Number of sigma pedestal cut increased to 4
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 "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      GetNParamsTPCRatInt()                        const {return fNParamsTPCRat;}
67   Int_t      GetNSegZTPCRatInt()                          const {return fNZSegTPCRat;}
68   //
69   Int_t      GetNParamsDip()                              const {return fNParamsDip;}
70   Int_t      GetNSegZDip()                                const {return fNZSegDip;}
71   //
72   Float_t    GetMaxZ()                                    const {return GetMaxZSol();}
73   Float_t    GetMinZ()                                    const {return fParamsDip ? GetMinZDip() : GetMinZSol();}
74   //
75   Float_t    GetMinZSol()                                 const {return fMinZSol;}
76   Float_t    GetMaxZSol()                                 const {return fMaxZSol;}
77   Float_t    GetMaxRSol()                                 const {return fMaxRSol;}
78   //
79   Float_t    GetMinZDip()                                 const {return fMinZDip;}
80   Float_t    GetMaxZDip()                                 const {return fMaxZDip;}
81   //
82   Float_t    GetMinZTPCInt()                              const {return fMinZTPC;}
83   Float_t    GetMaxZTPCInt()                              const {return fMaxZTPC;}
84   Float_t    GetMaxRTPCInt()                              const {return fMaxRTPC;}
85   //
86   Float_t    GetMinZTPCRatInt()                           const {return fMinZTPCRat;}
87   Float_t    GetMaxZTPCRatInt()                           const {return fMaxZTPCRat;}
88   Float_t    GetMaxRTPCRatInt()                           const {return fMaxRTPCRat;}
89   //
90   AliCheb3D* GetParamSol(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsSol->UncheckedAt(ipar);}
91   AliCheb3D* GetParamTPCRatInt(Int_t ipar)                const {return (AliCheb3D*)fParamsTPCRat->UncheckedAt(ipar);}
92   AliCheb3D* GetParamTPCInt(Int_t ipar)                   const {return (AliCheb3D*)fParamsTPC->UncheckedAt(ipar);}
93   AliCheb3D* GetParamDip(Int_t ipar)                      const {return (AliCheb3D*)fParamsDip->UncheckedAt(ipar);}
94   //
95   virtual void Print(Option_t * = "")                     const;
96   //
97   virtual void Field(const Double_t *xyz, Double_t *b)    const;
98   Double_t     GetBz(const Double_t *xyz)                 const;
99   //
100   void FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t  *b)      const;  
101   void GetTPCInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)        const;
102   void GetTPCIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b)   const;
103   void GetTPCRatInt(const Double_t *xyz, Double_t *b)     const;
104   void GetTPCRatIntCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const;
105   //
106   Int_t       FindSolSegment(const Double_t *xyz)         const; 
107   Int_t       FindTPCSegment(const Double_t *xyz)         const; 
108   Int_t       FindTPCRatSegment(const Double_t *xyz)      const; 
109   Int_t       FindDipSegment(const Double_t *xyz)         const; 
110   static void CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
111   static void CylToCartCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz);
112   static void CartToCylCartB(const Double_t *xyz,  const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
113   static void CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz,  Double_t *brphiz);
114   static void CartToCyl(const Double_t *xyz,  Double_t *rphiz);
115   static void CylToCart(const Double_t *rphiz,Double_t *xyz);
116   //
117 #ifdef  _INC_CREATION_ALICHEB3D_                          // see AliCheb3D.h for explanation
118   void         LoadData(const char* inpfile);
119   //
120   AliMagWrapCheb(const char* inputFile);
121   void       SaveData(const char* outfile)                const;
122   Int_t      SegmentDimension(Float_t** seg,const TObjArray* par,int npar, int dim, 
123                               Float_t xmn,Float_t xmx,Float_t ymn,Float_t ymx,Float_t zmn,Float_t zmx);
124   //
125   void       AddParamSol(const AliCheb3D* param);
126   void       AddParamTPCInt(const AliCheb3D* param);
127   void       AddParamTPCRatInt(const AliCheb3D* param);
128   void       AddParamDip(const AliCheb3D* param);
129   void       BuildTable(Int_t npar,TObjArray *parArr, Int_t &nZSeg, Int_t &nYSeg, Int_t &nXSeg,
130                         Float_t &minZ,Float_t &maxZ,Float_t **segZ,Float_t **segY,Float_t **segX,
131                         Int_t **begSegY,Int_t **nSegY,Int_t **begSegX,Int_t **nSegX,Int_t **segID);
132   void       BuildTableSol();
133   void       BuildTableDip();
134   void       BuildTableTPCInt();
135   void       BuildTableTPCRatInt();
136   void       ResetTPCInt();
137   void       ResetTPCRatInt();
138   //
139   //
140 #endif
141   //
142  protected:
143   void     FieldCylSol(const Double_t *rphiz, Double_t *b)    const;
