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