9456c5af3a53c41cfeb0883099a92707bfad3dad
[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 #include "AliLog.h"
30
31 typedef enum {kND=-1,kSPD=0, kSDD=1, kSSD=2, kSSDp=3,kSDDp=4} AliITSDetector;
32
33 //_______________________________________________________________________
34
35 class AliITSgeom : public TObject {
36
37  public:
38     AliITSgeom();                      // Default 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     // Getters
52     Int_t GetTransformationType() const {return fTrans;}
53     //
54     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
55     // for Global GEANT coordinate system to the local GEANT coordinate system
56     // of the detector. These are the transformation used by GEANT.
57     Bool_t IsGeantToGeant()     const {return (fTrans == 0);}
58     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
59     // for Global GEANT coordinate system to the local "Tracking" coordinate
60     // system of the detector. These are the transformation used by the
61     // Tracking code.
62     Bool_t IsGeantToTracking()  const {return ((fTrans&&0xfffe)!= 0);}
63     // returns kTRUE if the transformation defined by this class is
64     // for Global GEANT coordinate system to the local GEANT coordinate system
65     // of the detector but may have been displaced by some typically small
66     // amount. These are modified transformation similar to that used by GEANT.
67     Bool_t IsGeantToDisplaced() const {return ((fTrans&&0xfffd)!= 0);}
68     //
69     //     This function returns a pointer to the particular AliITSgeomMatrix
70     // class for a specific module index.
71     AliITSgeomMatrix *GetGeomMatrix(Int_t index){if(index<fGm.GetSize()&&
72                                                     index>=0)
73         return (AliITSgeomMatrix*)(fGm.At(index));else 
74             Error("GetGeomMatrix","index=%d<0||>=GetSize()=%d",
75                   index,fGm.GetSize());return 0;}
76     AliITSgeomMatrix *GetGeomMatrix(Int_t index)const{if(index<fGm.GetSize()
77                                                          &&index>=0)
78         return (AliITSgeomMatrix*)(fGm.At(index));else 
79             Error("GetGeomMatrix","index=%d<0||>=GetSize()=%d",
80                   index,fGm.GetSize());return 0;}
81     // This function find and return the number of detector types only.
82     Int_t GetNDetTypes()const{Int_t max;return GetNDetTypes(max);};
83     // This function find and return the number of detector types and the
84     // maximum det type value.
85     Int_t GetNDetTypes(Int_t &max)const;
86     // This function finds and return the number of detector types and the
87     // and the number of each type in the TArrayI and their types.
88     Int_t GetNDetTypes(TArrayI &maxs,AliITSDetector *types)const;
89     //     This function returns the number of detectors/ladder for a give 
90     // layer. In particular it returns fNdet[layer-1].
91     Int_t GetNdetectors(Int_t lay) const {return fNdet[lay-1];}
92     //     This function returns the number of ladders for a give layer. In
93     // particular it returns fNlad[layer-1].
94     Int_t GetNladders(Int_t lay)   const {return fNlad[lay-1];};
95     //     This function returns the number of layers defined in the ITS
96     // geometry. In particular it returns fNlayers.
97     Int_t GetNlayers()                   const {return fNlayers;}
98     Int_t GetModuleIndex(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const;
99     //     This function returns the module index number given the layer,
100     // ladder and detector numbers put into the array id[3].
101     Int_t GetModuleIndex(const Int_t *id)const{
102         return GetModuleIndex(id[0],id[1],id[2]);}
103     void  GetModuleId(Int_t index,Int_t &lay,Int_t &lad,Int_t &det)const;
104     // Returns the detector type
105     //Int_t GetModuleType(Int_t index)const{
106     //    return GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex();}
107     AliITSDetector GetModuleType(Int_t index)const{
108         return (AliITSDetector)(GetGeomMatrix(index)->GetDetectorIndex());}
109     // Returns the detector type as a string
110     const char * GetModuleTypeName(Int_t index)const{
111         return GetDetectorTypeName(GetModuleType(index));} 
112     // Returns the detector type as a string
113     const char * GetDetectorTypeName(Int_t index)const{switch(index) {
114     case kSPD : return "kSPD" ; case kSDD : return "kSDD" ;
115     case kSSD : return "kSSD" ; case kSSDp: return "kSSDp";
116     case kSDDp: return "kSDDp"; default   : return "Undefined";};}
117     //
118     Int_t GetStartDet(Int_t dtype )const;
119     Int_t GetLastDet(Int_t dtype)const;
120     //     Returns the starting module index number for SPD detector,
121     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
122     // ITS structure.
