STEER/STEERBase/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 <TObjArray.h>
  43 class AliCheb3D;
  44
  45 class TSystem;
  46 class TArrayF;
  47 class TArrayI;
  48
  49 class AliMagWrapCheb: public TNamed
  50 {
  51  public:
  52   AliMagWrapCheb();
  53   AliMagWrapCheb(const AliMagWrapCheb& src);
  54   ~AliMagWrapCheb() {Clear();}
  55   //
  56   void       CopyFrom(const AliMagWrapCheb& src);
  57   AliMagWrapCheb& operator=(const AliMagWrapCheb& rhs);
  58   virtual void Clear(const Option_t * = "");
  59   //
  60   Int_t      GetNParamsSol()                              const {return fNParamsSol;}
  61   Int_t      GetNSegZSol()                                const {return fNZSegSol;}
  62   Float_t*   GetSegZSol()                                 const {return fSegZSol;}
  63   //
  64   Int_t      GetNParamsTPCInt()                           const {return fNParamsTPC;}
  65   Int_t      GetNSegZTPCInt()                             const {return fNZSegTPC;}
  66   //
  67   Int_t      GetNParamsTPCRatInt()                        const {return fNParamsTPCRat;}
  68   Int_t      GetNSegZTPCRatInt()                          const {return fNZSegTPCRat;}
  69   //
  70   Int_t      GetNParamsDip()                              const {return fNParamsDip;}
  71   Int_t      GetNSegZDip()                                const {return fNZSegDip;}
  72   //
  73   Float_t    GetMaxZ()                                    const {return GetMaxZSol();}
  74   Float_t    GetMinZ()                                    const {return fParamsDip ? GetMinZDip() : GetMinZSol();}
  75   //
  76   Float_t    GetMinZSol()                                 const {return fMinZSol;}
  77   Float_t    GetMaxZSol()                                 const {return fMaxZSol;}
  78   Float_t    GetMaxRSol()                                 const {return fMaxRSol;}
  79   //
  80   Float_t    GetMinZDip()                                 const {return fMinZDip;}
  81   Float_t    GetMaxZDip()                                 const {return fMaxZDip;}
  82   //
  83   Float_t    GetMinZTPCInt()                              const {return fMinZTPC;}
  84   Float_t    GetMaxZTPCInt()                              const {return fMaxZTPC;}
  85   Float_t    GetMaxRTPCInt()                              const {return fMaxRTPC;}
  86   //
  87   Float_t    GetMinZTPCRatInt()                           const {return fMinZTPCRat;}
  88   Float_t    GetMaxZTPCRatInt()                           const {return fMaxZTPCRat;}
  89   Float_t    GetMaxRTPCRatInt()                           const {return fMaxRTPCRat;}
  90   //
  91   AliCheb3D* GetParamSol(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsSol->UncheckedAt(ipar);}
  92   AliCheb3D* GetParamTPCRatInt(Int_t ipar)                const {return (AliCheb3D*)fParamsTPCRat->UncheckedAt(ipar);}
  93   AliCheb3D* GetParamTPCInt(Int_t ipar)                   const {return (AliCheb3D*)fParamsTPC->UncheckedAt(ipar);}
  94   AliCheb3D* GetParamDip(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsDip->UncheckedAt(ipar);}
  95   //
  96   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
  97   //
  98   virtual void Field(const Double_t *xyz, Double_t *b)    const;
  99   Double_t     GetBz(const Double_t *xyz)                 const;
 100   //
 101   void FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t  *b)      const;
 102   void GetTPCInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)        const;
 103   void GetTPCIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b)   const;
 104   void GetTPCRatInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)     const;
 105   void GetTPCRatIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const;
 106   //
 107   Int_t       FindSolSegment(const Double_t *xyz)         const;
 108   Int_t       FindTPCSegment(const Double_t *xyz)         const;
 109   Int_t       FindTPCRatSegment(const Double_t *xyz)      const;
 110   Int_t       FindDipSegment(const Double_t *xyz)         const;
 111   static void CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
 112   static void CylToCartCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
 113   static void CartToCylCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
 114   static void CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
 115   static void CartToCyl(const Double_t *xyz,  Double_t *rphiz);
 116   static void CylToCart(const Double_t *rphiz,Double_t *xyz);
 117   //
 118 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
 119   void         LoadData(const char* inpfile);
 120   //
 121   AliMagWrapCheb(const char* inputFile);
 122   void       SaveData(const char* outfile)                const;
 123   Int_t      SegmentDimension(Float_t** seg,const TObjArray* par,int npar, int dim,
 124                               Float_t xmn,Float_t xmx,Float_t ymn,Float_t ymx,Float_t zmn,Float_t zmx);
 125   //
 126   void       AddParamSol(const AliCheb3D* param);
 127   void       AddParamTPCInt(const AliCheb3D* param);
 128   void       AddParamTPCRatInt(const AliCheb3D* param);
 129   void       AddParamDip(const AliCheb3D* param);
 130   void       BuildTable(Int_t npar,TObjArray *parArr, Int_t &nZSeg, Int_t &nYSeg, Int_t &nXSeg,