144   Double_t FieldCylSolBz(const Double_t *rphiz)               const;
145   //
146  protected:
147   //
148   Int_t      fNParamsSol;            // Total number of parameterization pieces for solenoid 
149   Int_t      fNZSegSol;              // number of distinct Z segments in Solenoid
150   Int_t      fNPSegSol;              // number of distinct P segments in Solenoid
151   Int_t      fNRSegSol;              // number of distinct R segments in Solenoid
152   Float_t*   fSegZSol;               //[fNZSegSol] coordinates of distinct Z segments in Solenoid
153   Float_t*   fSegPSol;               //[fNPSegSol] coordinated of P segments for each Zsegment in Solenoid
154   Float_t*   fSegRSol;               //[fNRSegSol] coordinated of R segments for each Psegment in Solenoid
155   Int_t*     fBegSegPSol;            //[fNPSegSol] beginning of P segments array for each Z segment
156   Int_t*     fNSegPSol;              //[fNZSegSol] number of P segments for each Z segment
157   Int_t*     fBegSegRSol;            //[fNPSegSol] beginning of R segments array for each P segment
158   Int_t*     fNSegRSol;              //[fNPSegSol] number of R segments for each P segment
159   Int_t*     fSegIDSol;              //[fNRSegSol] ID of the solenoid parameterization for given RPZ segment
160   Float_t    fMinZSol;               // Min Z of Solenoid parameterization
161   Float_t    fMaxZSol;               // Max Z of Solenoid parameterization
162   TObjArray* fParamsSol;             // Parameterization pieces for Solenoid field
163   Float_t    fMaxRSol;               // max raduis for Solenoid field
164   //
165   Int_t      fNParamsTPC;            // Total number of parameterization pieces for TPCint 
166   Int_t      fNZSegTPC;              // number of distinct Z segments in TPCint
167   Int_t      fNPSegTPC;              // number of distinct P segments in TPCint
168   Int_t      fNRSegTPC;              // number of distinct R segments in TPCint
169   Float_t*   fSegZTPC;               //[fNZSegTPC] coordinates of distinct Z segments in TPCint
170   Float_t*   fSegPTPC;               //[fNPSegTPC] coordinated of P segments for each Zsegment in TPCint
171   Float_t*   fSegRTPC;               //[fNRSegTPC] coordinated of R segments for each Psegment in TPCint
172   Int_t*     fBegSegPTPC;            //[fNPSegTPC] beginning of P segments array for each Z segment
173   Int_t*     fNSegPTPC;              //[fNZSegTPC] number of P segments for each Z segment
174   Int_t*     fBegSegRTPC;            //[fNPSegTPC] beginning of R segments array for each P segment
175   Int_t*     fNSegRTPC;              //[fNPSegTPC] number of R segments for each P segment
176   Int_t*     fSegIDTPC;              //[fNRSegTPC] ID of the TPCint parameterization for given RPZ segment
177   Float_t    fMinZTPC;               // Min Z of TPCint parameterization
178   Float_t    fMaxZTPC;               // Max Z of TPCint parameterization
179   TObjArray* fParamsTPC;             // Parameterization pieces for TPCint field
180   Float_t    fMaxRTPC;               // max raduis for Solenoid field integral in TPC
181   //
182   Int_t      fNParamsTPCRat;         // Total number of parameterization pieces for tr.field to Bz integrals in TPC region 
183   Int_t      fNZSegTPCRat;           // number of distinct Z segments in TpcRatInt
184   Int_t      fNPSegTPCRat;           // number of distinct P segments in TpcRatInt
185   Int_t      fNRSegTPCRat;           // number of distinct R segments in TpcRatInt
186   Float_t*   fSegZTPCRat;            //[fNZSegTPCRat] coordinates of distinct Z segments in TpcRatInt
187   Float_t*   fSegPTPCRat;            //[fNPSegTPCRat] coordinated of P segments for each Zsegment in TpcRatInt
188   Float_t*   fSegRTPCRat;            //[fNRSegTPCRat] coordinated of R segments for each Psegment in TpcRatInt
189   Int_t*     fBegSegPTPCRat;         //[fNPSegTPCRat] beginning of P segments array for each Z segment
190   Int_t*     fNSegPTPCRat;           //[fNZSegTPCRat] number of P segments for each Z segment
191   Int_t*     fBegSegRTPCRat;         //[fNPSegTPCRat] beginning of R segments array for each P segment
192   Int_t*     fNSegRTPCRat;           //[fNPSegTPCRat] number of R segments for each P segment
193   Int_t*     fSegIDTPCRat;           //[fNRSegTPCRat] ID of the TpcRatInt parameterization for given RPZ segment
194   Float_t    fMinZTPCRat;            // Min Z of TpcRatInt parameterization
195   Float_t    fMaxZTPCRat;            // Max Z of TpcRatInt parameterization
196   TObjArray* fParamsTPCRat;          // Parameterization pieces for TpcRatInt field
197   Float_t    fMaxRTPCRat;            // max raduis for Solenoid field ratios integral in TPC 
198   //
199   Int_t      fNParamsDip;            // Total number of parameterization pieces for dipole 
200   Int_t      fNZSegDip;              // number of distinct Z segments in Dipole
