Compilation warnings fixed
[u/mrichter/AliRoot.git] / PHOS / AliPHOSGeometry.cxx
1 /**************************************************************************
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3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 //_________________________________________________________________________
19 // Geometry class  for PHOS : singleton  
20 // PHOS consists of the electromagnetic calorimeter (EMCA)
21 // and a charged particle veto either in the Subatech's version (PPSD)
22 // or in the IHEP's one (CPV).
23 // The EMCA/PPSD/CPV modules are parametrized so that any configuration
24 // can be easily implemented 
25 // The title is used to identify the version of CPV used.
26 //                  
27 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH) & Dmitri Peressounko (RRC "KI" & SUBATECH)
28
29 // --- ROOT system ---
30
31 #include "TVector3.h"
32 #include "TRotation.h" 
33 #include "TFolder.h" 
34 #include "TROOT.h" 
35
36 // --- Standard library ---
37
38 #include <stdlib.h>
39
40 // --- AliRoot header files ---
41
42 #include "AliPHOSGeometry.h"
43 #include "AliPHOSEMCAGeometry.h" 
44 #include "AliPHOSRecPoint.h"
45 #include "AliConst.h"
46
47 ClassImp(AliPHOSGeometry) ;
48
49 // these initialisations are needed for a singleton
50 AliPHOSGeometry * AliPHOSGeometry::fgGeom = 0 ;
51 Bool_t            AliPHOSGeometry::fgInit = kFALSE ;
52
53 //____________________________________________________________________________
54 AliPHOSGeometry::~AliPHOSGeometry(void)
55 {
56   // dtor
57
58   if (fRotMatrixArray) fRotMatrixArray->Delete() ; 
59   if (fRotMatrixArray) delete fRotMatrixArray ; 
60   if (fPHOSAngle     ) delete[] fPHOSAngle ; 
61 }
62 //____________________________________________________________________________
63
64 void AliPHOSGeometry::Init(void)
65 {
66   // Initializes the PHOS parameters :
67   //  IHEP is the Protvino CPV (cathode pad chambers)
68   
69   TString test(GetName()) ; 
70   if (test != "IHEP" ) {
71     Fatal("Init", "%s is not a known geometry (choose among IHEP)", test.Data() ) ; 
72   }
73
74   fgInit     = kTRUE ; 
75   
76   fNModules     = 5;
77   fAngle        = 20;
78   
79   fGeometryEMCA = new AliPHOSEMCAGeometry();
80   
81   fGeometryCPV  = new AliPHOSCPVGeometry ();
82   
83   fGeometrySUPP = new AliPHOSSupportGeometry();
84   
85   fPHOSAngle = new Float_t[fNModules] ;
86   
87   Float_t * emcParams = fGeometryEMCA->GetEMCParams() ;
88   
89   fPHOSParams[0] =  TMath::Max((Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(0)/2., 
90                                (Double_t)(emcParams[0]*(fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)+emcParams[3]) - 
91                                 emcParams[1]* fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1))/emcParams[3] ) ;
92   fPHOSParams[1] = emcParams[1] ;
93   fPHOSParams[2] = TMath::Max((Double_t)emcParams[2], (Double_t)fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(2)/2.);
94   fPHOSParams[3] = emcParams[3] + fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1)/2. ;
95   
96   fIPtoUpperCPVsurface = fGeometryEMCA->GetIPtoOuterCoverDistance() - fGeometryCPV->GetCPVBoxSize(1) ;
97   
98   Int_t index ;
99   for ( index = 0; index < fNModules; index++ )
100     fPHOSAngle[index] = 0.0 ; // Module position angles are set in CreateGeometry()
101   
102   this->SetPHOSAngles() ; 
103   fRotMatrixArray = new TObjArray(fNModules) ; 
104   
105 }
106
107 //____________________________________________________________________________
108 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance() 
109
110   // Returns the pointer of the unique instance; singleton specific
111   
112   return static_cast<AliPHOSGeometry *>( fgGeom ) ; 
113 }
114
115 //____________________________________________________________________________
116 AliPHOSGeometry *  AliPHOSGeometry::GetInstance(const Text_t* name, const Text_t* title) 
117 {
118   // Returns the pointer of the unique instance
