2956ffef1f9d70b261c6b0fe688b8f5549eaaa5b
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSsegmentationSPD.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
6  *                                                                        *
7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 #include <TGeoManager.h>
17 #include <TGeoVolume.h>
18 #include <TGeoBBox.h>
19 #include "AliITSsegmentationSPD.h"
20 //#include "AliITSgeom.h"
21 //////////////////////////////////////////////////////
22 // Segmentation class for                           //
23 // pixels                                           //
24 //                                                  //
25 //////////////////////////////////////////////////////
26 ClassImp(AliITSsegmentationSPD)
27
28 //_____________________________________________________________________________
29   AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(Option_t *opt): AliITSsegmentation(),
30 fNpx(0),
31 fNpz(0){
32   // Default constructor
33   for(Int_t k=0; k<256; k++){
34     fCellSizeX[k] = 0.;
35     fCellSizeZ[k] = 0.;
36   }
37
38   if(strstr(opt,"TGeo")){
39     if(!gGeoManager){
40       AliError("Geometry is not initialized\n");
41       return;
42     }
43     TGeoVolume *v=NULL;
44     v = gGeoManager->GetVolume("ITSSPDlay1-sensor");
45     if(!v){
46       AliWarning("TGeo volume ITSSPDlay1-sensor not found (hint: use v11Hybrid geometry)\n Using hardwired default values");
47       SetDetSize(12800,69600,200); 
48     }
49     else {
50       TGeoBBox *s=(TGeoBBox*)v->GetShape();
51       SetDetSize(s->GetDX()*20000.,s->GetDZ()*20000.,s->GetDY()*20000.);
52     }
53     Float_t bx[256],bz[280];
54     Int_t i;
55     SetNPads(256,160);  // Number of Bins in x and z
56     for(i=000;i<256;i++) bx[i] =  50.0; // in x all are 50 microns.
57     for(i=000;i<160;i++) bz[i] = 425.0; // most are 425 microns except below
58     for(i=160;i<280;i++) bz[i] =   0.0; // Outside of detector.
59     bz[ 31] = bz[ 32] = 625.0; // first chip boundry
60     bz[ 63] = bz[ 64] = 625.0; // first chip boundry
61     bz[ 95] = bz[ 96] = 625.0; // first chip boundry
62     bz[127] = bz[128] = 625.0; // first chip boundry
63     bz[160] = 425.0; // Set so that there is no zero pixel size for fNz.
64     SetBinSize(bx,bz); // Based on AliITSgeomSPD for now.
65   }
66 }
67
68 //_____________________________________________________________________________
69 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ300(Float_t z) const {
70 // Get column number for each z-coordinate taking into account the 
71 // extra pixels in z direction assuming 300 micron sized pixels.
72      Float_t col = 0.0;
73      Float_t pitchz = 300.0;
74      col = Float_t (z/pitchz);
75      return col;
76 }
77 //_____________________________________________________________________________
78 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol300(Int_t col) const {
79 // same comments as above
80 // Get z-coordinate for each colunm number
81   Float_t pitchz = 300.0;
82   Float_t z = 0.0;
83   z = (col+0.5)*pitchz;
84   return z;
85 }
86 //_____________________________________________________________________________
87 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol300(Int_t col) const {
88   // returns Z pixel pitch for 300 micron pixels.
89
90     col = 0; // done to remove unused variable warning.
