STEER/AliMagFCheb.h

   1
   2 // Author: ruben.shahoyan@cern.ch   20/03/2007
   3
   4 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   5 //                                                                               //
   6 //  Wrapper for the set of mag.field parameterizations by Chebyshev polinomials  //
   7 //  To obtain the field in cartesian coordinates/components use                  //
   8 //    Field(float* xyz, float* bxyz);                                            //
   9 //  For cylindrical coordinates/components:                                      //
  10 //    FieldCyl(float* rphiz, float* brphiz)                                      //
  11 //                                                                               //
  12 //  The solenoid part is parameterized in the volume  R<500, -550<Z<550 cm       //
  13 //                                                                               //
  14 //  The region R<423 cm,  -343.3<Z<481.3 for 30kA and -343.3<Z<481.3 for 12kA    //
  15 //  is parameterized using measured data while outside the Tosca calculation     //
  16 //  is used (matched to data on the boundary of the measurements)                //
  17 //                                                                               //
  18 //  If the querried point is outside the validity region no the return values    //
  19 //  for the field components are set to 0.                                       //
  20 //                                                                               //
  21 //  To obtain the field integral in the TPC region from given point to nearest   //
  22 //  cathod plane (+- 250 cm) use:                                                //
  23 //  GetTPCInt(float* xyz, float* bxyz);  for Cartesian frame                     //
  24 //  or                                                                           //
  25 //  GetTPCIntCyl(Float_t *rphiz, Float_t *b); for Cylindrical frame              //
  26 //                                                                               //
  27 //                                                                               //
  28 //  The units are kiloGauss and cm.                                              //
  29 //                                                                               //
  30 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  31 #ifndef _ALIMAGFCHEB_
  32 #define _ALIMAGFCHEB_
  33
  34 #include <TNamed.h>
  35 #include <TSystem.h>
  36 #include "AliCheb3D.h"
  37
  38 class AliMagFCheb: public TNamed
  39 {
  40  public:
  41   AliMagFCheb();
  42   AliMagFCheb(const AliMagFCheb& src);
  43   ~AliMagFCheb() {Clear();}
  44   //
  45   void       CopyFrom(const AliMagFCheb& src);
  46   AliMagFCheb& operator=(const AliMagFCheb& rhs);
  47   virtual void Clear(Option_t * = "");
  48   //
  49   Int_t      GetNParamsSol()                              const {return fNParamsSol;}
  50   Int_t      GetNSegZSol()                                const {return fNSegZSol;}
  51   //
  52   Int_t      GetNParamsTPCInt()                           const {return fNParamsTPCInt;}
  53   Int_t      GetNSegZTPCInt()                             const {return fNSegZTPCInt;}
  54   //
  55   Int_t      GetNParamsDip()                              const {return fNParamsDip;}
  56   Int_t      GetNSegZDip()                                const {return fNZSegDip;}
  57   //
  58   //
  59   Float_t    GetMinZSol()                                 const {return fMinZSol;}
  60   Float_t    GetMaxZSol()                                 const {return fMaxZSol;}
  61   Float_t    GetMaxRSol()                                 const {return fMaxRSol;}
  62   //
  63   Float_t    GetMinZDip()                                 const {return fMinZDip;}
  64   Float_t    GetMaxZDip()                                 const {return fMaxZDip;}
  65   //
  66   Float_t    GetMinZTPCInt()                              const {return fMinZTPCInt;}
  67   Float_t    GetMaxZTPCInt()                              const {return fMaxZTPCInt;}
