src/gromacs/gmxana/gmx_hydorder.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2010,2011,2012,2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <math.h>
  41 #include <string.h>
  42
  43 #include "typedefs.h"
  44 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  45 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  46 #include "macros.h"
  47 #include "gstat.h"
  48 #include "vec.h"
  49 #include "xvgr.h"
  50 #include "pbc.h"
  51 #include "gromacs/utility/futil.h"
  52 #include "index.h"
  53 #include "gromacs/fileio/tpxio.h"
  54 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  55 #include "gromacs/fileio/matio.h"
  56 #include "binsearch.h"
  57 #include "powerspect.h"
  58
  59 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  60
  61 /* Print name of first atom in all groups in index file */
  62 static void print_types(atom_id index[], atom_id a[], int ngrps,
  63                         char *groups[], t_topology *top)
  64 {
  65     int i;
  66
  67     fprintf(stderr, "Using following groups: \n");
  68     for (i = 0; i < ngrps; i++)
  69     {
  70         fprintf(stderr, "Groupname: %s First atomname: %s First atomnr %u\n",
  71                 groups[i], *(top->atoms.atomname[a[index[i]]]), a[index[i]]);
  72     }
  73     fprintf(stderr, "\n");
  74 }
  75
  76 static void check_length(real length, int a, int b)
  77 {
  78     if (length > 0.3)
  79     {
  80         fprintf(stderr, "WARNING: distance between atoms %d and "
  81                 "%d > 0.3 nm (%f). Index file might be corrupt.\n",
  82                 a, b, length);
  83     }
  84 }
  85
  86 static void find_tetra_order_grid(t_topology top, int ePBC,
  87                                   int natoms, matrix box,
  88                                   rvec x[], int maxidx, atom_id index[],
  89                                   real *sgmean, real *skmean,
  90                                   int nslicex, int nslicey, int nslicez,
  91                                   real ***sggrid, real ***skgrid)
  92 {
  93     int         ix, jx, i, j, k, l, n, *nn[4];
  94     rvec        dx, rj, rk, urk, urj;
  95     real        cost, cost2, *sgmol, *skmol, rmean, rmean2, r2, box2, *r_nn[4];
  96     t_pbc       pbc;
  97     int         slindex_x, slindex_y, slindex_z;
  98     int      ***sl_count;
  99     real        onethird = 1.0/3.0;
 100     gmx_rmpbc_t gpbc;
 101
 102     /*  dmat = init_mat(maxidx, FALSE); */
 103
 104     box2 = box[XX][XX] * box[XX][XX];
 105
 106     /* Initialize expanded sl_count array */
 107     snew(sl_count, nslicex);
 108     for (i = 0; i < nslicex; i++)
 109     {
 110         snew(sl_count[i], nslicey);
 111         for (j = 0; j < nslicey; j++)
 112         {
 113             snew(sl_count[i][j], nslicez);
 114         }
 115     }
 116
 117
 118     for (i = 0; (i < 4); i++)
 119     {
 120         snew(r_nn[i], natoms);
 121         snew(nn[i], natoms);
 122
 123         for (j = 0; (j < natoms); j++)
 124         {
 125             r_nn[i][j] = box2;
 126         }
 127     }
 128
 129     snew(sgmol, maxidx);
 130     snew(skmol, maxidx);
 131
 132     /* Must init pbc every step because of pressure coupling */
 133     set_pbc(&pbc, ePBC, box);
 134     gpbc = gmx_rmpbc_init(&top.idef, ePBC, natoms);
 135     gmx_rmpbc(gpbc, natoms, box, x);
 136
 137     *sgmean = 0.0;
 138     *skmean = 0.0;
 139     l       = 0;
 140     for (i = 0; (i < maxidx); i++)
