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