Added two missing includes to allow macro compilation (thanks to Laurent for remarkin...
[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 /* $Id$ */
17 #include <TGeoManager.h>
18 #include <TGeoVolume.h>
19 #include <TGeoBBox.h>
20 #include "AliITSsegmentationSPD.h"
21
22 //////////////////////////////////////////////////////
23 // Segmentation class for                           //
24 // pixels                                           //
25 //                                                  //
26 //////////////////////////////////////////////////////
27 const Int_t AliITSsegmentationSPD::fgkNchipsPerModule = 5;
28 const Int_t AliITSsegmentationSPD::fgkNcolumnsPerChip = 32;
29 ClassImp(AliITSsegmentationSPD)
30
31 //_____________________________________________________________________________
32   AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(Option_t *opt): AliITSsegmentation(),
33 fNpx(0),
34 fNpz(0){
35   // Default constructor
36
37   // Initialization to default values
38   Init();
39
40   // Initialization of detector dimensions from TGeo
41   if(strstr(opt,"TGeo")){
42     if(!gGeoManager){
43       AliError("Geometry is not initialized\n Using hardwired default values");
44       return;
45     }
46     TGeoVolume *v=NULL;
47     v = gGeoManager->GetVolume("ITSSPDlay1-sensor");
48     if(!v){
49       AliWarning("TGeo volume ITSSPDlay1-sensor not found (hint: use v11Hybrid geometry)\n Using hardwired default values");
50     }
51     else {
52       TGeoBBox *s=(TGeoBBox*)v->GetShape();
53       SetDetSize(s->GetDX()*20000.,s->GetDZ()*20000.,s->GetDY()*20000.);
54     }
55   }
56 }
57
58 //_____________________________________________________________________________
59 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ300(Float_t z) const {
60 // Get column number for each z-coordinate taking into account the 
61 // extra pixels in z direction assuming 300 micron sized pixels.
62      Float_t col = 0.0;
63      Float_t pitchz = 300.0;
64      col = Float_t (z/pitchz);
65      return col;
66 }
67 //_____________________________________________________________________________
68 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol300(Int_t col) const {
69 // same comments as above
70 // Get z-coordinate for each colunm number
71   Float_t pitchz = 300.0;
72   Float_t z = 0.0;
73   z = (col+0.5)*pitchz;
74   return z;
75 }
76 //_____________________________________________________________________________
77 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol300(Int_t col) const {
78   // returns Z pixel pitch for 300 micron pixels.
79
80     col = 0; // done to remove unused variable warning.
81     return 300.0;
82 }
83 //_____________________________________________________________________________
84 Float_t AliITSsegmentationSPD::ColFromZ(Float_t z) const {
85     // hard-wired - keep it like this till we can parametrise 
86     // and get rid of AliITSgeomSPD425
87     // Get column number for each z-coordinate taking into account the 
88     // extra pixels in z direction 
89     Int_t i;
90     Float_t s,col;
91
92     if(z<0||z>fDz){
93         AliError(Form("z=%f outside of range 0.0<=z<fDz=%f",z,fDz));
94         return 0.0; // error
95     } // end if outsize of detector
96     s = 0.0;
97     i = -1;
98     while(z>s){
99         i++;
100         s += fCellSizeZ[i];
101     } // end while
102     s -= fCellSizeZ[i];
103     col = (Float_t) i + (z-s)/fCellSizeZ[i];
104     return col;
105
106 /*
107   Float_t col = 0;
108   Float_t pitchz = 425;
109   if( z < 13175) {
110     col = Float_t(z/pitchz);
111   } else if( z < 14425) {  
112     pitchz = 625;
113     col = 31 + (z - 13175)/pitchz;
114   } else if( z < 27175) {  
115     col = 33 + (z - 14425)/pitchz;
116   } else if( z < 28425) {  
117     pitchz = 625;
118     col = 63 + (z - 27175)/pitchz;
119   } else if( z < 41175) {  
120     col = 65 + (z - 28425)/pitchz;
121   } else if( z < 42425) {  
122     pitchz = 625;
123     col = 95 + (z - 41175)/pitchz;
124   } else if( z < 55175) {  
125     col = 97 + (z - 42425)/pitchz;
126   } else if( z < 56425) {  
127     pitchz = 625;
128     col = 127 + (z - 55175)/pitchz;
129   } else if( z < 69175) {  
130     col = 129 + (z - 56425)/pitchz;
