Improving event printout
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / AliMagWrapCheb.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(double* xyz, double* bxyz);                                          //
9 //  For cylindrical coordinates/components:                                      //
10 //    FieldCyl(double* rphiz, double* 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 //  Two options are possible:                                                    //
19 //  1) _BRING_TO_BOUNDARY_ is defined in the AliCheb3D:                          //
20 //     If the querried point is outside of the validity region then the field    //
21 //     at the closest point on the fitted surface is returned.                   //
22 //  2) _BRING_TO_BOUNDARY_ is not defined in the AliCheb3D:                      //
23 //     If the querried point is outside of the validity region the return        //
24 //     value for the field components are set to 0.                              //
25 //                                                                               //
26 //  To obtain the field integral in the TPC region from given point to nearest   //
27 //  cathod plane (+- 250 cm) use:                                                //
28 //  GetTPCInt(double* xyz, double* bxyz);  for Cartesian frame                   //
29 //  or                                                                           //
30 //  GetTPCIntCyl(Double_t *rphiz, Double_t *b); for Cylindrical frame            //
31 //                                                                               //
32 //                                                                               //
33 //  The units are kiloGauss and cm.                                              //
34 //                                                                               //
35 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
36
37 #ifndef ALIMAGWRAPCHEB_H
38 #define ALIMAGWRAPCHEB_H
39
40 #include <TMath.h>
41 #include <TNamed.h>
42 #include "AliCheb3D.h"
43
44 class TSystem;
45 class TArrayF;
46 class TArrayI;
47
48 class AliMagWrapCheb: public TNamed
49 {
50  public:
51   AliMagWrapCheb();
52   AliMagWrapCheb(const AliMagWrapCheb& src);
53   ~AliMagWrapCheb() {Clear();}
54   //
55   void       CopyFrom(const AliMagWrapCheb& src);
56   AliMagWrapCheb& operator=(const AliMagWrapCheb& rhs);
57   virtual void Clear(const Option_t * = "");
58   //
59   Int_t      GetNParamsSol()                              const {return fNParamsSol;}
60   Int_t      GetNSegZSol()                                const {return fNZSegSol;}
61   Float_t*   GetSegZSol()                                 const {return fSegZSol;}
62   //
63   Int_t      GetNParamsTPCInt()                           const {return fNParamsTPC;}
64   Int_t      GetNSegZTPCInt()                             const {return fNZSegTPC;}
65   //
66   Int_t      GetNParamsDip()                              const {return fNParamsDip;}
67   Int_t      GetNSegZDip()                                const {return fNZSegDip;}
68   //
69   Float_t    GetMaxZ()                                    const {return GetMaxZSol();}
70   Float_t    GetMinZ()                                    const {return fParamsDip ? GetMinZDip() : GetMinZSol();}
71   //
72   Float_t    GetMinZSol()                                 const {return fMinZSol;}
73   Float_t    GetMaxZSol()                                 const {return fMaxZSol;}
74   Float_t    GetMaxRSol()                                 const {return fMaxRSol;}
75   //
76   Float_t    GetMinZDip()                                 const {return fMinZDip;}
77   Float_t    GetMaxZDip()                                 const {return fMaxZDip;}
78   //
79   Float_t    GetMinZTPCInt()                              const {return fMinZTPC;}
80   Float_t    GetMaxZTPCInt()                              const {return fMaxZTPC;}
81   Float_t    GetMaxRTPCInt()                              const {return fMaxRTPC;}
82   //
83   AliCheb3D* GetParamSol(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsSol->UncheckedAt(ipar);}
84   AliCheb3D* GetParamTPCInt(Int_t ipar)                   const {return (AliCheb3D*)fParamsTPC->UncheckedAt(ipar);}
85   AliCheb3D* GetParamDip(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsDip->UncheckedAt(ipar);}
86   //
87   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
88   //
89   virtual void Field(const Double_t *xyz, Double_t *b)    const;
90   Double_t     GetBz(const Double_t *xyz)                 const;
91   //
92   void FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t  *b)      const;
93   void GetTPCInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)        const;
94   void GetTPCIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b)   const;
95   //
96   Int_t       FindSolSegment(const Double_t *xyz)         const; 
97   Int_t       FindTPCSegment(const Double_t *xyz)         const; 