  68   Float_t    GetMaxRTPCInt()                              const {return fMaxRTPCInt;}
  69   //
  70   Int_t      FindDipSegment(float *xyz)                   const;
  71   AliCheb3D* GetParamSol(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsSol->UncheckedAt(ipar);}
  72   AliCheb3D* GetParamTPCInt(Int_t ipar)                   const {return (AliCheb3D*)fParamsTPCInt->UncheckedAt(ipar);}
  73   AliCheb3D* GetParamDip(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsDip->UncheckedAt(ipar);}
  74   //
  75   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
  76   //
  77   virtual void Field(Float_t *xyz, Float_t *b)            const;
  78   virtual void FieldCyl(Float_t *rphiz, Float_t *b)       const;
  79   //
  80   virtual void GetTPCInt(Float_t *xyz, Float_t *b)        const;
  81   virtual void GetTPCIntCyl(Float_t *rphiz, Float_t *b)   const;
  82   //
  83   static void CylToCartCylB(float *rphiz,  float *brphiz,float *bxyz);
  84   static void CylToCartCartB(float *xyz,   float *brphiz,float *bxyz);
  85   static void CartToCylCartB(float *xyz,   float *bxyz, float *brphiz);
  86   static void CartToCylCylB(float *rphiz,  float *bxyz, float *brphiz);
  87   static void CartToCyl(float *xyz,  float *rphiz);
  88   static void CylToCart(float *rphiz,float *xyz);
  89   //
  90 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
  91   void         LoadData(const char* inpfile);
  92   //
  93   AliMagFCheb(const char* inputFile);
  94   void       SaveData(const char* outfile)              const;
  95   Int_t      SegmentDipDimension(float** seg,const TObjArray* par,int npar, int dim,
  96                                  float xmn,float xmx,float ymn,float ymx,float zmn,float zmx);
  97   //
  98   void       AddParamSol(AliCheb3D* param);
  99   void       AddParamTPCInt(AliCheb3D* param);
 100   void       AddParamDip(AliCheb3D* param);
 101   void       BuildTableDip();
 102   void       BuildTableSol();
 103   void       BuildTableTPCInt();
 104   void       ResetTPCInt();
 105
 106 #endif
 107   //
 108  protected:
 109   virtual void FieldCylSol(Float_t *rphiz, Float_t *b)    const;
 110   //
 111  protected:
 112   //
 113   Int_t      fNParamsSol;            // Total number of parameterization pieces for Sol
 114   Int_t      fNSegZSol;              // Number of segments in Z for Solenoid field
 115   //
 116   Int_t      fNParamsTPCInt;         // Total number of parameterization pieces for TPC field integral
 117   Int_t      fNSegZTPCInt;           // Number of segments in Z for TPC field integral
 118   //
 119   Int_t      fNParamsDip;            // Total number of parameterization pieces for dipole
 120   Int_t      fNZSegDip;              // number of distinct Z segments in Dipole
 121   Int_t      fNYSegDip;              // number of distinct Y segments in Dipole
 122   Int_t      fNXSegDip;              // number of distinct X segments in Dipole
 123   //
 124   Float_t*   fSegZSol;               //[fNSegZSol]      upper boundaries of Z segments
 125   Float_t*   fSegRSol;               //[fNParamsSol]    upper boundaries of R segments
 126   //
 127   Float_t*   fSegZTPCInt;            //[fNSegZTPCInt]    upper boundaries of Z segments
 128   Float_t*   fSegRTPCInt;            //[fNParamsTPCInt]  upper boundaries of R segments
 129   //
 130   Float_t*   fSegZDip;               //[fNZSegDip] coordinates of distinct Z segments in Dipole
 131   Float_t*   fSegYDip;               //[fNYSegDip] coordinated of Y segments for each Zsegment in Dipole
 132   Float_t*   fSegXDip;               //[fNXSegDip] coordinated of X segments for each Ysegment in Dipole
 133   //
 134   Int_t*     fNSegRSol;              //[fNSegZSol]      number of R segments for each Z segment
 135   Int_t*     fSegZIdSol;             //[fNSegZSol]      Id of the first R segment of each Z segment in the fSegRSol...
 136   //
 137   Int_t*     fNSegRTPCInt;           //[fNSegZTPCInt]   number of R segments for each Z segment
 138   Int_t*     fSegZIdTPCInt;          //[fNSegZTPCInt]   Id of the first R segment of each Z segment in the fSegRTPCInt...
