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