91     return 300.0;
92 }
93 //_____________________________________________________________________________
94 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ(Float_t z) const {
95     // hard-wired - keep it like this till we can parametrise 
96     // and get rid of AliITSgeomSPD425
97     // Get column number for each z-coordinate taking into account the 
98     // extra pixels in z direction 
99     Int_t i;
100     Float_t s,col;
101
102     if(z<0||z>fDz){
103         AliError(Form("z=%f outside of range 0.0<=z<fDz=%f",z,fDz));
104         return 0.0; // error
105     } // end if outsize of detector
106     s = 0.0;
107     i = -1;
108     while(z>s){
109         i++;
110         s += fCellSizeZ[i];
111     } // end while
112     s -= fCellSizeZ[i];
113     col = (Float_t) i + (z-s)/fCellSizeZ[i];
114     return col;
115
116 /*
117   Float_t col = 0;
118   Float_t pitchz = 425;
119   if( z < 13175) {
120     col = Float_t(z/pitchz);
121   } else if( z < 14425) {  
122     pitchz = 625;
123     col = 31 + (z - 13175)/pitchz;
124   } else if( z < 27175) {  
125     col = 33 + (z - 14425)/pitchz;
126   } else if( z < 28425) {  
127     pitchz = 625;
128     col = 63 + (z - 27175)/pitchz;
129   } else if( z < 41175) {  
130     col = 65 + (z - 28425)/pitchz;
131   } else if( z < 42425) {  
132     pitchz = 625;
133     col = 95 + (z - 41175)/pitchz;
134   } else if( z < 55175) {  
135     col = 97 + (z - 42425)/pitchz;
136   } else if( z < 56425) {  
137     pitchz = 625;
138     col = 127 + (z - 55175)/pitchz;
139   } else if( z < 69175) {  
140     col = 129 + (z - 56425)/pitchz;
141   } else if( z < 70425) {  
142     pitchz = 625;
143     col = 159 + (z - 69175)/pitchz;
144   } else if( z < 83600) {  
145     col = 161 + (z - 70425)/pitchz;
146   }   
147   return TMath::Abs(col);*/
148 }
149
150 //_____________________________________________________________________________
151 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol(Int_t col) const {
152     // same comments as above
153     // Get z-coordinate for each colunm number
154     Int_t i;
155     Float_t z;
156
157     if(col<0||col>=fNpz){
158         AliError(Form("col=%d outside of range 0<=col<fNpZ=%d",col,fNpz));
159         return 0.0; // error
160     } // end if outsize of detector
161     z = 0.0;
162     for(i=0;i<col;i++) z += fCellSizeZ[i];
163     z += 0.5*fCellSizeZ[col];
164     return z;
165
166 /* 
167   Float_t pitchz = 425;
168   Float_t z = 0;
169   if( col >=0 && col <= 30 ) {  
170     z = (col + 0.5)*pitchz;    
171   } else if( col >= 31 && col <= 32) {  
172     pitchz = 625;
173     z = 13175 + (col -31 + 0.5)*pitchz;    
174   } else if( col >= 33 && col <= 62) {  
175     z = 14425 + (col -33 + 0.5)*pitchz;    
176   } else if( col >= 63 && col <= 64) {  
177     pitchz = 625;
178     z = 27175 + (col -63 + 0.5)*pitchz;    
179   } else if( col >= 65 && col <= 94) {  
180     z = 28425 + (col -65 + 0.5)*pitchz;    
181   } else if( col >= 95 && col <= 96) {  
182     pitchz = 625;
183     z = 41175 + (col -95 + 0.5)*pitchz;    
184   } else if( col >= 97 && col <= 126) {  
185     z = 42425 + (col -97 + 0.5)*pitchz;    
186   } else if( col >= 127 && col <= 128) {  
187     pitchz = 625;
188     z = 55175 + (col -127 + 0.5)*pitchz;    
189   } else if( col >= 129 && col <= 158) {  
190     z = 56425 + (col -129 + 0.5)*pitchz;    
191   } else if( col >= 159 && col <= 160) {  
192     pitchz = 625;
193     z = 69175 + (col -159 + 0.5)*pitchz;    
194   } else if( col >= 161 && col <= 191) {  
195     z = 70425 + (col -161 + 0.5)*pitchz;    
196   }
197
198   return z;*/
199 }
200 //______________________________________________________________________
201 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol(Int_t col) const {
202     // Get pitch size in z direction for each colunm
203
204    Float_t pitchz = 425.;
205     if(col < 0){
206         pitchz = 0.0;
207     } else if(col >=  31 && col <=  32) {
208         pitchz = 625.;
209     } else if(col >=  63 && col <=  64) {
210         pitchz = 625.;
211     } else if(col >=  95 && col <=  96) {
212         pitchz = 625.;
213     } else if(col >= 127 && col <= 128) {
214         pitchz = 625.;
215     } else if(col >= 159 && col <= 160) {
216         pitchz = 625.;
217     } else if(col>=192){
218         pitchz = 425.;
219     }
220     return pitchz;
221 }
222 //______________________________________________________________________
223 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(AliITSgeom *gm):
224 AliITSsegmentation(gm),
225 fNpx(0),
226 fNpz(0){
227   // Constructor
228    fCorr=0;
229    Init(); 
230 }
231 //______________________________________________________________________
232 void AliITSsegmentationSPD::Copy(TObject &obj) const {
233   // protected method. copy this to obj
234   AliITSsegmentation::Copy(obj);
235   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpx  = fNpx;
236   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpz  = fNpz;
237   Int_t i;
238   for(i=0;i<256;i++) 
239          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeX[i] = fCellSizeX[i];
240   for(i=0;i<280;i++) 
241          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeZ[i] = fCellSizeZ[i];
242 }
243
244 //______________________________________________________________________
245 AliITSsegmentationSPD& AliITSsegmentationSPD::operator=(const AliITSsegmentationSPD &source){
246    // = operator
247    if(this==&source) return *this;
248    source.Copy(*this);
249    return *this;
250 }
251 //____________________________________________________________________________
252 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(const AliITSsegmentationSPD &source) :
253     AliITSsegmentation(source),
254 fNpx(0),
255 fNpz(0){
256   // copy constructor
257   source.Copy(*this);
258 }
259 //----------------------------------------------------------------------
260 void AliITSsegmentationSPD::SetBinSize(Float_t *x,Float_t *z){
261     // Fills the array of pixel sizes in x, microns
262     // The input array x must have 256 elements.