123     Int_t GetStartSPD()const{return GetStartDet(kSPD);}
124     //     Returns the ending module index number for SPD detector,
125     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
126     // ITS structure.
127     Int_t GetLastSPD()const{return GetLastDet(kSPD);}
128     //     Returns the starting module index number for SDD detector,
129     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
130     // ITS structure.
131     Int_t GetStartSDD()const{return GetStartDet(kSDD);}
132     //     Returns the ending module index number for SDD detector,
133     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
134     // ITS structure.
135     Int_t GetLastSDD()const{return GetLastDet(kSDD);}
136     //     Returns the starting module index number for SSD detector,
137     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
138     // ITS structure.
139     Int_t GetStartSSD()const{return GetStartDet(kSSD);}
140     //     Returns the ending module index number for SSD detector,
141     // assuming the modules are placed in the "standard" cylindrical
142     // ITS structure.
143     Int_t GetLastSSD()const{return GetLastDet(kSSD);}
144     //     Returns the last module index number.
145     Int_t GetIndexMax() const {return fNmodules;}
146     //
147     //     This function returns the rotation angles for a give module 
148     // in the Double point array ang[3]. The angles are in radians
149     void  GetAngles(Int_t index,Double_t *ang)const{
150         GetGeomMatrix(index)->GetAngles(ang);}
151     //     This function returns the rotation angles for a give module
152     // in the three floating point variables provided. rx = frx,
153     // fy = fry, rz = frz. The angles are in radians
154     void  GetAngles(Int_t index,Float_t &rx,Float_t &ry,Float_t &rz)const{
155         Double_t a[3];GetAngles(index,a);rx = a[0];ry = a[1];rz = a[2];}
156     //     This function returns the rotation angles for a give detector on
157     // a give ladder in a give layer in the three floating point variables
158     // provided. rx = frx, fy = fry, rz = frz. The angles are in radians
159     void  GetAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
160                     Float_t &rx,Float_t &ry,Float_t &rz)const{
161         GetAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),rx,ry,rz);}
162     //
163     //     This function returns the 6 GEANT rotation angles for a give 
164     // module in the double point array ang[3]. The angles are in degrees
165     void  GetGeantAngles(Int_t index,Double_t *ang)const{
166         GetGeomMatrix(index)->SixAnglesFromMatrix(ang);}
167     //
168     //     This function returns the Cartesian translation for a give
169     // module in the Double array t[3]. The units are
170     // those of the Monte Carlo, generally cm.
171     void  GetTrans(Int_t index,Double_t *t)const{
172         GetGeomMatrix(index)->GetTranslation(t);}
173     //     This function returns the Cartesian translation for a give
174     // module index in the three floating point variables provided.
175     // x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are those of the Mont
176     // Carlo, generally cm.
177     void  GetTrans(Int_t index,Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
178         Double_t t[3];GetTrans(index,t);x = t[0];y = t[1];z = t[2];}
179     //     This function returns the Cartesian translation for a give
180     // detector on a give ladder in a give layer in the three floating
181     // point variables provided. x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are
182     // those of the Monte Carlo, generally cm.
183     void  GetTrans(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
184                    Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
185         GetTrans(GetModuleIndex(lay,lad,det),x,y,z);}
186     //
187     //     This function returns the Cartesian translation for a give
188     // module in the Double array t[3]. The units are
189     // those of the Monte Carlo, generally cm.
190     void  GetTransCyln(Int_t index,Double_t *t)const{
191         GetGeomMatrix(index)->GetTranslationCylinderical(t);}
192     //     This function returns the Cartesian translation for a give
193     // module index in the three floating point variables provided.
194     // x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are those of the Mont
195     // Carlo, generally cm.