131   } else if( z < 70425) {  
132     pitchz = 625;
133     col = 159 + (z - 69175)/pitchz;
134   } else if( z < 83600) {  
135     col = 161 + (z - 70425)/pitchz;
136   }   
137   return TMath::Abs(col);*/
138 }
139
140 //_____________________________________________________________________________
141 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZFromCol(Int_t col) const {
142     // same comments as above
143     // Get z-coordinate for each colunm number
144     Int_t i;
145     Float_t z;
146
147     if(col<0||col>=fNpz){
148         AliError(Form("col=%d outside of range 0<=col<fNpZ=%d",col,fNpz));
149         return 0.0; // error
150     } // end if outsize of detector
151     z = 0.0;
152     for(i=0;i<col;i++) z += fCellSizeZ[i];
153     z += 0.5*fCellSizeZ[col];
154     return z;
155
156 /* 
157   Float_t pitchz = 425;
158   Float_t z = 0;
159   if( col >=0 && col <= 30 ) {  
160     z = (col + 0.5)*pitchz;    
161   } else if( col >= 31 && col <= 32) {  
162     pitchz = 625;
163     z = 13175 + (col -31 + 0.5)*pitchz;    
164   } else if( col >= 33 && col <= 62) {  
165     z = 14425 + (col -33 + 0.5)*pitchz;    
166   } else if( col >= 63 && col <= 64) {  
167     pitchz = 625;
168     z = 27175 + (col -63 + 0.5)*pitchz;    
169   } else if( col >= 65 && col <= 94) {  
170     z = 28425 + (col -65 + 0.5)*pitchz;    
171   } else if( col >= 95 && col <= 96) {  
172     pitchz = 625;
173     z = 41175 + (col -95 + 0.5)*pitchz;    
174   } else if( col >= 97 && col <= 126) {  
175     z = 42425 + (col -97 + 0.5)*pitchz;    
176   } else if( col >= 127 && col <= 128) {  
177     pitchz = 625;
178     z = 55175 + (col -127 + 0.5)*pitchz;    
179   } else if( col >= 129 && col <= 158) {  
180     z = 56425 + (col -129 + 0.5)*pitchz;    
181   } else if( col >= 159 && col <= 160) {  
182     pitchz = 625;
183     z = 69175 + (col -159 + 0.5)*pitchz;    
184   } else if( col >= 161 && col <= 191) {  
185     z = 70425 + (col -161 + 0.5)*pitchz;    
186   }
187
188   return z;*/
189 }
190 //______________________________________________________________________
191 Float_t AliITSsegmentationSPD::ZpitchFromCol(Int_t col) const {
192     // Get pitch size in z direction for each colunm
193
194    Float_t pitchz = 425.;
195     if(col < 0){
196         pitchz = 0.0;
197     } else if(col >=  31 && col <=  32) {
198         pitchz = 625.;
199     } else if(col >=  63 && col <=  64) {
200         pitchz = 625.;
201     } else if(col >=  95 && col <=  96) {
202         pitchz = 625.;
203     } else if(col >= 127 && col <= 128) {
204         pitchz = 625.;
205     } else if(col >= 159 && col <= 160) {
206         pitchz = 625.;
207     } else if(col>=192){
208         pitchz = 425.;
209     }
210     return pitchz;
211 }
212
213 //______________________________________________________________________
214 void AliITSsegmentationSPD::Copy(TObject &obj) const {
215   // protected method. copy this to obj
216   AliITSsegmentation::Copy(obj);
217   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpx  = fNpx;
218   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpz  = fNpz;
219   Int_t i;
220   for(i=0;i<256;i++) 
221          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeX[i] = fCellSizeX[i];
222   for(i=0;i<280;i++) 
223          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeZ[i] = fCellSizeZ[i];
224 }
225
226 //______________________________________________________________________
227 AliITSsegmentationSPD& AliITSsegmentationSPD::operator=(const AliITSsegmentationSPD &source){
228    // = operator
229    if(this==&source) return *this;
230    source.Copy(*this);
231    return *this;
232 }
233 //____________________________________________________________________________
234 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(const AliITSsegmentationSPD &source) :
235     AliITSsegmentation(source),
236 fNpx(0),
237 fNpz(0){
238   // copy constructor
239   source.Copy(*this);
240 }
241 //----------------------------------------------------------------------
242 void AliITSsegmentationSPD::SetBinSize(Float_t *x,Float_t *z){
243     // Fills the array of pixel sizes in x, microns
244     // The input array x must have 256 elements.