263     Int_t i;
264
265     for(i=0;i<256;i++) fCellSizeX[i] = x[i];
266     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = z[i];
267     return;
268 }
269 //----------------------------------------------------------------------
270 void AliITSsegmentationSPD::Init300(){
271 // Initialize infromation for 6 read out chip 300X50 micron pixel SPD 
272 // detectors. This chip is 150 microns thick by 1.28 cm in x by 8.37 cm
273 // long. It has 256  50 micron pixels in x and 279 300 micron size
274 // pixels in z.
275
276     //const Float_t kconv=10000.;
277     Int_t i;
278     fNpx = 256; // The number of X pixel Cell same as in fCellSizeX array size
279     fNpz = 279; // The number of Z pixel Cell same as in fCellSizeZ array size
280     for(i=0;i<fNpx;i++) fCellSizeX[i] = 50.0; // microns all the same
281     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = ZpitchFromCol300(i); // microns
282 //    for(i=fNpz;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = 0.0; // zero out rest of array
283     fDx = 0;
284     for(i=0;i<fNpx;i++) fDx += fCellSizeX[i];
285     fDz = 0;
286     for(i=0;i<fNpz;i++) fDz += fCellSizeZ[i];
287     fDy = 300.0; //microns  SPD sensitive layer thickness
288 }
289
290 //------------------------------
291 void AliITSsegmentationSPD::Init(){
292 // Initialize infromation for 6 read out chip 425X50 micron pixel SPD 
293 // detectors. This chip is 150 microns thick by 1.28 cm in x by 8.375 cm
294 // long. It has 256  50 micron pixels in x and 197 mostly 425 micron size
295 // pixels in z. The two pixels between each readout chip are 625 microns long.
296
297     //const Float_t kconv=10000.;
298     Int_t i;
299     fNpx = 256; // The number of X pixel Cell same as in fCellSizeX array size
300     fNpz = 192; // The number of Z pixel Cell same as in fCellSizeZ array size
301     for(i=0;i<fNpx;i++) fCellSizeX[i] = 50.0; // microns all the same
302     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = ZpitchFromCol(i); // microns
303 //    for(i=fNpz;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = 0.0; // zero out rest of array
304     fDx = 0;
305     for(i=0;i<fNpx;i++) fDx += fCellSizeX[i];
306     fDz = 0;
307     for(i=0;i<fNpz;i++) fDz += fCellSizeZ[i];
308     fDy = 300.0; //microns  SPD sensitive layer thickness
309     //printf(" AliITSsegmentationSPD - Init: fNpx fNpz fDx fDz %d %d %f %f\n",fNpx, fNpz, fDx, fDz);
310
311 }
312 //------------------------------
313 void AliITSsegmentationSPD::SetNPads(Int_t p1, Int_t p2){
314   // for SPD this function should be used ONLY when a beam test setup 
315   // configuration is studied
316
317     fNpx=p1;
318     fNpz=p2;
319
320 }
321
322 //------------------------------
323 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpx(Int_t i) const {
324     //returs x pixel pitch for a give pixel
325     if(i<0||i>=256) return 0.0;
326     return fCellSizeX[i];
327 }
328 //------------------------------
329 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpz(Int_t i) const {
330     // returns z pixel pitch for a give pixel
331     if(i<0||i>=280) return 0.0;
332     return fCellSizeZ[i];
333 }
334 //------------------------------
335 void AliITSsegmentationSPD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,Int_t &ix,Int_t &iz) const {
336 //  Returns pixel coordinates (ix,iz) for given real local coordinates (x,z)
337 //
338
339     // expects x, z in microns
340
341     // same segmentation on x
342     Float_t dpx=Dpx(0);
343     ix = (Int_t)(x/dpx + 1);
344     // different segmentation on z
345     iz = (Int_t)(ColFromZ(z) + 1);
346
347
348     if (iz >  fNpz) iz= fNpz;
349     if (ix >  fNpx) ix= fNpx;
350     /*
351     if (iz < -fNpz) iz= -fNpz;
352     if (ix < -fNpx) ix=-fNpx;
353     */
354 }
355
356 //------------------------------
357 void AliITSsegmentationSPD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
358 //  local transformation of real local coordinates (x,z)
359 //
360
361     // expects x, z in microns
362
363     // same segmentation on x
364     Float_t dpx=Dpx(0);
365
366     x /= dpx;
367     z = ColFromZ(z);
368
369 }
370 //------------------------------
371 void AliITSsegmentationSPD::GetPadCxz(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t&z) const {
372     // Transform from pixel to real local coordinates
373
374     // returns x, z in microns
375
376     Float_t dpx=Dpx(0);
377
378     x = (ix>0) ? Float_t(ix*dpx)-dpx/2. : Float_t(ix*dpx)+dpx/2.;
379     z = ZFromCol(iz);
380
381
382 }
383 //------------------------------
384 void AliITSsegmentationSPD::
385 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
386   // returns the neighbouring pixels for use in Cluster Finders and the like.