196     void  GetTransCyln(Int_t index,Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
197         Double_t t[3];GetTransCyln(index,t);x = t[0];y = t[1];z = t[2];}
198     //     This function returns the Cartesian translation for a give
199     // detector on a give ladder in a give layer in the three floating
200     // point variables provided. x = fx0, y = fy0, z = fz0. The units are
201     // those of the Monte Carlo, generally cm.
202     void  GetTransCyln(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
203                        Float_t &x,Float_t &y,Float_t &z)const{
204         GetTransCyln(GetModuleIndex(lay,lad,det),x,y,z);}
205     //
206     //      This function returns the Cartesian translation [cm] and the
207     // 6 GEANT rotation angles [degrees]for a given layer ladder and
208     // detector number, in the TVector x (at least 9 elements large).
209     // This function is required to be in-lined for speed.
210     void  GetCenterThetaPhi(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,TVector &x)const{
211         Double_t t[3],a[6];Int_t i=GetModuleIndex(lay,lad,det);GetTrans(i,t);
212         GetGeantAngles(i,a);x(0)=t[0];x(1)=t[1];x(2)=t[2];x(3)=a[0];x(4)=a[1];
213         x(5)=a[2];x(6)=a[3];x(7)=a[4];x(8)=a[5];}
214     //
215     //     This function returns the rotation matrix in Double
216     // precision for a given module.
217     void  GetRotMatrix(Int_t index,Double_t mat[3][3])const{
218         GetGeomMatrix(index)->GetMatrix(mat);}
219     //     This function returns the rotation matrix in a Double
220     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
221     void  GetRotMatrix(Int_t index,Double_t *mat)const{
222         Double_t rot[3][3];GetRotMatrix(index,rot);
223         for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) mat[3*i+j] = rot[i][j];}
224     //     This function returns the rotation matrix in a floating 
225     // precision pointer for a given layer ladder and detector module.
226     // mat[i][j] => mat[3*i+j].
227     void  GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Float_t *mat)const{
228         GetRotMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det),mat);}
229     //     This function returns the rotation matrix in a Double
230     // precision pointer for a given layer ladder and detector module.
231     // mat[i][j] => mat[3*i+j].
232     void  GetRotMatrix(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,Double_t *mat)const{
233         GetRotMatrix(GetModuleIndex(lay,lad,det),mat);}
234     //     This function returns the rotation matrix in a floating
235     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
236     void  GetRotMatrix(Int_t index,Float_t *mat)const{
237           Double_t rot[3][3];
238           GetGeomMatrix(index)->GetMatrix(rot);
239           for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) mat[3*i+j] = rot[i][j];}
240     //     This function sets the rotation matrix in a Double
241     // precision pointer for a given module. mat[i][j] => mat[3*i+j].
242     void  SetRotMatrix(Int_t index,Double_t *mat){Double_t rot[3][3];
243           for(Int_t i=0;i<3;i++)for(Int_t j=0;j<3;j++) rot[i][j]=mat[3*i+j];
244           GetGeomMatrix(index)->SetMatrix(rot);}
245     // Return the normal for a specific module
246     void GetGlobalNormal(Int_t index,Double_t n[3]){
247         GetGeomMatrix(index)->GetGlobalNormal(n[0],n[1],n[2]);}
248     //
249     //
250     //  Setters
251     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
252     // via the double precision array a[3] [radians].
253     void SetByAngles(Int_t index,const Double_t a[]){
254         GetGeomMatrix(index)->SetAngles(a);}
255     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
256     // via the 3 floating precision variables rx, ry, and rz [radians].
257     void SetByAngles(Int_t index,Float_t rx, Float_t ry, Float_t rz) {
258         Double_t a[3];a[0] = rx;a[1] = ry;a[2] = rz;
259         GetGeomMatrix(index)->SetAngles(a);}
260     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder,
261     // and detector numbers via the 3 floating precision variables rx,
262     // ry, and rz [radians].
263     void SetByAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
264                      Float_t rx, Float_t ry, Float_t rz) {
265         SetByAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),rx,ry,rz);}
266     //
267     //     Sets the rotation angles and matrix for a give module index
268     // via the Double precision array a[6] [degree]. The angles are those
269     // defined by GEANT 3.12.