 141     {   /* loop over index file */
 142         ix = index[i];
 143         for (j = 0; (j < maxidx); j++)
 144         {
 145
 146             if (i == j)
 147             {
 148                 continue;
 149             }
 150
 151             jx = index[j];
 152
 153             pbc_dx(&pbc, x[ix], x[jx], dx);
 154             r2 = iprod(dx, dx);
 155
 156             /* set_mat_entry(dmat,i,j,r2); */
 157
 158             /* determine the nearest neighbours */
 159             if (r2 < r_nn[0][i])
 160             {
 161                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 162                 r_nn[2][i] = r_nn[1][i]; nn[2][i] = nn[1][i];
 163                 r_nn[1][i] = r_nn[0][i]; nn[1][i] = nn[0][i];
 164                 r_nn[0][i] = r2;         nn[0][i] = j;
 165             }
 166             else if (r2 < r_nn[1][i])
 167             {
 168                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 169                 r_nn[2][i] = r_nn[1][i]; nn[2][i] = nn[1][i];
 170                 r_nn[1][i] = r2;         nn[1][i] = j;
 171             }
 172             else if (r2 < r_nn[2][i])
 173             {
 174                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 175                 r_nn[2][i] = r2;         nn[2][i] = j;
 176             }
 177             else if (r2 < r_nn[3][i])
 178             {
 179                 r_nn[3][i] = r2;         nn[3][i] = j;
 180             }
 181         }
 182
 183
 184         /* calculate mean distance between nearest neighbours */
 185         rmean = 0;
 186         for (j = 0; (j < 4); j++)
 187         {
 188             r_nn[j][i] = sqrt(r_nn[j][i]);
 189             rmean     += r_nn[j][i];
 190         }
 191         rmean /= 4;
 192
 193         n        = 0;
 194         sgmol[i] = 0.0;
 195         skmol[i] = 0.0;
 196
 197         /* Chau1998a eqn 3 */
 198         /* angular part tetrahedrality order parameter per atom */
 199         for (j = 0; (j < 3); j++)
 200         {
 201             for (k = j+1; (k < 4); k++)
 202             {
 203                 pbc_dx(&pbc, x[ix], x[index[nn[k][i]]], rk);
 204                 pbc_dx(&pbc, x[ix], x[index[nn[j][i]]], rj);
 205
 206                 unitv(rk, urk);
 207                 unitv(rj, urj);
 208
 209                 cost  = iprod(urk, urj) + onethird;
 210                 cost2 = cost * cost;
 211
 212                 sgmol[i] += cost2;
 213                 l++;
 214                 n++;
 215             }
 216         }
 217         /* normalize sgmol between 0.0 and 1.0 */
 218         sgmol[i] = 3*sgmol[i]/32;
 219         *sgmean += sgmol[i];
 220
 221         /* distance part tetrahedrality order parameter per atom */
 222         rmean2 = 4 * 3 * rmean * rmean;
 223         for (j = 0; (j < 4); j++)
 224         {
 225             skmol[i] += (rmean - r_nn[j][i]) * (rmean - r_nn[j][i]) / rmean2;
 226             /*      printf("%d %f (%f %f %f %f) \n",
 227                     i, skmol[i], rmean, rmean2, r_nn[j][i], (rmean - r_nn[j][i]) );
 228              */
 229         }
 230
 231         *skmean += skmol[i];
 232
 233         /* Compute sliced stuff in x y z*/
 234         slindex_x = gmx_nint((1+x[i][XX]/box[XX][XX])*nslicex) % nslicex;
 235         slindex_y = gmx_nint((1+x[i][YY]/box[YY][YY])*nslicey) % nslicey;
 236         slindex_z = gmx_nint((1+x[i][ZZ]/box[ZZ][ZZ])*nslicez) % nslicez;
 237         sggrid[slindex_x][slindex_y][slindex_z] += sgmol[i];