 131                         Float_t &minZ,Float_t &maxZ,Float_t **segZ,Float_t **segY,Float_t **segX,
 132                         Int_t **begSegY,Int_t **nSegY,Int_t **begSegX,Int_t **nSegX,Int_t **segID);
 133   void       BuildTableSol();
 134   void       BuildTableDip();
 135   void       BuildTableTPCInt();
 136   void       BuildTableTPCRatInt();
 137   void       ResetTPCInt();
 138   void       ResetTPCRatInt();
 139   //
 140   //
 141 #endif
 142   //
 143  protected:
 144   void     FieldCylSol(const Double_t *rphiz, Double_t *b)    const;
 145   Double_t FieldCylSolBz(const Double_t *rphiz)               const;
 146   //
 147  protected:
 148   //
 149   Int_t      fNParamsSol;            // Total number of parameterization pieces for solenoid
 150   Int_t      fNZSegSol;              // number of distinct Z segments in Solenoid
 151   Int_t      fNPSegSol;              // number of distinct P segments in Solenoid
 152   Int_t      fNRSegSol;              // number of distinct R segments in Solenoid
 153   Float_t*   fSegZSol;               //[fNZSegSol] coordinates of distinct Z segments in Solenoid
 154   Float_t*   fSegPSol;               //[fNPSegSol] coordinated of P segments for each Zsegment in Solenoid
 155   Float_t*   fSegRSol;               //[fNRSegSol] coordinated of R segments for each Psegment in Solenoid
 156   Int_t*     fBegSegPSol;            //[fNPSegSol] beginning of P segments array for each Z segment
 157   Int_t*     fNSegPSol;              //[fNZSegSol] number of P segments for each Z segment
 158   Int_t*     fBegSegRSol;            //[fNPSegSol] beginning of R segments array for each P segment
 159   Int_t*     fNSegRSol;              //[fNPSegSol] number of R segments for each P segment
 160   Int_t*     fSegIDSol;              //[fNRSegSol] ID of the solenoid parameterization for given RPZ segment
 161   Float_t    fMinZSol;               // Min Z of Solenoid parameterization
 162   Float_t    fMaxZSol;               // Max Z of Solenoid parameterization
 163   TObjArray* fParamsSol;             // Parameterization pieces for Solenoid field
 164   Float_t    fMaxRSol;               // max raduis for Solenoid field
 165   //
 166   Int_t      fNParamsTPC;            // Total number of parameterization pieces for TPCint
 167   Int_t      fNZSegTPC;              // number of distinct Z segments in TPCint
 168   Int_t      fNPSegTPC;              // number of distinct P segments in TPCint
 169   Int_t      fNRSegTPC;              // number of distinct R segments in TPCint
 170   Float_t*   fSegZTPC;               //[fNZSegTPC] coordinates of distinct Z segments in TPCint
 171   Float_t*   fSegPTPC;               //[fNPSegTPC] coordinated of P segments for each Zsegment in TPCint
 172   Float_t*   fSegRTPC;               //[fNRSegTPC] coordinated of R segments for each Psegment in TPCint
 173   Int_t*     fBegSegPTPC;            //[fNPSegTPC] beginning of P segments array for each Z segment
 174   Int_t*     fNSegPTPC;              //[fNZSegTPC] number of P segments for each Z segment
 175   Int_t*     fBegSegRTPC;            //[fNPSegTPC] beginning of R segments array for each P segment
 176   Int_t*     fNSegRTPC;              //[fNPSegTPC] number of R segments for each P segment
 177   Int_t*     fSegIDTPC;              //[fNRSegTPC] ID of the TPCint parameterization for given RPZ segment
 178   Float_t    fMinZTPC;               // Min Z of TPCint parameterization
 179   Float_t    fMaxZTPC;               // Max Z of TPCint parameterization
 180   TObjArray* fParamsTPC;             // Parameterization pieces for TPCint field
 181   Float_t    fMaxRTPC;               // max raduis for Solenoid field integral in TPC
 182   //
 183   Int_t      fNParamsTPCRat;         // Total number of parameterization pieces for tr.field to Bz integrals in TPC region
 184   Int_t      fNZSegTPCRat;           // number of distinct Z segments in TpcRatInt
 185   Int_t      fNPSegTPCRat;           // number of distinct P segments in TpcRatInt
 186   Int_t      fNRSegTPCRat;           // number of distinct R segments in TpcRatInt
 187   Float_t*   fSegZTPCRat;            //[fNZSegTPCRat] coordinates of distinct Z segments in TpcRatInt
 188   Float_t*   fSegPTPCRat;            //[fNPSegTPCRat] coordinated of P segments for each Zsegment in TpcRatInt
 189   Float_t*   fSegRTPCRat;            //[fNRSegTPCRat] coordinated of R segments for each Psegment in TpcRatInt
 190   Int_t*     fBegSegPTPCRat;         //[fNPSegTPCRat] beginning of P segments array for each Z segment
 191   Int_t*     fNSegPTPCRat;           //[fNZSegTPCRat] number of P segments for each Z segment
 192   Int_t*     fBegSegRTPCRat;         //[fNPSegTPCRat] beginning of R segments array for each P segment
 193   Int_t*     fNSegRTPCRat;           //[fNPSegTPCRat] number of R segments for each P segment
 194   Int_t*     fSegIDTPCRat;           //[fNRSegTPCRat] ID of the TpcRatInt parameterization for given RPZ segment
 195   Float_t    fMinZTPCRat;            // Min Z of TpcRatInt parameterization
 196   Float_t    fMaxZTPCRat;            // Max Z of TpcRatInt parameterization
 197   TObjArray* fParamsTPCRat;          // Parameterization pieces for TpcRatInt field
 198   Float_t    fMaxRTPCRat;            // max raduis for Solenoid field ratios integral in TPC