270     void SetByGeantAngles(Int_t index,const Double_t *ang){
271         GetGeomMatrix(index)->MatrixFromSixAngles(ang);}
272     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder
273     // and detector, in the array id[3] via the Double precision array
274     // a[6] [degree]. The angles are those defined by GEANT 3.12.
275     void SetByGeantAngles(const Int_t *id,const Double_t *ang){
276         SetByGeantAngles(GetModuleIndex(id),ang);}
277     //     Sets the rotation angles and matrix for a give layer, ladder
278     // and detector, via the Double precision array a[6] [degree]. The
279     // angles are those defined by GEANT 3.12.
280     void SetByGeantAngles(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
281                           const Double_t *ang){
282         SetByGeantAngles(GetModuleIndex(lay,lad,det),ang);}
283     //
284     //     This function sets a new translation vector, given by the
285     // array x[3], for the Cartesian coordinate transformation
286     // for a give module index.
287     void SetTrans(Int_t index,Double_t x[]){
288         GetGeomMatrix(index)->SetTranslation(x);}
289     //     This function sets a new translation vector, given by the three
290     // variables x, y, and z, for the Cartesian coordinate transformation
291     // for the detector defined by layer, ladder and detector.
292     void SetTrans(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
293                   Float_t x,Float_t y,Float_t z){Double_t t[3];
294                   t[0] = x;t[1] = y;t[2] = z;
295                   SetTrans(GetModuleIndex(lay,lad,det),t);}
296     //
297     //  transformations
298     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
299     // to the detector local coordinate system for the detector
300     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
301     // global and local coordinate are given in two floating point
302     // arrays g[3], and l[3].
303     void GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
304               const Float_t *g,Float_t *l)const{
305         GtoL(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
306     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
307     // to the detector local coordinate system for the detector
308     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
309     // global and local coordinate are given in two floating point
310     // arrays g[3], and l[3].
311     void GtoL(const Int_t *id,const Float_t *g,Float_t *l)const{
312         GtoL(GetModuleIndex(id),g,l);}
313     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
314     // to the detector local coordinate system for the detector
315     // module index number. The global and local coordinate are
316     // given in two floating point arrays g[3], and l[3].
317     void GtoL(Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l)const{
318         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
319         GetGeomMatrix(index)->GtoLPosition(dg,dl);
320         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
321     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
322     // to the detector local coordinate system for the detector
323     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
324     // global and local coordinate are given in two Double point
325     // arrays g[3], and l[3].
326     void GtoL(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
327               const Double_t *g,Double_t *l)const{
328         GtoL(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
329     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
330     // to the detector local coordinate system for the detector
331     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
332     // global and local coordinate are given in two Double point
333     // arrays g[3], and l[3].
334     void GtoL(const Int_t *id,const Double_t *g,Double_t *l)const{
335         GtoL(GetModuleIndex(id),g,l);}
336     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
337     // to the detector local coordinate system for the detector
338     // module index number. The global and local coordinate are
339     // given in two Double point arrays g[3], and l[3].
340     void GtoL(Int_t index,const Double_t g[3],Double_t l[3])const{
341         GetGeomMatrix(index)->GtoLPosition(g,l);}
342     //
343     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
344     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
345     // for the detector module index number. The global and local
346     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
347     void GtoLtracking(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
348         if(IsGeantToTracking()) GtoL(index,g,l);
349         else GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionTracking(g,l);}
350     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
351     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
352     // for the detector id[3]. The global and local
353     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
354     void GtoLtracking(const Int_t *id,const Double_t *g,Double_t *l)const{
355         GtoLtracking(GetModuleIndex(id),g,l);}
356     //     Transforms from the ALICE Global coordinate system
357     // to the detector local coordinate system (used for ITS tracking)
358     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
359     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
360     // and l[3].
361     void GtoLtracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
362                       const Double_t *g,Double_t *l)const{
363         GtoLtracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
364     //
365     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
366     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
367     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
368     // and local coordinate are given in two float point arrays g[3],
369     // and l[3].
370     void GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
371                       const Float_t *g,Float_t *l)const{
372         GtoLMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
373     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
374     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
375     // for the detector module index number. The global and local
376     // coordinate are given in two float point arrays g[3], and l[3].