119   // Creates it with the specified options (name, title) if it does not exist yet
120
121   AliPHOSGeometry * rv = 0  ; 
122   if ( fgGeom == 0 ) {
123     if ( strcmp(name,"") == 0 ) 
124       rv = 0 ;
125     else {    
126       fgGeom = new AliPHOSGeometry(name, title) ;
127       if ( fgInit )
128         rv = (AliPHOSGeometry * ) fgGeom ;
129       else {
130         rv = 0 ; 
131         delete fgGeom ; 
132         fgGeom = 0 ; 
133       }
134     }
135   }
136   else {
137     if ( strcmp(fgGeom->GetName(), name) != 0 ) 
138       ::Error("GetInstance", "Current geometry is %s. You cannot call %s", fgGeom->GetName(), name) ; 
139     else
140       rv = (AliPHOSGeometry *) fgGeom ; 
141   } 
142   return rv ; 
143 }
144
145 //____________________________________________________________________________
146 void AliPHOSGeometry::SetPHOSAngles() 
147
148   // Calculates the position of the PHOS modules in ALICE global coordinate system
149   
150   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
151   Float_t pphi =  2 * TMath::ATan( GetOuterBoxSize(0)  / ( 2.0 * GetIPtoUpperCPVsurface() ) ) ;
152   pphi *= kRADDEG ;
153   if (pphi > fAngle){ 
154     Error("SetPHOSAngles", "PHOS modules overlap!\n pphi = %f fAngle = %f", pphi, fAngle);
155
156   }
157   pphi = fAngle;
158   
159   for( Int_t i = 1; i <= fNModules ; i++ ) {
160     Float_t angle = pphi * ( i - fNModules / 2.0 - 0.5 ) ;
161     fPHOSAngle[i-1] = -  angle ;
162   } 
163 }
164
165 //____________________________________________________________________________
166 Bool_t AliPHOSGeometry::AbsToRelNumbering(const Int_t AbsId, Int_t * relid) const
167 {
168   // Converts the absolute numbering into the following array/
169   //  relid[0] = PHOS Module number 1:fNModules 
170   //  relid[1] = 0 if PbW04
171   //           = -1 if CPV
172   //  relid[2] = Row number inside a PHOS module
173   //  relid[3] = Column number inside a PHOS module
174
175   Bool_t rv  = kTRUE ; 
176   Float_t id = AbsId ;
177
178   Int_t phosmodulenumber = (Int_t)TMath:: Ceil( id / GetNCristalsInModule() ) ; 
179   
180   if ( phosmodulenumber >  GetNModules() ) { // it is a CPV pad
181     
182     id -=  GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules() ; 
183     Float_t nCPV  = GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ() ;
184     relid[0] = (Int_t) TMath::Ceil( id / nCPV ) ;
185     relid[1] = -1 ;
186     id -= ( relid[0] - 1 ) * nCPV ; 
187     relid[2] = (Int_t) TMath::Ceil( id / GetNumberOfCPVPadsZ() ) ;
188     relid[3] = (Int_t) ( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ() ) ; 
189   } 
190   else { // it is a PW04 crystal
191
192     relid[0] = phosmodulenumber ;
193     relid[1] = 0 ;
194     id -= ( phosmodulenumber - 1 ) *  GetNPhi() * GetNZ() ; 
195     relid[2] = (Int_t)TMath::Ceil( id / GetNZ() )  ;
196     relid[3] = (Int_t)( id - ( relid[2] - 1 ) * GetNZ() ) ; 
197   } 
198   return rv ; 
199 }
200
201 //____________________________________________________________________________  
202 void AliPHOSGeometry::EmcModuleCoverage(const Int_t mod, Double_t & tm, Double_t & tM, Double_t & pm, Double_t & pM, Option_t * opt) const 
203 {
204   // calculates the angular coverage in theta and phi of one EMC (=PHOS) module
205
206  Double_t conv ; 
207   if ( opt == Radian() ) 
208     conv = 1. ; 
209   else if ( opt == Degre() )
210     conv = 180. / TMath::Pi() ; 
211   else {
212     Warning("EmcModuleCoverage", "%s unknown option; result in radian", opt) ; 
213     conv = 1. ;
214       }
215
216   Float_t phi = GetPHOSAngle(mod) *  (TMath::Pi() / 180.)  ;  
217   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ; 
218   Float_t * strip = fGeometryEMCA->GetStripHalfSize() ;
219   Float_t x0  = fGeometryEMCA->GetNStripX()*strip[0] ;
220   Float_t z0  = fGeometryEMCA->GetNStripZ()*strip[2] ;
221   Double_t angle = TMath::ATan( x0 / y0 ) ;
222   phi = phi + 1.5 * TMath::Pi() ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is between 220 and 320 deg.)