 238         skgrid[slindex_x][slindex_y][slindex_z] += skmol[i];
 239         (sl_count[slindex_x][slindex_y][slindex_z])++;
 240     } /* loop over entries in index file */
 241
 242     *sgmean /= maxidx;
 243     *skmean /= maxidx;
 244
 245     for (i = 0; (i < nslicex); i++)
 246     {
 247         for (j = 0; j < nslicey; j++)
 248         {
 249             for (k = 0; k < nslicez; k++)
 250             {
 251                 if (sl_count[i][j][k] > 0)
 252                 {
 253                     sggrid[i][j][k] /= sl_count[i][j][k];
 254                     skgrid[i][j][k] /= sl_count[i][j][k];
 255                 }
 256             }
 257         }
 258     }
 259
 260     sfree(sl_count);
 261     sfree(sgmol);
 262     sfree(skmol);
 263     for (i = 0; (i < 4); i++)
 264     {
 265         sfree(r_nn[i]);
 266         sfree(nn[i]);
 267     }
 268 }
 269
 270 /*Determines interface from tetrahedral order parameter in box with specified binwidth.  */
 271 /*Outputs interface positions(bins), the number of timeframes, and the number of surface-mesh points in xy*/
 272
 273 static void calc_tetra_order_interface(const char *fnNDX, const char *fnTPS, const char *fnTRX, real binw, int tblock,
 274                                        int *nframes,  int *nslicex, int *nslicey,
 275                                        real sgang1, real sgang2, real ****intfpos,
 276                                        output_env_t oenv)
 277 {
 278     FILE         *fpsg   = NULL, *fpsk = NULL;
 279     char         *sgslfn = "sg_ang_mesh";  /* Hardcoded filenames for debugging*/
 280     char         *skslfn = "sk_dist_mesh";
 281     t_topology    top;
 282     int           ePBC;
 283     char          title[STRLEN], subtitle[STRLEN];
 284     t_trxstatus  *status;
 285     int           natoms;
 286     real          t;
 287     rvec         *xtop, *x;
 288     matrix        box;
 289     real          sg, sk, sgintf, pos;
 290     atom_id     **index   = NULL;
 291     char        **grpname = NULL;
 292     int           i, j, k, n, *isize, ng, nslicez, framenr;
 293     real       ***sg_grid = NULL, ***sk_grid = NULL, ***sg_fravg = NULL, ***sk_fravg = NULL, ****sk_4d = NULL, ****sg_4d = NULL;
 294     int          *perm;
 295     int           ndx1, ndx2;
 296     int           bins;
 297     const real    onehalf = 1.0/2.0;
 298     /* real   ***intfpos[2]; pointers to arrays of two interface positions zcoord(framenr,xbin,ybin): intfpos[interface_index][t][nslicey*x+y]
 299      * i.e 1D Row-major order in (t,x,y) */
 300
 301
 302     read_tps_conf(fnTPS, title, &top, &ePBC, &xtop, NULL, box, FALSE);
 303
 304     *nslicex = (int)(box[XX][XX]/binw + onehalf); /*Calculate slicenr from binwidth*/
 305     *nslicey = (int)(box[YY][YY]/binw + onehalf);
 306     nslicez  = (int)(box[ZZ][ZZ]/binw +  onehalf);
 307
 308
 309
 310     ng = 1;
 311     /* get index groups */
 312     printf("Select the group that contains the atoms you want to use for the tetrahedrality order parameter calculation:\n");
 313     snew(grpname, ng);
 314     snew(index, ng);
 315     snew(isize, ng);
 316     get_index(&top.atoms, fnNDX, ng, isize, index, grpname);
 317
 318     /* Analyze trajectory */
 319     natoms = read_first_x(oenv, &status, fnTRX, &t, &x, box);
 320     if (natoms > top.atoms.nr)
 321     {
 322         gmx_fatal(FARGS, "Topology (%d atoms) does not match trajectory (%d atoms)",
 323                   top.atoms.nr, natoms);