 139   //
 140   Int_t*     fBegSegYDip;            //[fNZSegDip] beginning of Y segments array for each Z segment
 141   Int_t*     fNSegYDip;              //[fNZSegDip] number of Y segments for each Z segment
 142   Int_t*     fBegSegXDip;            //[fNYSegDip] beginning of X segments array for each Y segment
 143   Int_t*     fNSegXDip;              //[fNYSegDip] number of X segments for each Y segment
 144   Int_t*     fSegIDDip;              //[fNXSegDip] ID of the dipole parameterization for given XYZ segment
 145   //
 146   Float_t    fMinZSol;               // Min Z of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 147   Float_t    fMaxZSol;               // Max Z of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 148   Float_t    fMaxRSol;               // Max R of Sol parameterization (in CYL. coordinates)
 149   //
 150   Float_t    fMinZDip;               // Min Z of Dipole parameterization
 151   Float_t    fMaxZDip;               // Max Z of Dipole parameterization
 152   //
 153   Float_t    fMinZTPCInt;            // Min Z of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 154   Float_t    fMaxZTPCInt;            // Max Z of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 155   Float_t    fMaxRTPCInt;            // Max R of TPCInt parameterization (in CYL. coordinates)
 156   //
 157   TObjArray* fParamsSol;             // Parameterization pieces for Solenoid field
 158   TObjArray* fParamsDip;             // Parameterization pieces for Dipole field
 159   TObjArray* fParamsTPCInt;          // Parameterization pieces for Solenoid field integrals in TPC region
 160   //
 161   ClassDef(AliMagFCheb,3)            // Wrapper class for the set of Chebishev parameterizations of Alice mag.field
 162   //
 163  };
 164
 165
 166 //__________________________________________________________________________________________
 167 inline void AliMagFCheb::FieldCyl(Float_t *rphiz, Float_t *b) const
 168 {
 169   // compute field in Cylindircal coordinates
 170   //  if (rphiz[2]<GetMinZSol() || rphiz[2]>GetMaxZSol() || rphiz[0]>GetMaxRSol()) {for (int i=3;i--;) b[i]=0; return;}
 171   FieldCylSol(rphiz,b);
 172 }
 173
 174 //__________________________________________________________________________________________________
 175 inline void AliMagFCheb::CylToCartCylB(float *rphiz, float *brphiz,float *bxyz)
 176 {
 177   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 178   float btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 179   float psiPLUSphi = TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]) + rphiz[1];
 180   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(psiPLUSphi);
 181   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(psiPLUSphi);
 182   bxyz[2] = brphiz[2];
 183   //
 184 }
 185
 186 //__________________________________________________________________________________________________
 187 inline void AliMagFCheb::CylToCartCartB(float *xyz, float *brphiz,float *bxyz)
 188 {
 189   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cart.system
 190   float btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 191   float phiPLUSpsi = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]) +  TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]);
 192   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(phiPLUSpsi);
 193   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(phiPLUSpsi);
 194   bxyz[2] = brphiz[2];
 195   //
 196 }
 197
 198 //__________________________________________________________________________________________________
 199 inline void AliMagFCheb::CartToCylCartB(float *xyz ,float *bxyz, float *brphiz)
 200 {
 201   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, poin is in cart.system
 202   float btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 203   float psiMINphi = TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 204   //
 205   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 206   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 207   brphiz[2] = bxyz[2];
 208   //
 209 }
 210
 211 //__________________________________________________________________________________________________
 212 inline void AliMagFCheb::CartToCylCylB(float *rphiz,float *bxyz, float *brphiz)
 213 {
 214   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 215   float btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 216   float psiMINphi =  TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - rphiz[1];
 217   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 218   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 219   brphiz[2] = bxyz[2];
 220   //
 221 }
 222
 223 //__________________________________________________________________________________________________
 224 inline void AliMagFCheb::CartToCyl(float *xyz,float *rphiz)
 225 {
 226   rphiz[0] = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
 227   rphiz[1] = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 228   rphiz[2] = xyz[2];
 229 }
 230
 231 //__________________________________________________________________________________________________
 232 inline void AliMagFCheb::CylToCart(float *rphiz,float *xyz)
 233 {
 234   xyz[0] = rphiz[0]*TMath::Cos(rphiz[1]);
 235   xyz[1] = rphiz[0]*TMath::Sin(rphiz[1]);
 236   xyz[2] = rphiz[2];
 237 }
 238
 239 #endif