223   Double_t max  = phi - angle ;
224   Double_t min   = phi + angle ;
225   pM = TMath::Max(max, min) * conv ;
226   pm = TMath::Min(max, min) * conv ; 
227   
228   angle =  TMath::ATan( z0 /  y0 ) ;
229   max  = TMath::Pi() / 2.  + angle ; // to follow the convention of the particle generator(PHOS is at 90 deg.)
230   min  = TMath::Pi() / 2.  - angle ;
231   tM = TMath::Max(max, min) * conv ;
232   tm = TMath::Min(max, min) * conv ; 
233  
234 }
235
236 //____________________________________________________________________________  
237 void AliPHOSGeometry::EmcXtalCoverage(Double_t & theta, Double_t & phi, Option_t * opt) const
238 {
239   // calculates the angular coverage in theta and phi of a single crystal in a EMC(=PHOS) module
240
241   Double_t conv ; 
242   if ( opt == Radian() ) 
243     conv = 1. ; 
244   else if ( opt == Degre() )
245     conv = 180. / TMath::Pi() ; 
246   else {
247     Warning("EmcXtalCoverage", "%s unknown option; result in radian", opt) ;  
248     conv = 1. ;
249       }
250
251   Float_t y0  = GetIPtoCrystalSurface() ; 
252   theta = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(2) / (2 * y0) ) * conv ;
253   phi   = 2 * TMath::ATan( GetCrystalSize(0) / (2 * y0) ) * conv ;
254 }
255  
256
257 //____________________________________________________________________________
258 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos, TMatrix & gmat) const
259 {
260   // Calculates the coordinates of a RecPoint and the error matrix in the ALICE global coordinate system
261  
262   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;  
263   TVector3 localposition ;
264
265   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
266
267
268   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal 
269     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()) ;  
270
271     }
272   else
273     { // it is a CPV
274       gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ; 
275     }  
276
277   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ; 
278   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
279   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ; 
280   
281   TRotation rot ;
282   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle  
283   
284   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
285   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby 
286   gmat = 0;             // Not implemented yet
287
288 }
289
290 //____________________________________________________________________________
291 void AliPHOSGeometry::GetGlobal(const AliRecPoint* RecPoint, TVector3 & gpos) const 
292 {
293   // Calculates the coordinates of a RecPoint in the ALICE global coordinate system 
294
295   AliPHOSRecPoint * tmpPHOS = (AliPHOSRecPoint *) RecPoint ;  
296   TVector3 localposition ;
297   tmpPHOS->GetLocalPosition(gpos) ;
298
299
300   if ( tmpPHOS->IsEmc() ) // it is a EMC crystal 
301     {  gpos.SetY( - GetIPtoCrystalSurface()  ) ;  
302     }
303   else
304     { // it is a CPV
305           gpos.SetY(- GetIPtoUpperCPVsurface()  ) ; 
306     }  
307
308   Float_t phi           = GetPHOSAngle( tmpPHOS->GetPHOSMod()) ; 
309   Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
310   Float_t rphi          = phi / kRADDEG ; 
311   
312   TRotation rot ;
313   rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle  
314   
315   TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
316   gpos.Transform(rot) ; // rotate the baby 
317 }
318
319 //____________________________________________________________________________
320 void AliPHOSGeometry::ImpactOnEmc(const Double_t theta, const Double_t phi, Int_t & ModuleNumber, Double_t & z, Double_t & x) const
321 {
322   // calculates the impact coordinates on PHOS of a neutral particle  
323   // emitted in the direction theta and phi in the ALICE global coordinate system
324
325   // searches for the PHOS EMC module
326   ModuleNumber = 0 ; 
327   Double_t tm, tM, pm, pM ; 
328   Int_t index = 1 ; 
329   while ( ModuleNumber == 0 && index <= GetNModules() ) { 
330     EmcModuleCoverage(index, tm, tM, pm, pM) ; 
331     if ( (theta >= tm && theta <= tM) && (phi >= pm && phi <= pM ) ) 
332       ModuleNumber = index ; 
333     index++ ;    
334   }
