Updates for full field map (R. Shahoyan)
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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   void         LoadData(const char* inpfile);
76   //
77   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
78   //
79   virtual void Field(Float_t *xyz, Float_t *b)            const;
80   virtual void FieldCyl(Float_t *rphiz, Float_t *b)       const;
81   //
82   virtual void GetTPCInt(Float_t *xyz, Float_t *b)        const;
83   virtual void GetTPCIntCyl(Float_t *rphiz, Float_t *b)   const;
84   //
85   static void CylToCartCylB(float *rphiz,  float *brphiz,float *bxyz);
86   static void CylToCartCartB(float *xyz,   float *brphiz,float *bxyz);
87   static void CartToCylCartB(float *xyz,   float *bxyz, float *brphiz);
88   static void CartToCylCylB(float *rphiz,  float *bxyz, float *brphiz);
89   static void CartToCyl(float *xyz,  float *rphiz);
90   static void CylToCart(float *rphiz,float *xyz);
91   //
92 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
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