 324     }
 325     check_index(NULL, ng, index[0], NULL, natoms);
 326
 327
 328     /*Prepare structures for temporary storage of frame info*/
 329     snew(sg_grid, *nslicex);
 330     snew(sk_grid, *nslicex);
 331     for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 332     {
 333         snew(sg_grid[i], *nslicey);
 334         snew(sk_grid[i], *nslicey);
 335         for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 336         {
 337             snew(sg_grid[i][j], nslicez);
 338             snew(sk_grid[i][j], nslicez);
 339         }
 340     }
 341
 342     sg_4d    = NULL;
 343     sk_4d    = NULL;
 344     *nframes = 0;
 345     framenr  = 0;
 346
 347 /* Loop over frames*/
 348     do
 349     {
 350         /*Initialize box meshes (temporary storage for each tblock frame -reinitialise every tblock steps */
 351         if (framenr%tblock == 0)
 352         {
 353             srenew(sk_4d, *nframes+1);
 354             srenew(sg_4d, *nframes+1);
 355             snew(sg_fravg, *nslicex);
 356             snew(sk_fravg, *nslicex);
 357             for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 358             {
 359                 snew(sg_fravg[i], *nslicey);
 360                 snew(sk_fravg[i], *nslicey);
 361                 for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 362                 {
 363                     snew(sg_fravg[i][j], nslicez);
 364                     snew(sk_fravg[i][j], nslicez);
 365                 }
 366             }
 367         }
 368
 369         find_tetra_order_grid(top, ePBC, natoms, box, x, isize[0], index[0],
 370                               &sg, &sk, *nslicex, *nslicey, nslicez, sg_grid, sk_grid);
 371         for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 372         {
 373             for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 374             {
 375                 for (k = 0; k < nslicez; k++)
 376                 {
 377                     sk_fravg[i][j][k] += sk_grid[i][j][k]/tblock;
 378                     sg_fravg[i][j][k] += sg_grid[i][j][k]/tblock;
 379                 }
 380             }
 381         }
 382
 383         framenr++;
 384
 385         if (framenr%tblock == 0)
 386         {
 387             sk_4d[*nframes] = sk_fravg;
 388             sg_4d[*nframes] = sg_fravg;
 389             (*nframes)++;
 390         }
 391
 392     }
 393     while (read_next_x(oenv, status, &t, x, box));
 394     close_trj(status);
 395
 396     sfree(grpname);
 397     sfree(index);
 398     sfree(isize);
 399
 400     /*Debugging for printing out the entire order parameter meshes.*/
 401     if (debug)
 402     {
 403         fpsg = xvgropen(sgslfn, "S\\sg\\N Angle Order Parameter / Meshpoint", "(nm)", "S\\sg\\N", oenv);
 404         fpsk = xvgropen(skslfn, "S\\sk\\N Distance Order Parameter / Meshpoint", "(nm)", "S\\sk\\N", oenv);
 405         for (n = 0; n < (*nframes); n++)
 406         {
 407             fprintf(fpsg, "%i\n", n);
 408             fprintf(fpsk, "%i\n", n);
 409             for (i = 0; (i < *nslicex); i++)
 410             {
 411                 for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 412                 {
 413                     for (k = 0; k < nslicez; k++)
 414                     {
 415                         fprintf(fpsg, "%4f  %4f  %4f  %8f\n", (i+0.5)*box[XX][XX]/(*nslicex), (j+0.5)*box[YY][YY]/(*nslicey), (k+0.5)*box[ZZ][ZZ]/nslicez, sg_4d[n][i][j][k]);