377     void GtoLMomentum(Int_t index,const Float_t *g,Float_t *l)const{
378         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
379         GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentum(dg,dl);
380         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
381     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
382     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
383     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
384     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
385     // and l[3].
386     void GtoLMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
387                       const Double_t *g,Double_t *l)const{
388         GtoLMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
389     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
390     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
391     // for the detector module index number. The global and local
392     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
393     void GtoLMomentum(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
394         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dg[i] = g[i];
395         GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentum(dg,dl);
396         for(i=0;i<3;i++) l[i] =dl[i];}
397     //
398     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
399     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
400     // (used for ITS tracking) for the detector module index number.
401     // The global and local coordinate are given in two Double point
402     // arrays g[3], and l[3].
403     void GtoLMomentumTracking(Int_t index,const Double_t *g,Double_t *l)const{
404         if(IsGeantToTracking()) GtoLMomentum(index,g,l);
405         else GetGeomMatrix(index)->GtoLMomentumTracking(g,l);}
406     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
407     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
408     // (used for ITS tracking) for the detector id[3].
409     // The global and local coordinate are given in two Double point
410     // arrays g[3], and l[3].
411     void GtoLMomentumTracking(const Int_t *id,
412                               const Double_t *g,Double_t *l)const{
413         GtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(id),g,l);}
414     //     Transforms of momentum types of quantities from the ALICE
415     // Global coordinate system to the detector local coordinate system
416     // (used for ITS tracking) for the detector layer ladder and detector
417     // numbers. The global and local coordinate are given in two Double point
418     // arrays g[3], and l[3].
419     void GtoLMomentumTracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
420                               const Double_t *g,Double_t *l)const{
421         GtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),g,l);}
422     //
423     //     Transforms from the detector local coordinate system
424     // to the ALICE Global coordinate  system for the detector
425     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
426     // global and local coordinate are given in two floating point
427     // arrays g[3], and l[3].
428     void LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
429               const Float_t *l,Float_t *g)const{
430         LtoG(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
431     //     Transforms from the detector local coordinate system
432     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
433     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
434     // global and local coordinate are given in two floating point
435     // arrays g[3], and l[3].
436     void LtoG(const Int_t *id,const Float_t *l,Float_t *g)const{
437         LtoG(GetModuleIndex(id),l,g);}
438     //     Transforms from the detector local coordinate system
439     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
440     // module index number. The global and local coordinate are
441     // given in two floating point arrays g[3], and l[3].
442     void LtoG(Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g)const{
443         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dl[i] = l[i];
444         GetGeomMatrix(index)->LtoGPosition(dl,dg);
445         for(i=0;i<3;i++) g[i] =dg[i];}
446     //     Transforms from the detector local coordinate system
447     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
448     // defined by the layer, ladder, and detector numbers. The
449     // global and local coordinate are given in two Double point
450     // arrays g[3], and l[3].
451     void LtoG(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
452               const Double_t *l,Double_t *g)const{
453         LtoG(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
454     //     Transforms from the detector local coordinate system
455     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
456     // defined by the id[0], id[1], and id[2] numbers. The
457     // global and local coordinate are given in two Double point
458     // arrays g[3], and l[3].
459     void LtoG(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
460         LtoG(GetModuleIndex(id),l,g);}
461     //     Transforms from the detector local coordinate system
462     // to the ALICE Global coordinate system for the detector
463     // module index number. The global and local coordinate are
464     // given in two Double point arrays g[3], and l[3].
465     void LtoG(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
466         GetGeomMatrix(index)->LtoGPosition(l,g);}
467     //
468     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
469     // for ITS tracking) to the ALICE Global coordinate system 
470     // for the detector module index number. The global and local
471     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
472     void LtoGtracking(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
473         if(IsGeantToTracking()) LtoG(index,l,g);
474         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionTracking(l,g);}
475     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
476     // for ITS tracking) to the ALICE Global coordinate system 
477     // for the detector id[3]. The global and local
478     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
479     void LtoGtracking(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)const{
480         LtoGtracking(GetModuleIndex(id),l,g);}
481     //     Transforms from the detector local coordinate system (used
482     // for ITS tracking) to the detector local coordinate system
483     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
484     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
485     // and l[3].