245     Int_t i;
246
247     for(i=0;i<256;i++) fCellSizeX[i] = x[i];
248     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = z[i];
249     return;
250 }
251 //----------------------------------------------------------------------
252 void AliITSsegmentationSPD::Init300(){
253 // Initialize infromation for 6 read out chip 300X50 micron pixel SPD 
254 // detectors. This chip is 150 microns thick by 1.28 cm in x by 8.37 cm
255 // long. It has 256  50 micron pixels in x and 279 300 micron size
256 // pixels in z.
257
258     //const Float_t kconv=10000.;
259     Int_t i;
260     fNpx = 256; // The number of X pixel Cell same as in fCellSizeX array size
261     fNpz = 279; // The number of Z pixel Cell same as in fCellSizeZ array size
262     for(i=0;i<fNpx;i++) fCellSizeX[i] = 50.0; // microns all the same
263     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = ZpitchFromCol300(i); // microns
264 //    for(i=fNpz;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = 0.0; // zero out rest of array
265     fDx = 0;
266     for(i=0;i<fNpx;i++) fDx += fCellSizeX[i];
267     fDz = 0;
268     for(i=0;i<fNpz;i++) fDz += fCellSizeZ[i];
269     fDy = 300.0; //microns  SPD sensitive layer thickness
270 }
271
272 //------------------------------
273 void AliITSsegmentationSPD::Init(){
274 // Initialize information for 5 read out chip 425X50 micron pixel SPD 
275 // detectors (ladder).
276 // Each readout chip is 150 micron thick.
277 // The ladder sensor is 200 micron thick by 1.28 cm in x by 6.96 cm in z.
278 // It has 256 50 micron pixels in x and 160 mostly 425 micron pixels in z.
279 // The two pixels at boundary between two adjacent readout chips are 
280 // 625 micron long.
281
282   Float_t bx[256],bz[280];
283   Int_t i;
284   SetNPads(256,160);  // Number of Bins in x and z
285   for(i=000;i<256;i++) bx[i] =  50.0; // in x all are 50 microns.
286   for(i=000;i<160;i++) bz[i] = 425.0; // most are 425 microns except below
287   for(i=160;i<280;i++) bz[i] =   0.0; // Outside of detector.
288   bz[ 31] = bz[ 32] = 625.0; // first chip boundary
289   bz[ 63] = bz[ 64] = 625.0; // first chip boundary
290   bz[ 95] = bz[ 96] = 625.0; // first chip boundary
291   bz[127] = bz[128] = 625.0; // first chip boundary
292   bz[160] = 425.0; // Set so that there is no zero pixel size for fNz.