98   Int_t       FindDipSegment(const Double_t *xyz)         const; 
99   static void CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
100   static void CylToCartCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
101   static void CartToCylCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
102   static void CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
103   static void CartToCyl(const Double_t *xyz,  Double_t *rphiz);
104   static void CylToCart(const Double_t *rphiz,Double_t *xyz);
105   //
106 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
107   void         LoadData(const char* inpfile);
108   //
109   AliMagWrapCheb(const char* inputFile);
110   void       SaveData(const char* outfile)                const;
111   Int_t      SegmentDimension(Float_t** seg,const TObjArray* par,int npar, int dim, 
112                               Float_t xmn,Float_t xmx,Float_t ymn,Float_t ymx,Float_t zmn,Float_t zmx);
113   //
114   void       AddParamSol(const AliCheb3D* param);
115   void       AddParamTPCInt(const AliCheb3D* param);
116   void       AddParamDip(const AliCheb3D* param);
117   void       BuildTable(Int_t npar,TObjArray *parArr, Int_t &nZSeg, Int_t &nYSeg, Int_t &nXSeg,
118                         Float_t &minZ,Float_t &maxZ,Float_t **segZ,Float_t **segY,Float_t **segX,
119                         Int_t **begSegY,Int_t **nSegY,Int_t **begSegX,Int_t **nSegX,Int_t **segID);
120   void       BuildTableSol();
121   void       BuildTableDip();
122   void       BuildTableTPCInt();
123   void       ResetTPCInt();
124   //
125   //
126 #endif
127   //
128  protected:
129   void     FieldCylSol(const Double_t *rphiz, Double_t *b)    const;
130   Double_t FieldCylSolBz(const Double_t *rphiz)               const;
131   //
132  protected:
133   //
134   Int_t      fNParamsSol;            // Total number of parameterization pieces for solenoid 
135   Int_t      fNZSegSol;              // number of distinct Z segments in Solenoid
136   Int_t      fNPSegSol;              // number of distinct P segments in Solenoid
137   Int_t      fNRSegSol;              // number of distinct R segments in Solenoid
138   Float_t*   fSegZSol;               //[fNZSegSol] coordinates of distinct Z segments in Solenoid
139   Float_t*   fSegPSol;               //[fNPSegSol] coordinated of P segments for each Zsegment in Solenoid
140   Float_t*   fSegRSol;               //[fNRSegSol] coordinated of R segments for each Psegment in Solenoid
141   Int_t*     fBegSegPSol;            //[fNPSegSol] beginning of P segments array for each Z segment
142   Int_t*     fNSegPSol;              //[fNZSegSol] number of P segments for each Z segment
143   Int_t*     fBegSegRSol;            //[fNPSegSol] beginning of R segments array for each P segment
144   Int_t*     fNSegRSol;              //[fNPSegSol] number of R segments for each P segment
145   Int_t*     fSegIDSol;              //[fNRSegSol] ID of the solenoid parameterization for given RPZ segment
146   Float_t    fMinZSol;               // Min Z of Solenoid parameterization
147   Float_t    fMaxZSol;               // Max Z of Solenoid parameterization
148   TObjArray* fParamsSol;             // Parameterization pieces for Solenoid field
149   Float_t    fMaxRSol;               // max raduis for Solenoid field
150   //
151   Int_t      fNParamsTPC;            // Total number of parameterization pieces for TPCint 
152   Int_t      fNZSegTPC;              // number of distinct Z segments in TPCint
153   Int_t      fNPSegTPC;              // number of distinct P segments in TPCint
154   Int_t      fNRSegTPC;              // number of distinct R segments in TPCint
155   Float_t*   fSegZTPC;               //[fNZSegTPC] coordinates of distinct Z segments in TPCint
156   Float_t*   fSegPTPC;               //[fNPSegTPC] coordinated of P segments for each Zsegment in TPCint
157   Float_t*   fSegRTPC;               //[fNRSegTPC] coordinated of R segments for each Psegment in TPCint
158   Int_t*     fBegSegPTPC;            //[fNPSegTPC] beginning of P segments array for each Z segment
159   Int_t*     fNSegPTPC;              //[fNZSegTPC] number of P segments for each Z segment
160   Int_t*     fBegSegRTPC;            //[fNPSegTPC] beginning of R segments array for each P segment
161   Int_t*     fNSegRTPC;              //[fNPSegTPC] number of R segments for each P segment
162   Int_t*     fSegIDTPC;              //[fNRSegTPC] ID of the TPCint parameterization for given RPZ segment
163   Float_t    fMinZTPC;               // Min Z of TPCint parameterization
164   Float_t    fMaxZTPC;               // Max Z of TPCint parameterization
165   TObjArray* fParamsTPC;             // Parameterization pieces for TPCint field
166   Float_t    fMaxRTPC;               // max raduis for Solenoid field integral in TPC
167   //
168   Int_t      fNParamsDip;            // Total number of parameterization pieces for dipole 
169   Int_t      fNZSegDip;              // number of distinct Z segments in Dipole