 416                         fprintf(fpsk, "%4f  %4f  %4f  %8f\n", (i+0.5)*box[XX][XX]/(*nslicex), (j+0.5)*box[YY][YY]/(*nslicey), (k+0.5)*box[ZZ][ZZ]/nslicez, sk_4d[n][i][j][k]);
 417                     }
 418                 }
 419             }
 420         }
 421         xvgrclose(fpsg);
 422         xvgrclose(fpsk);
 423     }
 424
 425
 426     /* Find positions of interface z by scanning orderparam for each frame and for each xy-mesh cylinder along z*/
 427
 428     /*Simple trial: assume interface is in the middle of -sgang1 and sgang2*/
 429     sgintf = 0.5*(sgang1+sgang2);
 430
 431
 432     /*Allocate memory for interface arrays; */
 433     snew((*intfpos), 2);
 434     snew((*intfpos)[0], *nframes);
 435     snew((*intfpos)[1], *nframes);
 436
 437     bins = (*nslicex)*(*nslicey);
 438
 439
 440     snew(perm, nslicez);  /*permutation array for sorting along normal coordinate*/
 441
 442
 443     for (n = 0; n < *nframes; n++)
 444     {
 445         snew((*intfpos)[0][n], bins);
 446         snew((*intfpos)[1][n], bins);
 447         for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 448         {
 449             for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 450             {
 451                 rangeArray(perm, nslicez); /*reset permutation array to identity*/
 452                 /*Binsearch returns 2 bin-numbers where the order param is  <= setpoint sgintf*/
 453                 ndx1 = start_binsearch(sg_4d[n][i][j], perm, 0, nslicez/2-1, sgintf, 1);
 454                 ndx2 = start_binsearch(sg_4d[n][i][j], perm, nslicez/2, nslicez-1, sgintf, -1);
 455                 /*Use linear interpolation to smooth out the interface position*/
 456
 457                 /*left interface (0)*/
 458                 /*if((sg_4d[n][i][j][perm[ndx1+1]]-sg_4d[n][i][j][perm[ndx1]])/sg_4d[n][i][j][perm[ndx1]] > 0.01){
 459                    pos=( (sgintf-sg_4d[n][i][j][perm[ndx1]])*perm[ndx1+1]+(sg_4d[n][i][j][perm[ndx1+1]]-sgintf)*perm[ndx1 ])*/
 460                 (*intfpos)[0][n][j+*nslicey*i] = (perm[ndx1]+onehalf)*binw;
 461                 /*right interface (1)*/
 462                 /*alpha=(sgintf-sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]])/(sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]+1]-sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]]);*/
 463                 /*(*intfpos)[1][n][j+*nslicey*i]=((1-alpha)*perm[ndx2]+alpha*(perm[ndx2]+1)+onehalf)*box[ZZ][ZZ]/nslicez;*/
 464                 (*intfpos)[1][n][j+*nslicey*i] = (perm[ndx2]+onehalf)*binw;
 465             }
 466         }
 467     }
 468
 469
 470     /*sfree(perm);*/
 471     sfree(sk_4d);
 472     sfree(sg_4d);
 473     /*sfree(sg_grid);*/
 474     /*sfree(sk_grid);*/
 475
 476
 477 }
 478
 479 static void writesurftoxpms(real ***surf, int tblocks, int xbins, int ybins, real bw, char **outfiles, int maplevels )
 480 {
 481
 482     char   numbuf[8];
 483     int    n, i, j;
 484     real **profile1, **profile2;
 485     real   max1, max2, min1, min2, *xticks, *yticks;
 486     t_rgb  lo = {1, 1, 1};
 487     t_rgb  hi = {0, 0, 0};
 488     FILE  *xpmfile1, *xpmfile2;
 489
 490 /*Prepare xpm structures for output*/
 491
 492 /*Allocate memory to tick's and matrices*/
 493     snew (xticks, xbins+1);
 494     snew (yticks, ybins+1);
 495
 496     profile1 = mk_matrix(xbins, ybins, FALSE);
 497     profile2 = mk_matrix(xbins, ybins, FALSE);
 498
 499     for (i = 0; i < xbins+1; i++)
 500     {
 501         xticks[i] += bw;
