ITS/AliITSgeomMatrix.h

   1 #ifndef ALIITSGEOMMATRIX_H
   2 #define ALIITSGEOMMATRIX_H
   3 /* Copyright(c) 2000, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   4  * see cxx source for full Copyright notice.                         */
   5
   6 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   7 //  ITS geometry manipulation routines on the module level. This class is
   8 //  to replace the structure ITS_geom in the class AliITSgeom.
   9 //  Created May 30 2000.
  10 //   version 0.0.0
  11 // By Bjorn S. Nilsen
  12 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  13 #include <TObject.h>
  14 #include <TString.h>
  15 class TPolyLine3D;
  16 class TNode;
  17 class TShape;
  18
  19 class AliITSgeomMatrix : public TObject {
  20  public:
  21     AliITSgeomMatrix(); // Default constructor
  22     // Standard constructor #1
  23     AliITSgeomMatrix(Int_t idt,const Int_t id[3],
  24                      const Double_t rot[3],const Double_t tran[3]);
  25     // Standard constructor #2
  26     AliITSgeomMatrix(Int_t idt,const Int_t id[3],
  27                      Double_t matrix[3][3],const Double_t tran[3]);
  28     // Standard constructor #3
  29     AliITSgeomMatrix(const Double_t rotd[6]/*degrees GEANT angles*/,
  30                      Int_t idt,const Int_t id[3],
  31                      const Double_t tran[3]);
  32     // Copy constructor
  33     AliITSgeomMatrix(const AliITSgeomMatrix &source);
  34     // Assignment operator
  35     AliITSgeomMatrix& operator=(const AliITSgeomMatrix &source);
  36     virtual ~AliITSgeomMatrix(){}; // default constructor.
  37     // Prints a line describing the output format of the function Print.
  38     void PrintComment(ostream *os) const;
  39     // Prints out the content of this class in ASCII format.
  40     void Print(ostream *os)const;
  41     // Prints out the content of this class in ASCII format but includes
  42     // formating and strings that make it more humanly readable.
  43     void PrintTitles(ostream *os) const;
  44     // Reads in the content of this class in the format of Print
  45     void Read(istream *is);
  46     virtual void Print(Option_t* const option="") const {
  47         TObject::Print(option);}
  48     virtual Int_t Read(const char *name) {return TObject::Read(name);}
  49
  50     // Returns the geometry path corresponding to this transformation
  51     TString& GetPath(){return fPath;}
  52     // Sets the geometry path
  53     void SetPath(const Char_t *p){fPath = p;}
  54     void SetPath(const TString &p){fPath = p;}
  55     // Given the rotation angles [radians] it fills frot and computes
  56     // the rotation matrix fm.
  57     void SetAngles(const Double_t rot[3]){// [radians]
  58         for(Int_t i=0;i<3;i++)frot[i] = rot[i];this->MatrixFromAngle();}
  59     // Sets the translation vector and computes fCylR and fCylPhi.
  60     void SetTranslation(const Double_t tran[3]);
  61     // sets the rotation matrix and computes the rotation angles [radians]
  62     void SetMatrix(const Double_t matrix[3][3]){ for(Int_t i=0;i<3;i++)
  63         for(Int_t j=0;j<3;j++) fm[i][j]=matrix[i][j];this->AngleFromMatrix();}
  64     // Sets the detector index value
  65     void SetDetectorIndex(Int_t idt) {fDetectorIndex = idt;}
  66     // Sets the detector layer, ladder, detector (id) values.
  67     void SetIndex(const Int_t id[3]){
  68         for(Int_t i=0;i<3;i++) fid[i] = id[i];}
  69     // Returns the rotation angles [radians]
  70     void GetAngles(Double_t rot[3]) const {// [radians]
  71         for(Int_t i=0;i<3;i++)  rot[i] = frot[i];}
  72     // Returns the translation vector [cm]
  73     void GetTranslation(Double_t tran[3]) const {
  74         for(Int_t i=0;i<3;i++) tran[i] = ftran[i];}
  75     // Returns the translation vector in cylindrical
  76     // coordinates [cm,radians]
  77     void GetTranslationCylinderical (Double_t tran[3]) const {
  78         tran[0] = fCylR;
  79         tran[1] = fCylPhi;
  80         tran[2] = ftran[2];}
  81     // Returns the values of the rotation matrix
  82     void GetMatrix(Double_t matrix[3][3]) const {for(Int_t i=0;i<3;i++)
  83         for(Int_t j=0;j<3;j++) matrix[i][j] = fm[i][j];}
  84     // Returns the detector index value.
  85     Int_t GetDetectorIndex() const {return fDetectorIndex;}
  86     // returns the modules index layer, ladder, detector
  87     void  GetIndex(Int_t id[3]) const {for(Int_t i=0;i<3;i++) id[i] = fid[i];}
  88     // return the x,y,z components (global) of the normalized normal
  89     // vector which helps to define the plane the detector is a part of
  90     void GetGlobalNormal(Double_t &nx,Double_t &ny,Double_t &nz)const{
  91         Double_t ln[3]={0.0,1.0,0.0},gn[3];LtoGMomentum(ln,gn);
  92         nx = gn[0];ny=gn[1];nz=gn[2];return;}
  93     // Sets the rotation matrix based on the 6 GEANT rotation
  94     // angles [radian]
  95     void  MatrixFromSixAngles(const Double_t *ang);
  96     // Returns the 6 GEANT rotation angles [radians] from the
  97     // existing rotation matrix.