170   Int_t      fNYSegDip;              // number of distinct Y segments in Dipole
171   Int_t      fNXSegDip;              // number of distinct X segments in Dipole
172   Float_t*   fSegZDip;               //[fNZSegDip] coordinates of distinct Z segments in Dipole
173   Float_t*   fSegYDip;               //[fNYSegDip] coordinated of Y segments for each Zsegment in Dipole
174   Float_t*   fSegXDip;               //[fNXSegDip] coordinated of X segments for each Ysegment in Dipole
175   Int_t*     fBegSegYDip;            //[fNZSegDip] beginning of Y segments array for each Z segment
176   Int_t*     fNSegYDip;              //[fNZSegDip] number of Y segments for each Z segment
177   Int_t*     fBegSegXDip;            //[fNYSegDip] beginning of X segments array for each Y segment
178   Int_t*     fNSegXDip;              //[fNYSegDip] number of X segments for each Y segment
179   Int_t*     fSegIDDip;              //[fNXSegDip] ID of the dipole parameterization for given XYZ segment
180   Float_t    fMinZDip;               // Min Z of Dipole parameterization
181   Float_t    fMaxZDip;               // Max Z of Dipole parameterization
182   TObjArray* fParamsDip;             // Parameterization pieces for Dipole field
183   //
184   ClassDef(AliMagWrapCheb,5)         // Wrapper class for the set of Chebishev parameterizations of Alice mag.field
185   //
186  };
187
188
189 //__________________________________________________________________________________________
190 inline void AliMagWrapCheb::FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const
191 {
192   // compute field in Cylindircal coordinates
193   //  if (rphiz[2]<GetMinZSol() || rphiz[2]>GetMaxZSol() || rphiz[0]>GetMaxRSol()) {for (int i=3;i--;) b[i]=0; return;}
194   b[0] = b[1] = b[2] = 0;
195   FieldCylSol(rphiz,b);
196 }
197
198 //__________________________________________________________________________________________________
199 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz)
200 {
201   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
202   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
203   Double_t psiPLUSphi = TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]) + rphiz[1];
204   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(psiPLUSphi);
205   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(psiPLUSphi);
206   bxyz[2] = brphiz[2];
207   //
208 }
209
210 //__________________________________________________________________________________________________
211 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCartB(const Double_t* xyz, const Double_t *brphiz, Double_t *bxyz)
212 {
213   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cart.system
214   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
215   Double_t phiPLUSpsi = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]) +  TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]);
216   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(phiPLUSpsi);
217   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(phiPLUSpsi);
218   bxyz[2] = brphiz[2];
219   //
220 }
221
222 //__________________________________________________________________________________________________
223 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCartB(const Double_t *xyz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
224 {
225   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, poin is in cart.system
226   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
227   Double_t psiMINphi = TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
228   //
229   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
230   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
231   brphiz[2] = bxyz[2];
232   //
233 }
234
235 //__________________________________________________________________________________________________
236 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
237 {
238   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
239   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
240   Double_t psiMINphi =  TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - rphiz[1];
241   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
242   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
243   brphiz[2] = bxyz[2];
244   //
245 }
246
247 //__________________________________________________________________________________________________
248 inline void AliMagWrapCheb::CartToCyl(const Double_t *xyz, Double_t *rphiz)
249 {
250   rphiz[0] = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
251   rphiz[1] = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
252   rphiz[2] = xyz[2];
253 }
254
255 //__________________________________________________________________________________________________
256 inline void AliMagWrapCheb::CylToCart(const Double_t *rphiz, Double_t *xyz)
257 {
258   xyz[0] = rphiz[0]*TMath::Cos(rphiz[1]);
259   xyz[1] = rphiz[0]*TMath::Sin(rphiz[1]);
260   xyz[2] = rphiz[2];
261 }
262
263 #endif