486     void LtoGtracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
487                       const Double_t *l,Double_t *g)const{
488         LtoGtracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
489     //
490     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
491     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
492     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
493     // and local coordinate are given in two float point arrays g[3],
494     // and l[3].
495     void LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
496                       const Float_t *l,Float_t *g)const{
497         LtoGMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
498     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
499     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
500     // for the detector module index number. The global and local
501     // coordinate are given in two float point arrays g[3], and l[3].
502     void LtoGMomentum(Int_t index,const Float_t *l,Float_t *g)const{
503         Double_t dg[3],dl[3];Int_t i;for(i=0;i<3;i++) dl[i] = l[i];
504         GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentum(dl,dg);
505         for(i=0;i<3;i++) g[i] =dg[i];}
506     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
507     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
508     // for the detector layer ladder and detector numbers. The global
509     // and local coordinate are given in two Double point arrays g[3],
510     // and l[3].
511     void LtoGMomentum(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
512                       const Double_t *l,Double_t *g)const{
513         LtoGMomentum(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
514     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
515     // local coordinate system to the ALICE Global coordinate system
516     // for the detector module index number. The global and local
517     // coordinate are given in two Double point arrays g[3], and l[3].
518     void LtoGMomentum(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
519         GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentum(l,g);}
520     //
521     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector 
522     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the detector
523     // system ALICE Global for the detector module index number.
524     // The global and local coordinate are given in two Double point
525     // arrays g[3], and l[3].
526     void LtoGMomentumTracking(Int_t index,const Double_t *l,Double_t *g)const{
527         if(IsGeantToTracking()) LtoGMomentum(index,l,g);
528         else GetGeomMatrix(index)->LtoGMomentumTracking(l,g);}
529     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
530     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the ALICE
531     // Global coordinate system for the detector id[3].
532     // The global and local coordinate are given in two Double point
533     // arrays g[3], and l[3].
534     void LtoGMomentumTracking(const Int_t *id,const Double_t *l,Double_t *g)
535         const{LtoGMomentumTracking(GetModuleIndex(id),l,g);}
536     //     Transforms of momentum types of quantities from the detector
537     // local coordinate system (used for ITS tracking) to the ALICE
538     // Global coordinate system for the detector layer ladder and detector
539     // numbers. The global and local coordinate are given in two Double point
540     // arrays g[3], and l[3].
541     void LtoGMomentumTracking(Int_t lay,Int_t lad,Int_t det,
542                               const Double_t *l,Double_t *g)const{
543                         LtoGMomentumTracking(GetModuleIndex(lay,lad,det),l,g);}
544     //
545     //     Transforms from one detector local coordinate system
546     // to another detector local coordinate system for the detector
547     // module index1 number to the detector module index2 number. The
548     //  local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
549     // and l2[3].
550     void LtoL(Int_t index1,Int_t index2,Double_t *l1,Double_t *l2)const{
551         Double_t g[3]; LtoG(index1,l1,g);GtoL(index2,g,l2);}
552     //     Transforms from one detector local coordinate system
553     // to another detector local coordinate system for the detector
554     // id1[3] to the detector id2[3]. The local coordinates are given
555     // in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
556     void LtoL(const Int_t *id1,const Int_t *id2,Double_t *l1,Double_t *l2)
557         const{LtoL(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
558               GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
559     //
560     //     Transforms from one detector local coordinate system (used for
561     // ITS tracking) to another detector local coordinate system (used
562     // for ITS tracking) for the detector module index1 number to the
563     // detector module index2 number. The local coordinates are given
564     // in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
565     void LtoLtracking(Int_t index1,Int_t index2,
566                       Double_t *l1,Double_t *l2)const{
567         Double_t g[3]; LtoGtracking(index1,l1,g);GtoLtracking(index2,g,l2);}
568     //     Transforms from one detector local coordinate system (used for
569     // ITS tracking) to another detector local coordinate system (used
570     // for ITS tracking) for the detector id1[3] to the detector id2[3].
571     // The local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
572     // and l2[3].
573     void LtoLtracking(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
574                       Double_t *l1,Double_t *l2)const{
575         LtoLtracking(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
576                      GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
577     //
578     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
579     // local coordinate system to another detector local coordinate
580     // system for the detector module index1 number to the detector
581     // module index2 number. The local coordinates are given in two
582     // Double point arrays l1[3], and l2[3].
