647     // local coordinate system (used by ITS tracking) for the detector
648     // module index1 number to the detector module index2 number. The
649     // local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
650     // and l2[3].
651     void LtoLMomentumTracking(Int_t index1,Int_t index2,
652                               Double_t *l1,Double_t *l2)const{
653         Double_t g[3]; LtoGMomentumTracking(index1,l1,g);
654         GtoLMomentumTracking(index2,g,l2);}
655     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
656     // local coordinate system (used by ITS tracking) to another detector
657     // local coordinate system (used by ITS tracking) for the detector
658     // id1[3] to the detector id2[3]. The local coordinates are given in
659     // two Double point arrays l1[3], and l2[3].
660     void LtoLMomentumTracking(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
661                               Double_t *l1,Double_t *l2)const{
662         LtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
663                               GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
664     //
665     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
666     // the ALICE Global coordinate system to a detector local coordinate
667     // system. The specific detector is determined by the module index
668     // number.
669     void GtoLErrorMatrix(Int_t index,const Double_t **g,Double_t **l)const{
670         GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionError(
671             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);}
672     //
673     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
674     // the ALICE Global coordinate system to a detector local coordinate
675     // system (used by ITS tracking). The specific detector is determined
676     // by the module index number.
677     void GtoLErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t **g,
678                                  Double_t **l)const{
679         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionError((
680                                     Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
681         else GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionErrorTracking(
682             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);}
683     //
684     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
685     // the detector local coordinate system to a ALICE Global coordinate
686     // system. The specific detector is determined by the module index
687     // number.
688     void LtoGErrorMatrix(Int_t index,const Double_t **l,Double_t **g)const{
689         GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
690             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
691     //
692     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
693     // the detector local coordinate system to a ALICE Global coordinate
694     // system. The specific detector is determined by the module index
695     // number.
696     void LtoGErrorMatrix(Int_t index,const Double_t l[3][3],Double_t g[3][3])
697         const{
698         GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
699             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
700
701     //
702     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
703     // the detector local coordinate system (used by ITS tracking) to a
704     // ALICE Global coordinate system. The specific detector is determined
705     // by the module index number.
706     void LtoGErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t **l,
707                                  Double_t **g)const{
708         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
709             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
710         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionErrorTracking(
711             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
712     //
713     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
714     // the detector local coordinate system (used by ITS tracking) to a
715     // ALICE Global coordinate system. The specific detector is determined
716     // by the module index number.
717     void LtoGErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t l[3][3],
718                                  Double_t g[3][3])const{
719         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
720             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
721         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionErrorTracking(
722             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
723     //
724     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
725     // one detector local coordinate system to another detector local
726     // coordinate system. The specific detector is determined by the
727     // two module index number index1 and index2.
728     void LtoLErrorMatrix(Int_t index1,Int_t index2,
729                          const Double_t **l1,Double_t **l2)const{
730         Double_t g[3][3];
731         LtoGErrorMatrix(index1,l1,(Double_t **)g);
732         GtoLErrorMatrix(index2,(const Double_t **)g,l2);}
733     //
734     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
735     // one detector local coordinate system (used by ITS tracking) to
736     // another detector local coordinate system (used by ITS tracking).
737     // The specific detector is determined by the two module index number
738     // index1 and index2.
739     void LtoLErrorMatrixTraking(Int_t index1,Int_t index2,
740                                 const Double_t **l1,Double_t **l2)const{
741         Double_t g[3][3];
742         LtoGErrorMatrixTracking(index1,l1,(Double_t **)g);
743         GtoLErrorMatrixTracking(index2,(const Double_t **)g,l2);}
744     //  Find Specific Modules
745     // Locate the nearest module to the point g, in ALICE global Cartesian
746     // coordinates [cm] in a give layer. If layer = 0 then it search in
747     // all layers.
748     Int_t    GetNearest(const Double_t g[3],Int_t lay=0)const;
749     // Locates the nearest 27 modules, in nearest order, to the point g, in
750     // ALICE global Cartesian coordinates [cm] in a give layer. If layer = 0
751     // then it searches in all layers. (there are 27 elements in a 3x3x3
752     // cube.
753     void     GetNearest27(const Double_t g[3],Int_t n[27],Int_t lay=0)const;
754     // Returns the distance [cm] between the point g[3] and the center of
755     // the detector/module specified by the the module index number.
756     Double_t Distance(Int_t index,const Double_t g[3])const{
757         return  TMath::Sqrt(GetGeomMatrix(index)->Distance2(g));}
758     // loops over modules and computes the average cylindrical
759     // radius to a given layer and the range.
760     Double_t GetAverageRadiusOfLayer(Int_t layer,Double_t &range)const;
761     //  Geometry manipulation
762     // This function performs a Cartesian translation and rotation of
763     // the full ITS from its default position by an amount determined by
764     // the three element arrays tran and rot.
765     void GlobalChange(const Float_t  *tran,const Float_t  *rot);
766     // This function performs a Cylindrical translation and rotation of
767     // the full ITS from its default position by an amount determined by
768     // the three element arrays tran and rot.
769     void GlobalCylindericalChange(const Float_t *tran,const Float_t *rot);
770     // This function performs a Gaussian random displacement and/or
771     // rotation about the present global position of each active
772     // volume/detector of the ITS with variances given by stran and srot.
773     void RandomChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot);
774     // This function performs a Gaussian random displacement and/or
775     // rotation about the present global position of each active
776     // volume/detector of the ITS with variances given by stran and srot.
777     // But in Cylindrical coordinates.
778     void RandomCylindericalChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot);
779     // This function converts these transformations from Alice global and
780     // local to Tracking global and local.
781     //
782     // This converts the geometry
783     void GeantToTracking(const AliITSgeom &source);
784     //  Other routines.
785     // This routine prints, to a file, the difference between this class
786     // and "other".
787     void PrintComparison(FILE *fp,AliITSgeom *other)const;
788     // This routine prints, to a file, the contents of this class.
789     void PrintData(FILE *fp,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const;
790     // This function prints out this class in a single stream. This steam
791     // can be read by ReadGeom.
792     void PrintGeom(ostream *out)const;
793     // This function reads in that single steam printed out by PrintGeom.
794     void ReadGeom(istream *in);
795
796     //Conversion from det. local coordinates to local ("V2") coordinates
797     //used for tracking
798
799     void DetLToTrackingV2(Int_t md,Float_t xin,Float_t zin,
800                           Float_t &yout, Float_t &zout); 
801
802     void TrackingV2ToDetL(Int_t md,Float_t yin,Float_t zin,
803                           Float_t &xout,Float_t &zout);
804
805  private:
806     TString    fVersion; // Transformation version.
807     Int_t      fTrans;   // Flag to keep track of which transformation 
808     Int_t      fNmodules;// The total number of modules
809     Int_t      fNlayers; // The number of layers.
810     TArrayI    fNlad;    // Array of the number of ladders/layer(layer)
811     TArrayI    fNdet;    // Array of the number of detector/ladder(layer)
812     TObjArray  fGm;      // Structure of translation. and rotation.
813     TObjArray  fShape;   // Array of shapes and detector information.
814
815     ClassDef(AliITSgeom,3) // ITS geometry class
816 }; 
817 // Input and output function for standard C++ input/output.
818 ostream& operator<<(ostream &os,AliITSgeom &source);
819 istream& operator>>(istream &os,AliITSgeom &source);
820
821 #endif