New methods GetNumberOfChips, GetChipFromLocal, GetChipFromChannel (G. Bruno)
[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 //#include "AliITSgeom.h"
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 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(AliITSgeom *gm):
60 AliITSsegmentation(gm),
61 fNpx(0),
62 fNpz(0){
63   // Constructor
64    fCorr=0;
65    Init(); 
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 //______________________________________________________________________
224 void AliITSsegmentationSPD::Copy(TObject &obj) const {
225   // protected method. copy this to obj
226   AliITSsegmentation::Copy(obj);
227   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpx  = fNpx;
228   ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fNpz  = fNpz;
229   Int_t i;
230   for(i=0;i<256;i++) 
231          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeX[i] = fCellSizeX[i];
232   for(i=0;i<280;i++) 
233          ((AliITSsegmentationSPD& ) obj).fCellSizeZ[i] = fCellSizeZ[i];
234 }
235
236 //______________________________________________________________________
237 AliITSsegmentationSPD& AliITSsegmentationSPD::operator=(const AliITSsegmentationSPD &source){
238    // = operator
239    if(this==&source) return *this;
240    source.Copy(*this);
241    return *this;
242 }
243 //____________________________________________________________________________
244 AliITSsegmentationSPD::AliITSsegmentationSPD(const AliITSsegmentationSPD &source) :
245     AliITSsegmentation(source),
246 fNpx(0),
247 fNpz(0){
248   // copy constructor
249   source.Copy(*this);
250 }
251 //----------------------------------------------------------------------
252 void AliITSsegmentationSPD::SetBinSize(Float_t *x,Float_t *z){
253     // Fills the array of pixel sizes in x, microns
254     // The input array x must have 256 elements.
255     Int_t i;
256
257     for(i=0;i<256;i++) fCellSizeX[i] = x[i];
258     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = z[i];
259     return;
260 }
261 //----------------------------------------------------------------------
262 void AliITSsegmentationSPD::Init300(){
263 // Initialize infromation for 6 read out chip 300X50 micron pixel SPD 
264 // detectors. This chip is 150 microns thick by 1.28 cm in x by 8.37 cm
265 // long. It has 256  50 micron pixels in x and 279 300 micron size
266 // pixels in z.
267
268     //const Float_t kconv=10000.;
269     Int_t i;
270     fNpx = 256; // The number of X pixel Cell same as in fCellSizeX array size
271     fNpz = 279; // The number of Z pixel Cell same as in fCellSizeZ array size
272     for(i=0;i<fNpx;i++) fCellSizeX[i] = 50.0; // microns all the same
273     for(i=0;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = ZpitchFromCol300(i); // microns
274 //    for(i=fNpz;i<280;i++) fCellSizeZ[i] = 0.0; // zero out rest of array
275     fDx = 0;
276     for(i=0;i<fNpx;i++) fDx += fCellSizeX[i];
277     fDz = 0;
278     for(i=0;i<fNpz;i++) fDz += fCellSizeZ[i];
279     fDy = 300.0; //microns  SPD sensitive layer thickness
280 }
281
282 //------------------------------
283 void AliITSsegmentationSPD::Init(){
284 // Initialize information for 5 read out chip 425X50 micron pixel SPD 
285 // detectors (ladder).
286 // Each readout chip is 150 micron thick.
287 // The ladder sensor is 200 micron thick by 1.28 cm in x by 6.96 cm in z.
288 // It has 256 50 micron pixels in x and 160 mostly 425 micron pixels in z.
289 // The two pixels at boundary between two adjacent readout chips are 
290 // 625 micron long.
291
292   Float_t bx[256],bz[280];
293   Int_t i;
294   SetNPads(256,160);  // Number of Bins in x and z
295   for(i=000;i<256;i++) bx[i] =  50.0; // in x all are 50 microns.
296   for(i=000;i<160;i++) bz[i] = 425.0; // most are 425 microns except below
297   for(i=160;i<280;i++) bz[i] =   0.0; // Outside of detector.
298   bz[ 31] = bz[ 32] = 625.0; // first chip boundary
299   bz[ 63] = bz[ 64] = 625.0; // first chip boundary
300   bz[ 95] = bz[ 96] = 625.0; // first chip boundary
301   bz[127] = bz[128] = 625.0; // first chip boundary
302   bz[160] = 425.0; // Set so that there is no zero pixel size for fNz.