 502     }
 503     for (j = 0; j < ybins+1; j++)
 504     {
 505         yticks[j] += bw;
 506     }
 507
 508     xpmfile1 = gmx_ffopen(outfiles[0], "w");
 509     xpmfile2 = gmx_ffopen(outfiles[1], "w");
 510
 511     max1 = max2 = 0.0;
 512     min1 = min2 = 1000.00;
 513
 514     for (n = 0; n < tblocks; n++)
 515     {
 516         sprintf(numbuf, "%5d", n);
 517         /*Filling matrices for inclusion in xpm-files*/
 518         for (i = 0; i < xbins; i++)
 519         {
 520             for (j = 0; j < ybins; j++)
 521             {
 522                 profile1[i][j] = (surf[0][n][j+ybins*i]);
 523                 profile2[i][j] = (surf[1][n][j+ybins*i]);
 524                 /*Finding max and min values*/
 525                 if (profile1[i][j] > max1)
 526                 {
 527                     max1 = profile1[i][j];
 528                 }
 529                 if (profile1[i][j] < min1)
 530                 {
 531                     min1 = profile1[i][j];
 532                 }
 533                 if (profile2[i][j] > max2)
 534                 {
 535                     max2 = profile2[i][j];
 536                 }
 537                 if (profile2[i][j] < min2)
 538                 {
 539                     min2 = profile2[i][j];
 540                 }
 541             }
 542         }
 543
 544         write_xpm(xpmfile1, 3, numbuf, "Height", "x[nm]", "y[nm]", xbins, ybins, xticks, yticks, profile1, min1, max1, lo, hi, &maplevels);
 545         write_xpm(xpmfile2, 3, numbuf, "Height", "x[nm]", "y[nm]", xbins, ybins, xticks, yticks, profile2, min2, max2, lo, hi, &maplevels);
 546     }
 547
 548     gmx_ffclose(xpmfile1);
 549     gmx_ffclose(xpmfile2);
 550
 551
 552
 553     sfree(profile1);
 554     sfree(profile2);
 555     sfree(xticks);
 556     sfree(yticks);
 557 }
 558
 559
 560 static void writeraw(real ***surf, int tblocks, int xbins, int ybins, char **fnms)
 561 {
 562     FILE *raw1, *raw2;
 563     int   i, j, n;
 564
 565     raw1 = gmx_ffopen(fnms[0], "w");
 566     raw2 = gmx_ffopen(fnms[1], "w");
 567     fprintf(raw1, "#Legend\n#TBlock\n#Xbin Ybin Z t\n");
 568     fprintf(raw2, "#Legend\n#TBlock\n#Xbin Ybin Z t\n");
 569     for (n = 0; n < tblocks; n++)
 570     {
 571         fprintf(raw1, "%5d\n", n);
 572         fprintf(raw2, "%5d\n", n);
 573         for (i = 0; i < xbins; i++)
 574         {
 575             for (j = 0; j < ybins; j++)
 576             {
 577                 fprintf(raw1, "%i  %i  %8.5f\n", i, j, (surf[0][n][j+ybins*i]));
 578                 fprintf(raw2, "%i  %i  %8.5f\n", i, j, (surf[1][n][j+ybins*i]));
 579             }
 580         }
 581     }
 582
 583     gmx_ffclose(raw1);
 584     gmx_ffclose(raw2);
 585 }
 586
 587
 588
 589 int gmx_hydorder(int argc, char *argv[])
 590 {
 591     static const char *desc[] = {
 592         "[THISMODULE] computes the tetrahedrality order parameters around a ",
 593         "given atom. Both angle an distance order parameters are calculated. See",
 594         "P.-L. Chau and A.J. Hardwick, Mol. Phys., 93, (1998), 511-518.",
 595         "for more details.[PAR]"
 596         "[THISMODULE] calculates the order parameter in a 3d-mesh in the box, and",
 597         "with 2 phases in the box gives the user the option to define a 2D interface in time",
 598         "separating the faces by specifying parameters [TT]-sgang1[tt] and",
 599         "[TT]-sgang2[tt] (it is important to select these judiciously)."