  98     void  SixAnglesFromMatrix(Double_t *ang)const;
  99     // Set rotation using the Euler's Chi-convention
 100     void SetEulerAnglesChi(const Double_t ang[3]);
 101
 102     // Given a position in Cartesian ALICE global coordinates [cm]
 103     // returns the position in Cartesian detector/module local
 104     //coordinates [cm]
 105     void GtoLPosition(const Double_t g[3],Double_t l[3]) const;
 106     // Given a position in Cartesian detector/module local coordinates [cm]
 107     // returns the position in Cartesian ALICE global
 108     //coordinates [cm]
 109     void LtoGPosition(const Double_t l[3],Double_t g[3]) const;
 110     // Given a momentum in Cartesian ALICE global coordinates
 111     // returns the momentum in Cartesian detector/module local
 112     //coordinates
 113     void GtoLMomentum(const Double_t g[3],Double_t l[3]) const;
 114     // Given a momentum in Cartesian detector/module local coordinates
 115     // returns the momentum in Cartesian ALICE global coordinates
 116     void LtoGMomentum(const Double_t l[3],Double_t g[3]) const;
 117     // given a position error matrix in ALICE Cartesian global
 118     // coordinates [cm] returns a position error matrix in detector/
 119     // module local Cartesian local coordinates [cm]
 120     void GtoLPositionError(const Double_t g[3][3],Double_t l[3][3]) const;
 121     // given a position error matrix in detector/module Cartesian local
 122     // coordinates [cm] returns a position error matrix in ALICE
 123     // Cartesian global coordinates [cm]
 124     void LtoGPositionError(const Double_t l[3][3],Double_t g[3][3]) const;
 125     // Tracking Related Routines
 126     void GtoLPositionTracking(const Double_t g[3],Double_t l[3]) const;
 127     // Given a position in Cartesian Tracking global coordinates [cm]
 128     // returns the position in Cartesian detector/module local
 129     // coordinates [cm]
 130     void LtoGPositionTracking(const Double_t l[3],Double_t g[3]) const;
 131     // Given a position in Cartesian detector/module local coordinates [cm]
 132     // returns the position in Cartesian Tracking global
 133     //coordinates [cm]
 134     void GtoLMomentumTracking(const Double_t g[3],Double_t l[3]) const;
 135     // Given a momentum in Cartesian detector/module local coordinates
 136     // returns the momentum in Cartesian Tracking global coordinates
 137     void LtoGMomentumTracking(const Double_t l[3],Double_t g[3]) const;
 138     // given a position error matrix in Tracking Cartesian global
 139     // coordinates [cm] returns a position error matrix in detector/
 140     // module local Cartesian local coordinates [cm]
 141     void GtoLPositionErrorTracking(const Double_t g[3][3],
 142                                    Double_t l[3][3]) const;
 143     // given a position error matrix in detector/module Cartesian local
 144     // coordinates [cm] returns a position error matrix in Tracking
 145     // Cartesian global coordinates [cm]
 146     void LtoGPositionErrorTracking(const Double_t l[3][3],
 147                                    Double_t g[3][3]) const;
 148     // Computes the distance squared [cm^2] between a point t[3] and
 149     // this module/detector
 150     Double_t Distance2(const Double_t t[3]) const {Double_t d=0.0,q;
 151     for(Int_t i=0;i<3;i++){q = t[i]-ftran[i]; d += q*q;}
 152     return d;}
 153      //
 154      // Documentation related Class
 155      TPolyLine3D* CreateLocalAxis() const;
 156      TPolyLine3D* CreateLocalAxisTracking() const;
 157      TNode* CreateNode(const Char_t *nodeName,const Char_t *nodeTitle,
 158                        TNode *mother,TShape *shape,Bool_t axis=kTRUE) const;
 159      void MakeFigures() const;
 160      //
 161  private: // private functions
 162      // Given the rotation matrix fm it fills the rotation angles frot
 163      void MatrixFromAngle();
 164      // Given the rotation angles frot it fills the rotation matrix fm
 165      void AngleFromMatrix();
 166  private: // Data members.
 167      Int_t    fDetectorIndex; // Detector type index (like fShapeIndex was)
 168      Int_t    fid[3];         // layer, ladder, detector numbers.
 169      Double_t frot[3];        //! vector of rotations about x,y,z [radians].
 170      Double_t ftran[3];       // Translation vector of module x,y,z.
 171      Double_t fCylR,fCylPhi;  //! Translation vector in Cylindrical coord.
 172      Double_t fm[3][3];       // Rotation matrix based on frot.
 173      TString  fPath;          // Path within Geometry to this volume
 174
 175      // Note, fCylR and fCylPhi are added as data members because it costs
 176      // about a factor of 10 to compute them over looking them up. Since
 177      // they are used in some tracking algorithms this can be a large cost
 178      // in computing time. They are not written out but computed.
 179
 180      ClassDef(AliITSgeomMatrix,2) // Matrix class used by AliITSgeom.
 181 };
 182 // Input and output function for standard C++ input/output.
 183 ostream &operator<<(ostream &os,AliITSgeomMatrix &source);
 184 istream &operator>>(istream &os,AliITSgeomMatrix &source);
 185
 186 #endif