293   SetBinSize(bx,bz); 
294   SetDetSize(12800,69600,200);  // full lengths (x,z,y) in microns 
295
296 }
297 //------------------------------
298 void AliITSsegmentationSPD::SetNPads(Int_t p1, Int_t p2){
299   // for SPD this function should be used ONLY when a beam test setup 
300   // configuration is studied
301
302     fNpx=p1;
303     fNpz=p2;
304
305 }
306
307 //------------------------------
308 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpx(Int_t i) const {
309     //returs x pixel pitch for a give pixel
310     if(i<0||i>=256) return 0.0;
311     return fCellSizeX[i];
312 }
313 //------------------------------
314 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpz(Int_t i) const {
315     // returns z pixel pitch for a give pixel
316     if(i<0||i>=280) return 0.0;
317     return fCellSizeZ[i];
318 }
319 //------------------------------
320 void AliITSsegmentationSPD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,Int_t &ix,Int_t &iz) const {
321 //  Returns pixel coordinates (ix,iz) for given real local coordinates (x,z)
322 //
323
324     // expects x, z in microns
325
326     // same segmentation on x
327     Float_t dpx=Dpx(0);
328     ix = (Int_t)(x/dpx + 1);
329     // different segmentation on z
330     iz = (Int_t)(ColFromZ(z) + 1);
331
332
333     if (iz >  fNpz) iz= fNpz;
334     if (ix >  fNpx) ix= fNpx;
335     /*
336     if (iz < -fNpz) iz= -fNpz;
337     if (ix < -fNpx) ix=-fNpx;
338     */
339 }
340
341 //------------------------------
342 void AliITSsegmentationSPD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
343 //  local transformation of real local coordinates (x,z)
344 //
345
346     // expects x, z in microns
347
348     // same segmentation on x
349     Float_t dpx=Dpx(0);
350
351     x /= dpx;
352     z = ColFromZ(z);
353
354 }
355 //------------------------------
356 void AliITSsegmentationSPD::GetPadCxz(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t&z) const {
357     // Transform from pixel to real local coordinates
358
359     // returns x, z in microns
360
361     Float_t dpx=Dpx(0);
362
363     x = (ix>0) ? Float_t(ix*dpx)-dpx/2. : Float_t(ix*dpx)+dpx/2.;
364     z = ZFromCol(iz);
365
366
367 }
368 //------------------------------
369 void AliITSsegmentationSPD::
370 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
371   // returns the neighbouring pixels for use in Cluster Finders and the like.
372   /*
373     *Nlist=4;Xlist[0]=Xlist[1]=iX;Xlist[2]=iX-1;Xlist[3]=iX+1;
374     Zlist[0]=iZ-1;Zlist[1]=iZ+1;Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
375   */
376
377
378     *Nlist=8;
379     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
380     Xlist[2]=iX-1;
381     Xlist[3]=iX+1;
382     Zlist[0]=iZ-1;
383     Zlist[1]=iZ+1;
384     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
385
386    // Diagonal elements
387     Xlist[4]=iX+1;
388     Zlist[4]=iZ+1;
389
390     Xlist[5]=iX-1;
391     Zlist[5]=iZ-1;
392
393     Xlist[6]=iX-1;
394     Zlist[6]=iZ+1;
395
396     Xlist[7]=iX+1;
397     Zlist[7]=iZ-1;
398 }
399 //______________________________________________________________________
400 Bool_t AliITSsegmentationSPD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
401                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
402     // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
403     // Pixel cell numbers ix and iz.
404     // Input:
405     //    Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to
406     //                       the center of the sensitive volume.
407     //    Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to
408     //                       the center of the sensitive volulme.
409     // Output:
410     //    Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 
411     //                       0<=ix<fNpx.
412     //    Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 
413     //                       0<=iz<fNpz.
414     // Return:
415     //   kTRUE if point x,z is inside sensitive volume, kFALSE otherwise.
416     //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
417     //   detector segmentation as defined.
418     Int_t i,j;
419     Float_t dx,dz;
420     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
421
422     dx = -0.5*kconv*Dx();
423     dz = -0.5*kconv*Dz();
424     ix = -1;
425     iz = -1;
426     if(x<dx) return kFALSE; // outside x range.
427     if(z<dz) return kFALSE; // outside z range.
428     for(i=0;i<Npx();i++){
429         dx += kconv*fCellSizeX[i];
430         if(x<dx) break;
431     } // end for i
432     if(i>=Npx()) return kFALSE; // outside x range.
433     for(j=0;j<Npz();j++){
434         dz += kconv*fCellSizeZ[j];
435         if(z<dz) break;
436     } // end for j
437     if(j>=Npz()) return kFALSE; // outside z range.