201   Int_t      fNYSegDip;              // number of distinct Y segments in Dipole
202   Int_t      fNXSegDip;              // number of distinct X segments in Dipole
203   Float_t*   fSegZDip;               //[fNZSegDip] coordinates of distinct Z segments in Dipole
204   Float_t*   fSegYDip;               //[fNYSegDip] coordinated of Y segments for each Zsegment in Dipole
205   Float_t*   fSegXDip;               //[fNXSegDip] coordinated of X segments for each Ysegment in Dipole
206   Int_t*     fBegSegYDip;            //[fNZSegDip] beginning of Y segments array for each Z segment
207   Int_t*     fNSegYDip;              //[fNZSegDip] number of Y segments for each Z segment
208   Int_t*     fBegSegXDip;            //[fNYSegDip] beginning of X segments array for each Y segment
209   Int_t*     fNSegXDip;              //[fNYSegDip] number of X segments for each Y segment
210   Int_t*     fSegIDDip;              //[fNXSegDip] ID of the dipole parameterization for given XYZ segment
211   Float_t    fMinZDip;               // Min Z of Dipole parameterization
212   Float_t    fMaxZDip;               // Max Z of Dipole parameterization
213   TObjArray* fParamsDip;             // Parameterization pieces for Dipole field
214   //
215   ClassDef(AliMagWrapCheb,7)         // Wrapper class for the set of Chebishev parameterizations of Alice mag.field
216   //
217  };
218
219
220 //__________________________________________________________________________________________
221 inline void AliMagWrapCheb::FieldCyl(const Double_t *rphiz, Double_t *b) const
222 {
223   // compute field in Cylindircal coordinates
224   //  if (rphiz[2]<GetMinZSol() || rphiz[2]>GetMaxZSol() || rphiz[0]>GetMaxRSol()) {for (int i=3;i--;) b[i]=0; return;}
225   b[0] = b[1] = b[2] = 0;
226   FieldCylSol(rphiz,b);
227 }
228
229 //__________________________________________________________________________________________________
230 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *brphiz,Double_t *bxyz)
231 {
232   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
233   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
234   Double_t psiPLUSphi = TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]) + rphiz[1];
235   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(psiPLUSphi);
236   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(psiPLUSphi);
237   bxyz[2] = brphiz[2];
238   //
239 }
240
241 //__________________________________________________________________________________________________
242 inline void AliMagWrapCheb::CylToCartCartB(const Double_t* xyz, const Double_t *brphiz, Double_t *bxyz)
243 {
244   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cart.system
245   Double_t btr = TMath::Sqrt(brphiz[0]*brphiz[0]+brphiz[1]*brphiz[1]);
246   Double_t phiPLUSpsi = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]) +  TMath::ATan2(brphiz[1],brphiz[0]);
247   bxyz[0] = btr*TMath::Cos(phiPLUSpsi);
248   bxyz[1] = btr*TMath::Sin(phiPLUSpsi);
249   bxyz[2] = brphiz[2];
250   //
251 }
252
253 //__________________________________________________________________________________________________
254 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCartB(const Double_t *xyz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
255 {
256   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, poin is in cart.system
257   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
258   Double_t psiMINphi = TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
259   //
260   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
261   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
262   brphiz[2] = bxyz[2];
263   //
264 }
265
266 //__________________________________________________________________________________________________
267 inline void AliMagWrapCheb::CartToCylCylB(const Double_t *rphiz, const Double_t *bxyz, Double_t *brphiz)
268 {
269   // convert field in cylindrical coordinates to cartesian system, point is in cyl.system
270   Double_t btr = TMath::Sqrt(bxyz[0]*bxyz[0]+bxyz[1]*bxyz[1]);
271   Double_t psiMINphi =  TMath::ATan2(bxyz[1],bxyz[0]) - rphiz[1];
272   brphiz[0] = btr*TMath::Cos(psiMINphi);
273   brphiz[1] = btr*TMath::Sin(psiMINphi);
274   brphiz[2] = bxyz[2];
275   //
276 }
277
278 //__________________________________________________________________________________________________
279 inline void AliMagWrapCheb::CartToCyl(const Double_t *xyz, Double_t *rphiz)
280 {
281   rphiz[0] = TMath::Sqrt(xyz[0]*xyz[0]+xyz[1]*xyz[1]);
282   rphiz[1] = TMath::ATan2(xyz[1],xyz[0]);
283   rphiz[2] = xyz[2];
284 }
285
286 //__________________________________________________________________________________________________
287 inline void AliMagWrapCheb::CylToCart(const Double_t *rphiz, Double_t *xyz)
288 {
289   xyz[0] = rphiz[0]*TMath::Cos(rphiz[1]);
290   xyz[1] = rphiz[0]*TMath::Sin(rphiz[1]);
291   xyz[2] = rphiz[2];
292 }
293
294 #endif