335   if ( ModuleNumber != 0 ) {
336     Float_t phi0 =  GetPHOSAngle(ModuleNumber) *  (TMath::Pi() / 180.) + 1.5 * TMath::Pi()  ;  
337     Float_t y0  =  GetIPtoCrystalSurface()  ;   
338     Double_t angle = phi - phi0; 
339     x = y0 * TMath::Tan(angle) ; 
340     angle = theta - TMath::Pi() / 2 ; 
341     z = y0 * TMath::Tan(angle) ; 
342   }
343 }
344
345 Bool_t  AliPHOSGeometry::Impact(const TParticle * particle) const 
346 {
347   Bool_t In=kFALSE;
348   Int_t ModuleNumber=0;
349   Double_t z,x;
350   ImpactOnEmc(particle->Theta(),particle->Phi(),ModuleNumber,z,x);
351   if(ModuleNumber) In=kTRUE;
352   else In=kFALSE;
353   return In;
354 }
355
356 //____________________________________________________________________________
357 Bool_t AliPHOSGeometry::RelToAbsNumbering(const Int_t * relid, Int_t &  AbsId) const
358 {
359   // Converts the relative numbering into the absolute numbering
360   // EMCA crystals:
361   //  AbsId = from 1 to fNModules * fNPhi * fNZ
362   // CPV pad:
363   //  AbsId = from N(total PHOS crystals) + 1
364   //          to NCPVModules * fNumberOfCPVPadsPhi * fNumberOfCPVPadsZ
365
366   Bool_t rv = kTRUE ; 
367   
368   if ( relid[1] ==  0 ) {                            // it is a Phos crystal
369     AbsId =
370       ( relid[0] - 1 ) * GetNPhi() * GetNZ()         // the offset of PHOS modules
371       + ( relid[2] - 1 ) * GetNZ()                   // the offset along phi
372       +   relid[3] ;                                 // the offset along z
373   }
374   else { // it is a CPV pad
375     AbsId =    GetNPhi() * GetNZ() *  GetNModules()         // the offset to separate EMCA crystals from CPV pads
376       + ( relid[0] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsPhi() * GetNumberOfCPVPadsZ()   // the pads offset of PHOS modules 
377       + ( relid[2] - 1 ) * GetNumberOfCPVPadsZ()                             // the pads offset of a CPV row
378       +   relid[3] ;                                                         // the column number
379   }
380   
381   return rv ; 
382 }
383
384 //____________________________________________________________________________
385
386 void AliPHOSGeometry::RelPosInAlice(const Int_t id, TVector3 & pos ) const
387 {
388   // Converts the absolute numbering into the global ALICE coordinate system
389   
390     
391     Int_t relid[4] ;
392     
393     AbsToRelNumbering(id , relid) ;
394     
395     Int_t phosmodule = relid[0] ; 
396     
397     Float_t y0 = 0 ; 
398     
399     if ( relid[1] == 0 )  // it is a PbW04 crystal 
400       y0 =  - GetIPtoCrystalSurface() ;  
401     else
402       y0 =  - GetIPtoUpperCPVsurface() ; 
403
404     Float_t x, z ; 
405     RelPosInModule(relid, x, z) ; 
406     
407     pos.SetX(x) ;
408     pos.SetZ(z) ;
409     pos.SetY(y0) ;
410     
411     Float_t phi           = GetPHOSAngle( phosmodule) ; 
412     Double_t const kRADDEG = 180.0 / TMath::Pi() ;
413     Float_t rphi          = phi / kRADDEG ; 
414     
415     TRotation rot ;
416     rot.RotateZ(-rphi) ; // a rotation around Z by angle  
417     
418     TRotation dummy = rot.Invert() ;  // to transform from original frame to rotate frame
419     
420     pos.Transform(rot) ; // rotate the baby 
421
422
423 //____________________________________________________________________________
424 void AliPHOSGeometry::RelPosInModule(const Int_t * relid, Float_t & x, Float_t & z) const 
425 {
426   // Converts the relative numbering into the local PHOS-module (x, z) coordinates
427   // Note: sign of z differs from that in the previous version (Yu.Kharlov, 12 Oct 2000)
428   
429   Int_t row        = relid[2] ; //offset along x axis
430   Int_t column     = relid[3] ; //offset along z axis
431
432   
433   if ( relid[1] == 0 ) { // its a PbW04 crystal
434     x = - ( GetNPhi()/2. - row    + 0.5 ) *  GetCellStep() ; // position of Xtal with respect
435     z =   ( GetNZ()  /2. - column + 0.5 ) *  GetCellStep() ; // of center of PHOS module  
436   }  
437   else  {    
438     x = - ( GetNumberOfCPVPadsPhi()/2. - row    - 0.5 ) * GetPadSizePhi()  ; // position of pad  with respect
439     z =   ( GetNumberOfCPVPadsZ()  /2. - column - 0.5 ) * GetPadSizeZ()  ; // of center of PHOS module  
440   }
441 }