387   /*
388     *Nlist=4;Xlist[0]=Xlist[1]=iX;Xlist[2]=iX-1;Xlist[3]=iX+1;
389     Zlist[0]=iZ-1;Zlist[1]=iZ+1;Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
390   */
391
392
393     *Nlist=8;
394     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
395     Xlist[2]=iX-1;
396     Xlist[3]=iX+1;
397     Zlist[0]=iZ-1;
398     Zlist[1]=iZ+1;
399     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
400
401    // Diagonal elements
402     Xlist[4]=iX+1;
403     Zlist[4]=iZ+1;
404
405     Xlist[5]=iX-1;
406     Zlist[5]=iZ-1;
407
408     Xlist[6]=iX-1;
409     Zlist[6]=iZ+1;
410
411     Xlist[7]=iX+1;
412     Zlist[7]=iZ-1;
413 }
414 //______________________________________________________________________
415 Bool_t AliITSsegmentationSPD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
416                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
417     // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
418     // Pixel cell numbers ix and iz.
419     // Input:
420     //    Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to
421     //                       the center of the sensitive volume.
422     //    Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to
423     //                       the center of the sensitive volulme.
424     // Output:
425     //    Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 
426     //                       0<=ix<fNpx.
427     //    Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 
428     //                       0<=iz<fNpz.
429     // Return:
430     //   kTRUE if point x,z is inside sensitive volume, kFALSE otherwise.
431     //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
432     //   detector segmentation as defined.
433     Int_t i,j;
434     Float_t dx,dz;
435     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
436
437     dx = -0.5*kconv*Dx();
438     dz = -0.5*kconv*Dz();
439     ix = -1;
440     iz = -1;
441     if(x<dx) return kFALSE; // outside x range.
442     if(z<dz) return kFALSE; // outside z range.
443     for(i=0;i<Npx();i++){
444         dx += kconv*fCellSizeX[i];
445         if(x<dx) break;
446     } // end for i
447     if(i>=Npx()) return kFALSE; // outside x range.
448     for(j=0;j<Npz();j++){
449         dz += kconv*fCellSizeZ[j];
450         if(z<dz) break;
451     } // end for j
452     if(j>=Npz()) return kFALSE; // outside z range.
453     ix = i;
454     iz = j;
455     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
456 }
457 //______________________________________________________________________
458 void AliITSsegmentationSPD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
459 {
460 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
461 // local coordinates (cm).
462 // Input:
463 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
464 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
465 // Output:
466 // Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to the
467 //                    center of the sensitive volume.
468 // Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to the
469 //                    center of the sensitive volulme.
470 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
471 // or -0.5*Dz() is returned.
472     Int_t i,j;
473     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
474
475     x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
476     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
477     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
478     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
479     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
480     x += 0.5*kconv*fCellSizeX[ix]; // add 1/2 of cell ix for center location.
481     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
482     z += 0.5*kconv*fCellSizeZ[iz]; // add 1/2 of cell iz for center location.
483     return; // Found x and z, return.
484 }
485 //______________________________________________________________________
486 void AliITSsegmentationSPD::CellBoundries(Int_t ix,Int_t iz,
487                                           Double_t &xl,Double_t &xu,
488                                           Double_t &zl,Double_t &zu) const
489 {
490 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
491 // local coordinates (cm).
492 // Input:
493 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
494 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
495 // Output:
496 // Double_t   xl       detector local coordinate cell lower bounds x in cm
497 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
498 // Double_t   xu       detector local coordinate cell upper bounds x in cm 
499 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
500 // Double_t   zl       detector local coordinate lower bounds z in cm with
501 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
502 // Double_t   zu       detector local coordinate upper bounds z in cm with 
503 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
504 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
505 // and -0.5*Dx() or -0.5*Dz() and -0.5*Dz() are returned.
506     Int_t i,j;
507     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
508     Float_t x,z;
509
510     xl = xu = x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
511     zl = zu = z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
512     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
513     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
514     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
515     xl = x;
516     x += kconv*fCellSizeX[ix];
517     xu = x;
518     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
519     zl = z;
520     z += kconv*fCellSizeZ[iz];
521     zu = z;
522     return; // Found x and z, return.
523 }