583     void LtoLMomentum(Int_t index1,Int_t index2,
584                       const Double_t *l1,Double_t *l2)const{
585         Double_t g[3]; LtoGMomentum(index1,l1,g);GtoLMomentum(index2,g,l2);}
586     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
587     // local coordinate system to another detector local coordinate
588     // system for the detector id1[3] to the detector id2[3]. The local
589     // coordinates are given in two Double point arrays l1[3], and l2[3].
590     void LtoLMomentum(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
591                       const Double_t *l1,Double_t *l2)const{
592         LtoLMomentum(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
593                      GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
594     //
595     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
596     // local coordinate system (used by ITS tracking) to another detector
597     // local coordinate system (used by ITS tracking) for the detector
598     // module index1 number to the detector module index2 number. The
599     // local coordinates are given in two Double point arrays l1[3],
600     // and l2[3].
601     void LtoLMomentumTracking(Int_t index1,Int_t index2,
602                               Double_t *l1,Double_t *l2)const{
603         Double_t g[3]; LtoGMomentumTracking(index1,l1,g);
604         GtoLMomentumTracking(index2,g,l2);}
605     //     Transforms of momentum types of quantities from one detector
606     // local coordinate system (used by ITS tracking) to another detector
607     // local coordinate system (used by ITS tracking) for the detector
608     // id1[3] to the detector id2[3]. The local coordinates are given in
609     // two Double point arrays l1[3], and l2[3].
610     void LtoLMomentumTracking(const Int_t *id1,const Int_t *id2,
611                               Double_t *l1,Double_t *l2)const{
612         LtoLMomentumTracking(GetModuleIndex(id1[0],id1[1],id1[2]),
613                               GetModuleIndex(id2[0],id2[1],id2[2]),l1,l2);}
614     //
615     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
616     // the ALICE Global coordinate system to a detector local coordinate
617     // system. The specific detector is determined by the module index
618     // number.
619     void GtoLErrorMatrix(Int_t index,const Double_t **g,Double_t **l)const{
620         GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionError(
621             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);}
622     //
623     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
624     // the ALICE Global coordinate system to a detector local coordinate
625     // system (used by ITS tracking). The specific detector is determined
626     // by the module index number.
627     void GtoLErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t **g,
628                                  Double_t **l)const{
629         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionError((
630                                     Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
631         else GetGeomMatrix(index)->GtoLPositionErrorTracking(
632             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);}
633     //
634     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
635     // the detector local coordinate system to a ALICE Global coordinate
636     // system. The specific detector is determined by the module index
637     // number.
638     void LtoGErrorMatrix(Int_t index,const Double_t **l,Double_t **g)const{
639         GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
640             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
641     //
642     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
643     // the detector local coordinate system to a ALICE Global coordinate
644     // system. The specific detector is determined by the module index
645     // number.
646     void LtoGErrorMatrix(Int_t index,const Double_t l[3][3],Double_t g[3][3])
647         const{
648         GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
649             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
650
651     //
652     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
653     // the detector local coordinate system (used by ITS tracking) to a
654     // ALICE Global coordinate system. The specific detector is determined
655     // by the module index number.
656     void LtoGErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t **l,
657                                  Double_t **g)const{
658         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
659             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
660         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionErrorTracking(
661             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
662     //
663     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
664     // the detector local coordinate system (used by ITS tracking) to a
665     // ALICE Global coordinate system. The specific detector is determined
666     // by the module index number.
667     void LtoGErrorMatrixTracking(Int_t index,const Double_t l[3][3],
668                                  Double_t g[3][3])const{
669         if(IsGeantToTracking()) GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionError(
670             (Double_t (*)[3])g,(Double_t (*)[3])l);
671         else GetGeomMatrix(index)->LtoGPositionErrorTracking(
672             (Double_t (*)[3])l,(Double_t (*)[3])g);}
673     //
674     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
675     // one detector local coordinate system to another detector local
676     // coordinate system. The specific detector is determined by the
677     // two module index number index1 and index2.