438     ix = i;
439     iz = j;
440     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
441 }
442 //______________________________________________________________________
443 void AliITSsegmentationSPD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
444 {
445 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
446 // local coordinates (cm).
447 // Input:
448 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
449 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
450 // Output:
451 // Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to the
452 //                    center of the sensitive volume.
453 // Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to the
454 //                    center of the sensitive volulme.
455 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
456 // or -0.5*Dz() is returned.
457     Int_t i,j;
458     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
459
460     x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
461     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
462     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
463     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
464     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
465     x += 0.5*kconv*fCellSizeX[ix]; // add 1/2 of cell ix for center location.
466     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
467     z += 0.5*kconv*fCellSizeZ[iz]; // add 1/2 of cell iz for center location.
468     return; // Found x and z, return.
469 }
470 //______________________________________________________________________
471 void AliITSsegmentationSPD::CellBoundries(Int_t ix,Int_t iz,
472                                           Double_t &xl,Double_t &xu,
473                                           Double_t &zl,Double_t &zu) const
474 {
475 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
476 // local coordinates (cm).
477 // Input:
478 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
479 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
480 // Output:
481 // Double_t   xl       detector local coordinate cell lower bounds x in cm
482 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
483 // Double_t   xu       detector local coordinate cell upper bounds x in cm 
484 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
485 // Double_t   zl       detector local coordinate lower bounds z in cm with
486 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
487 // Double_t   zu       detector local coordinate upper bounds z in cm with 
488 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
489 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
490 // and -0.5*Dx() or -0.5*Dz() and -0.5*Dz() are returned.
491     Int_t i,j;
492     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
493     Float_t x,z;
494
495     xl = xu = x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
496     zl = zu = z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
497     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
498     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
499     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
500     xl = x;
501     x += kconv*fCellSizeX[ix];
502     xu = x;
503     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
504     zl = z;
505     z += kconv*fCellSizeZ[iz];
506     zu = z;
507     return; // Found x and z, return.
508 }
509 //----------------------------------------------------------------------
510 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromChannel(Int_t, Int_t iz) const {
511   // returns chip number (in range 0-4) starting from channel number
512   if(iz>=fNpz  || iz<0 ){
513     AliWarning("Bad cell number");
514     return -1;
515   }
516   Int_t theChip=iz/fgkNcolumnsPerChip;
517   return theChip;
518 }
519 //----------------------------------------------------------------------
520 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromLocal(Float_t, Float_t zloc) const {
521   // returns chip number (in range 0-4) starting from local coordinates
522   Int_t ix0,iz;
523   if (!LocalToDet(0,zloc,ix0,iz)) {
524     AliWarning("Bad local coordinate");
525     return -1;
526   } 
527   return GetChipFromChannel(ix0,iz);
528 }
529 //----------------------------------------------------------------------
530 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipsInLocalWindow(Int_t* array, Float_t zmin, Float_t zmax, Float_t, Float_t) const {
531   // returns the number of chips containing a road defined by given local coordinate limits
532
533   const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
534
535   if (zmin>zmax) {
536     AliWarning("Bad coordinate limits: zmin>zmax!");
537     return -1;
538   } 
539
540   Int_t nChipInW = 0;
541
542   Float_t zminDet = -0.5*kconv*Dz();
543   Float_t zmaxDet =  0.5*kconv*Dz();
544   if(zmin<zminDet) zmin=zminDet;
545   if(zmax>zmaxDet) zmax=zmaxDet;
546
547   Int_t n1 = GetChipFromLocal(0,zmin);
548   array[nChipInW] = n1;
549   nChipInW++;
550
551   Int_t n2 = GetChipFromLocal(0,zmax);
552
553   if(n2!=n1){
554     Int_t imin=TMath::Min(n1,n2);
555     Int_t imax=TMath::Max(n1,n2);
556     for(Int_t ichip=imin; ichip<=imax; ichip++){
557       if(ichip==n1) continue;
558       array[nChipInW]=ichip;
559       nChipInW++;
560     }
561   }
562
563   return nChipInW;
564 }
565 //----------------------------------------------------------------------