303   SetBinSize(bx,bz); 
304   SetDetSize(12800,69600,200);  // full lengths (x,z,y) in microns 
305
306 }
307 //------------------------------
308 void AliITSsegmentationSPD::SetNPads(Int_t p1, Int_t p2){
309   // for SPD this function should be used ONLY when a beam test setup 
310   // configuration is studied
311
312     fNpx=p1;
313     fNpz=p2;
314
315 }
316
317 //------------------------------
318 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpx(Int_t i) const {
319     //returs x pixel pitch for a give pixel
320     if(i<0||i>=256) return 0.0;
321     return fCellSizeX[i];
322 }
323 //------------------------------
324 Float_t AliITSsegmentationSPD::Dpz(Int_t i) const {
325     // returns z pixel pitch for a give pixel
326     if(i<0||i>=280) return 0.0;
327     return fCellSizeZ[i];
328 }
329 //------------------------------
330 void AliITSsegmentationSPD::GetPadIxz(Float_t x,Float_t z,Int_t &ix,Int_t &iz) const {
331 //  Returns pixel coordinates (ix,iz) for given real local coordinates (x,z)
332 //
333
334     // expects x, z in microns
335
336     // same segmentation on x
337     Float_t dpx=Dpx(0);
338     ix = (Int_t)(x/dpx + 1);
339     // different segmentation on z
340     iz = (Int_t)(ColFromZ(z) + 1);
341
342
343     if (iz >  fNpz) iz= fNpz;
344     if (ix >  fNpx) ix= fNpx;
345     /*
346     if (iz < -fNpz) iz= -fNpz;
347     if (ix < -fNpx) ix=-fNpx;
348     */
349 }
350
351 //------------------------------
352 void AliITSsegmentationSPD::GetPadTxz(Float_t &x,Float_t &z) const{
353 //  local transformation of real local coordinates (x,z)
354 //
355
356     // expects x, z in microns
357
358     // same segmentation on x
359     Float_t dpx=Dpx(0);
360
361     x /= dpx;
362     z = ColFromZ(z);
363
364 }
365 //------------------------------
366 void AliITSsegmentationSPD::GetPadCxz(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t&z) const {
367     // Transform from pixel to real local coordinates
368
369     // returns x, z in microns
370
371     Float_t dpx=Dpx(0);
372
373     x = (ix>0) ? Float_t(ix*dpx)-dpx/2. : Float_t(ix*dpx)+dpx/2.;
374     z = ZFromCol(iz);
375
376
377 }
378 //------------------------------
379 void AliITSsegmentationSPD::
380 Neighbours(Int_t iX, Int_t iZ, Int_t* Nlist, Int_t Xlist[8], Int_t Zlist[8]) const {
381   // returns the neighbouring pixels for use in Cluster Finders and the like.
382   /*
383     *Nlist=4;Xlist[0]=Xlist[1]=iX;Xlist[2]=iX-1;Xlist[3]=iX+1;
384     Zlist[0]=iZ-1;Zlist[1]=iZ+1;Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
385   */
386
387
388     *Nlist=8;
389     Xlist[0]=Xlist[1]=iX;
390     Xlist[2]=iX-1;
391     Xlist[3]=iX+1;
392     Zlist[0]=iZ-1;
393     Zlist[1]=iZ+1;
394     Zlist[2]=Zlist[3]=iZ;
395
396    // Diagonal elements
397     Xlist[4]=iX+1;
398     Zlist[4]=iZ+1;
399
400     Xlist[5]=iX-1;
401     Zlist[5]=iZ-1;
402
403     Xlist[6]=iX-1;
404     Zlist[6]=iZ+1;
405
406     Xlist[7]=iX+1;
407     Zlist[7]=iZ-1;
408 }
409 //______________________________________________________________________
410 Bool_t AliITSsegmentationSPD::LocalToDet(Float_t x,Float_t z,
411                                          Int_t &ix,Int_t &iz) const {
412     // Transformation from Geant detector centered local coordinates (cm) to
413     // Pixel cell numbers ix and iz.
414     // Input:
415     //    Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to
416     //                       the center of the sensitive volume.
417     //    Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to
418     //                       the center of the sensitive volulme.
419     // Output:
420     //    Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 
421     //                       0<=ix<fNpx.
422     //    Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 
423     //                       0<=iz<fNpz.
424     // Return:
425     //   kTRUE if point x,z is inside sensitive volume, kFALSE otherwise.
426     //   A value of -1 for ix or iz indecates that this point is outside of the
427     //   detector segmentation as defined.
428     Int_t i,j;
429     Float_t dx,dz;
430     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
431
432     dx = -0.5*kconv*Dx();
433     dz = -0.5*kconv*Dz();
434     ix = -1;
435     iz = -1;
436     if(x<dx) return kFALSE; // outside x range.