678     void LtoLErrorMatrix(Int_t index1,Int_t index2,
679                          const Double_t **l1,Double_t **l2)const{
680         Double_t g[3][3];
681         LtoGErrorMatrix(index1,l1,(Double_t **)g);
682         GtoLErrorMatrix(index2,(const Double_t **)g,l2);}
683     //
684     //     Transforms a matrix, like an Uncertainty or Error matrix from
685     // one detector local coordinate system (used by ITS tracking) to
686     // another detector local coordinate system (used by ITS tracking).
687     // The specific detector is determined by the two module index number
688     // index1 and index2.
689     void LtoLErrorMatrixTraking(Int_t index1,Int_t index2,
690                                 const Double_t **l1,Double_t **l2)const{
691         Double_t g[3][3];
692         LtoGErrorMatrixTracking(index1,l1,(Double_t **)g);
693         GtoLErrorMatrixTracking(index2,(const Double_t **)g,l2);}
694     //  Find Specific Modules
695     // Locate the nearest module to the point g, in ALICE global Cartesian
696     // coordinates [cm] in a give layer. If layer = 0 then it search in
697     // all layers.
698     Int_t    GetNearest(const Double_t g[3],Int_t lay=0)const;
699     // Locates the nearest 27 modules, in nearest order, to the point g, in
700     // ALICE global Cartesian coordinates [cm] in a give layer. If layer = 0
701     // then it searches in all layers. (there are 27 elements in a 3x3x3
702     // cube.
703     void     GetNearest27(const Double_t g[3],Int_t n[27],Int_t lay=0)const;
704     // Returns the distance [cm] between the point g[3] and the center of
705     // the detector/module specified by the the module index number.
706     Double_t Distance(Int_t index,const Double_t g[3])const{
707         return  TMath::Sqrt(GetGeomMatrix(index)->Distance2(g));}
708     //  Geometry manipulation
709     // This function performs a Cartesian translation and rotation of
710     // the full ITS from its default position by an amount determined by
711     // the three element arrays tran and rot.
712     void GlobalChange(const Float_t  *tran,const Float_t  *rot);
713     // This function performs a Cylindrical translation and rotation of
714     // the full ITS from its default position by an amount determined by
715     // the three element arrays tran and rot.
716     void GlobalCylindericalChange(const Float_t *tran,const Float_t *rot);
717     // This function performs a Gaussian random displacement and/or
718     // rotation about the present global position of each active
719     // volume/detector of the ITS with variances given by stran and srot.
720     void RandomChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot);
721     // This function performs a Gaussian random displacement and/or
722     // rotation about the present global position of each active
723     // volume/detector of the ITS with variances given by stran and srot.
724     // But in Cylindrical coordinates.
725     void RandomCylindericalChange(const Float_t *stran,const Float_t *srot);
726     // This function converts these transformations from Alice global and
727     // local to Tracking global and local.
728     //
729     // This converts the geometry
730     void GeantToTracking(const AliITSgeom &source);
731     //  Other routines.
732     // This routine prints, to a file, the contents of this class.
733     void PrintData(FILE *fp,Int_t lay,Int_t lad,Int_t det)const;
734     // This function prints out this class in a single stream. This steam
735     // can be read by ReadGeom.
736     void PrintGeom(ostream *out)const;
737
738     //Conversion from det. local coordinates to local ("V2") coordinates
739     //used for tracking
740
741     void DetLToTrackingV2(Int_t md,Float_t xin,Float_t zin,
742                           Float_t &yout, Float_t &zout); 
743
744     void TrackingV2ToDetL(Int_t md,Float_t yin,Float_t zin,
745                           Float_t &xout,Float_t &zout);
746
747  private:
748     TString    fVersion; // Transformation version.
749     Int_t      fTrans;   // Flag to keep track of which transformation 
750     Int_t      fNmodules;// The total number of modules
751     Int_t      fNlayers; // The number of layers.
752     TArrayI    fNlad;    // Array of the number of ladders/layer(layer)
753     TArrayI    fNdet;    // Array of the number of detector/ladder(layer)
754     TObjArray  fGm;      // Structure of translation. and rotation.
755
756     ClassDef(AliITSgeom,4) // ITS geometry class
757 }; 
758 // Input and output function for standard C++ input/output.
759
760 #endif