 199   //
 200   Int_t      fNParamsDip;            // Total number of parameterization pieces for dipole
 201   Int_t      fNZSegDip;              // number of distinct Z segments in Dipole
 202   Int_t      fNYSegDip;              // number of distinct Y segments in Dipole
 203   Int_t      fNXSegDip;              // number of distinct X segments in Dipole
 204   Float_t*   fSegZDip;               //[fNZSegDip] coordinates of distinct Z segments in Dipole
 205   Float_t*   fSegYDip;               //[fNYSegDip] coordinated of Y segments for each Zsegment in Dipole
 206   Float_t*   fSegXDip;               //[fNXSegDip] coordinated of X segments for each Ysegment in Dipole
 207   Int_t*     fBegSegYDip;            //[fNZSegDip] beginning of Y segments array for each Z segment
 208   Int_t*     fNSegYDip;              //[fNZSegDip] number of Y segments for each Z segment
 209   Int_t*     fBegSegXDip;            //[fNYSegDip] beginning of X segments array for each Y segment
 210   Int_t*     fNSegXDip;              //[fNYSegDip] number of X segments for each Y segment
 211   Int_t*     fSegIDDip;              //[fNXSegDip] ID of the dipole parameterization for given XYZ segment
 212   Float_t    fMinZDip;               // Min Z of Dipole parameterization
 213   Float_t    fMaxZDip;               // Max Z of Dipole parameterization
 214   TObjArray* fParamsDip;             // Parameterization pieces for Dipole field
 215   //
 216   ClassDef(AliMagWrapCheb,7)         // Wrapper class for the set of Chebishev parameterizations of Alice mag.field
 217   //
 218  };
 219
 220
 221 //__________________________________________________________________________________________
 222 inline void AliMagWrapCheb::FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const
 223 {
 224   // compute field in Cylindircal coordinates
 225   //  if (rphiz[2]<GetMinZSol() || rphiz[2]>GetMaxZSol() || rphiz[0]>GetMaxRSol()) {for (int i=3;i--;) b[i]=0; return;}
 226   b[0] = b[1] = b[2] = 0;
 227   FieldCylSol(rphiz,b);
 228 }
 229
 230 //__________________________________________________________________________________________________
 231 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz)
 232 {
 233   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 234   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 235   Double_t psiPLUSphi = TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]) + rphiz[1];
 236   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(psiPLUSphi);
 237   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(psiPLUSphi);
 238   bxyz[2] = brphiz[2];
 239   //
 240 }
 241
 242 //__________________________________________________________________________________________________
 243 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCartB(const Double_t* xyz, const Double_t *brphiz, Double_t *bxyz)
 244 {
 245   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cart.system
 246   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
 247   Double_t phiPLUSpsi = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]) +  TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]);
 248   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(phiPLUSpsi);
 249   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(phiPLUSpsi);
 250   bxyz[2] = brphiz[2];
 251   //
 252 }
 253
 254 //__________________________________________________________________________________________________
 255 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCartB(const Double_t *xyz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
 256 {
 257   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, poin is in cart.system
 258   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 259   Double_t psiMINphi = TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 260   //
 261   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 262   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 263   brphiz[2] = bxyz[2];
 264   //
 265 }
 266
 267 //__________________________________________________________________________________________________
 268 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
 269 {
 270   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
 271   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
 272   Double_t psiMINphi =  TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - rphiz[1];
 273   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
 274   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
 275   brphiz[2] = bxyz[2];
 276   //
 277 }
 278
 279 //__________________________________________________________________________________________________
 280 inline void AliMagWrapCheb::CartToCyl(const Double_t *xyz, Double_t *rphiz)
 281 {
 282   rphiz[0] = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
 283   rphiz[1] = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
 284   rphiz[2] = xyz[2];
 285 }
 286
 287 //__________________________________________________________________________________________________
 288 inline void AliMagWrapCheb::CylToCart(const Double_t *rphiz, Double_t *xyz)
 289 {
 290   xyz[0] = rphiz[0]*TMath::Cos(rphiz[1]);
 291   xyz[1] = rphiz[0]*TMath::Sin(rphiz[1]);
 292   xyz[2] = rphiz[2];
 293 }
 294
 295 #endif