 600     };
 601
 602     int                axis      = 0;
 603     static int         nsttblock = 1;
 604     static int         nlevels   = 100;
 605     static real        binwidth  = 1.0; /* binwidth in mesh           */
 606     static real        sg1       = 1;
 607     static real        sg2       = 1;   /* order parameters for bulk phases */
 608     static gmx_bool    bFourier  = FALSE;
 609     static gmx_bool    bRawOut   = FALSE;
 610     int                frames, xslices, yslices; /* Dimensions of interface arrays*/
 611     real            ***intfpos;                  /* Interface arrays (intfnr,t,xy) -potentially large */
 612     static char       *normal_axis[] = { NULL, "z", "x", "y", NULL };
 613
 614     t_pargs            pa[] = {
 615         { "-d",   FALSE, etENUM, {normal_axis},
 616           "Direction of the normal on the membrane" },
 617         { "-bw",  FALSE, etREAL, {&binwidth},
 618           "Binwidth of box mesh" },
 619         { "-sgang1", FALSE, etREAL, {&sg1},
 620           "tetrahedral angle parameter in Phase 1 (bulk)" },
 621         { "-sgang2", FALSE, etREAL, {&sg2},
 622           "tetrahedral angle parameter in Phase 2 (bulk)" },
 623         { "-tblock", FALSE, etINT, {&nsttblock},
 624           "Number of frames in one time-block average"},
 625         { "-nlevel", FALSE, etINT, {&nlevels},
 626           "Number of Height levels in 2D - XPixMaps"}
 627     };
 628
 629     t_filenm           fnm[] = {                      /* files for g_order    */
 630         { efTRX, "-f", NULL,  ffREAD },               /* trajectory file              */
 631         { efNDX, "-n", NULL,  ffREAD },               /* index file           */
 632         { efTPX, "-s", NULL,  ffREAD },               /* topology file                */
 633         { efXPM, "-o", "intf",  ffWRMULT},            /* XPM- surface maps      */
 634         { efOUT, "-or", "raw", ffOPTWRMULT },         /* xvgr output file           */
 635         { efOUT, "-Spect", "intfspect", ffOPTWRMULT}, /* Fourier spectrum interfaces */
 636     };
 637 #define NFILE asize(fnm)
 638
 639     /*Filenames*/
 640     const char  *ndxfnm, *tpsfnm, *trxfnm;
 641     char       **spectra, **intfn, **raw;
 642     int          nfspect, nfxpm, nfraw;
 643     output_env_t oenv;
 644
 645     if (!parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 646                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 647     {
 648         return 0;
 649     }
 650     bFourier = opt2bSet("-Spect", NFILE, fnm);
 651     bRawOut  = opt2bSet("-or", NFILE, fnm);
 652
 653     if (binwidth < 0.0)
 654     {
 655         gmx_fatal(FARGS, "Can not have binwidth < 0");
 656     }
 657
 658     ndxfnm = ftp2fn(efNDX, NFILE, fnm);
 659     tpsfnm = ftp2fn(efTPX, NFILE, fnm);
 660     trxfnm = ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm);
 661
 662     /* Calculate axis */
 663     if (strcmp(normal_axis[0], "x") == 0)
 664     {
 665         axis = XX;
 666     }
 667     else if (strcmp(normal_axis[0], "y") == 0)
 668     {
 669         axis = YY;
 670     }
 671     else if (strcmp(normal_axis[0], "z") == 0)
 672     {
 673         axis = ZZ;
 674     }
 675     else
 676     {
 677         gmx_fatal(FARGS, "Invalid axis, use x, y or z");
 678     }
 679
 680     switch (axis)
 681     {
 682         case 0:
 683             fprintf(stderr, "Taking x axis as normal to the membrane\n");
 684             break;
 685         case 1:
 686             fprintf(stderr, "Taking y axis as normal to the membrane\n");
 687             break;
 688         case 2:
 689             fprintf(stderr, "Taking z axis as normal to the membrane\n");
 690             break;
 691     }
 692
 693     /* tetraheder order parameter */
 694     /* If either of the options is set we compute both */
 695     nfxpm = opt2fns(&intfn, "-o", NFILE, fnm);
 696     if (nfxpm != 2)
 697     {
 698         gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfxpm);
 699     }
 700     calc_tetra_order_interface(ndxfnm, tpsfnm, trxfnm, binwidth, nsttblock, &frames, &xslices, &yslices, sg1, sg2, &intfpos, oenv);
 701     writesurftoxpms(intfpos, frames, xslices, yslices, binwidth, intfn, nlevels);
 702
 703     if (bFourier)
 704     {
 705         nfspect = opt2fns(&spectra, "-Spect", NFILE, fnm);
 706         if (nfspect != 2)
 707         {
 708             gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfspect);
 709         }
 710         powerspectavg(intfpos, frames, xslices, yslices, spectra);
 711     }
 712
 713     if (bRawOut)
 714     {
 715         nfraw = opt2fns(&raw, "-or", NFILE, fnm);
 716         if (nfraw != 2)
 717         {
 718             gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfraw);
 719         }
 720         writeraw(intfpos, frames, xslices, yslices, raw);
 721     }
 722
 723     return 0;
 724 }