437     if(z<dz) return kFALSE; // outside z range.
438     for(i=0;i<Npx();i++){
439         dx += kconv*fCellSizeX[i];
440         if(x<dx) break;
441     } // end for i
442     if(i>=Npx()) return kFALSE; // outside x range.
443     for(j=0;j<Npz();j++){
444         dz += kconv*fCellSizeZ[j];
445         if(z<dz) break;
446     } // end for j
447     if(j>=Npz()) return kFALSE; // outside z range.
448     ix = i;
449     iz = j;
450     return kTRUE; // Found ix and iz, return.
451 }
452 //______________________________________________________________________
453 void AliITSsegmentationSPD::DetToLocal(Int_t ix,Int_t iz,Float_t &x,Float_t &z) const
454 {
455 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
456 // local coordinates (cm).
457 // Input:
458 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
459 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
460 // Output:
461 // Float_t   x        detector local coordinate x in cm with respect to the
462 //                    center of the sensitive volume.
463 // Float_t   z        detector local coordinate z in cm with respect to the
464 //                    center of the sensitive volulme.
465 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
466 // or -0.5*Dz() is returned.
467     Int_t i,j;
468     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
469
470     x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
471     z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
472     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
473     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
474     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
475     x += 0.5*kconv*fCellSizeX[ix]; // add 1/2 of cell ix for center location.
476     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
477     z += 0.5*kconv*fCellSizeZ[iz]; // add 1/2 of cell iz for center location.
478     return; // Found x and z, return.
479 }
480 //______________________________________________________________________
481 void AliITSsegmentationSPD::CellBoundries(Int_t ix,Int_t iz,
482                                           Double_t &xl,Double_t &xu,
483                                           Double_t &zl,Double_t &zu) const
484 {
485 // Transformation from Detector cell coordiantes to Geant detector centerd 
486 // local coordinates (cm).
487 // Input:
488 // Int_t    ix        detector x cell coordinate. Has the range 0<=ix<fNpx.
489 // Int_t    iz        detector z cell coordinate. Has the range 0<=iz<fNpz.
490 // Output:
491 // Double_t   xl       detector local coordinate cell lower bounds x in cm
492 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
493 // Double_t   xu       detector local coordinate cell upper bounds x in cm 
494 //                    with respect to the center of the sensitive volume.
495 // Double_t   zl       detector local coordinate lower bounds z in cm with
496 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
497 // Double_t   zu       detector local coordinate upper bounds z in cm with 
498 //                    respect to the center of the sensitive volulme.
499 // If ix and or iz is outside of the segmentation range a value of -0.5*Dx()
500 // and -0.5*Dx() or -0.5*Dz() and -0.5*Dz() are returned.
501     Int_t i,j;
502     const Float_t kconv = 1.0E-04; // converts microns to cm.
503     Float_t x,z;
504
505     xl = xu = x = -0.5*kconv*Dx(); // default value.
506     zl = zu = z = -0.5*kconv*Dz(); // default value.
507     if(ix<0 || ix>=Npx()) return; // outside of detector
508     if(iz<0 || iz>=Npz()) return; // outside of detctor
509     for(i=0;i<ix;i++) x += kconv*fCellSizeX[i]; // sum up to cell ix-1
510     xl = x;
511     x += kconv*fCellSizeX[ix];
512     xu = x;
513     for(j=0;j<iz;j++) z += kconv*fCellSizeZ[j]; // sum up cell iz-1
514     zl = z;
515     z += kconv*fCellSizeZ[iz];
516     zu = z;
517     return; // Found x and z, return.
518 }
519 //----------------------------------------------------------------------
520 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromChannel(Int_t, Int_t iz) const {
521   // returns chip number (in range 0-4) starting from channel number
522   if(iz>=fNpz  || iz<0 ){
523     AliWarning("Bad cell number");
524     return -1;
525   }
526   Int_t theChip=iz/fgkNcolumnsPerChip;
527   return theChip;
528 }
529 //----------------------------------------------------------------------
530 Int_t AliITSsegmentationSPD::GetChipFromLocal(Float_t, Float_t zloc) const {
531   // returns chip number (in range 0-4) starting from local coordinates
532   Int_t ix0,iz;
533   if (!LocalToDet(0,zloc,ix0,iz)) {
534     AliWarning("Bad local coordinate");
535     return -1;
536   } 
537   return GetChipFromChannel(ix0,iz);
538 }
539 //----------------------------------------------------------------------