src/gromacs/gmxana/powerspect.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2010,2011,2013,2014,2015 by the GROMACS development team.
   5  * Copyright (c) 2017,2018,2019,2020, by the GROMACS development team, led by
   6  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   7  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   8  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   9  *
  10  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  12  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  13  * of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with GROMACS; if not, see
  22  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  23  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  24  *
  25  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  26  * consider that scientific software is very special. Version
  27  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  28  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  29  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  30  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  31  * official version at http://www.gromacs.org.
  32  *
  33  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  34  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  35  */
  36
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "powerspect.h"
  40
  41 #include "gromacs/fft/fft.h"
  42 #include "gromacs/gmxana/interf.h"
  43 #include "gromacs/utility/arrayref.h"
  44 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  45 #include "gromacs/utility/futil.h"
  46 #include "gromacs/utility/real.h"
  47 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  48
  49 static void addtoavgenergy(t_complex* list, real* result, int size, int tsteps)
  50 {
  51     int i;
  52     for (i = 0; i < size; i++)
  53     {
  54         result[i] += cabs2(list[i]) / tsteps;
  55     }
  56 }
  57
  58
  59 void powerspectavg(real*** intftab, int tsteps, int xbins, int ybins, gmx::ArrayRef<const std::string> outfiles)
  60 {
  61     /*Fourier plans and output;*/
  62     gmx_fft_t  fftp;
  63     t_complex* ftspect1; /* Spatial FFT of interface for each time frame and interface ftint[time,xycoord][0], ftintf[time,xycoord][1] for interface 1 and 2                 respectively */
  64     t_complex* ftspect2;
  65     real*      pspectavg1; /*power -spectrum 1st interface*/
  66     real*      pspectavg2; /* -------------- 2nd interface*/
  67     real*      temp;
  68     FILE *     datfile1, *datfile2; /*data-files with interface data*/
  69     int        n;                   /*time index*/
  70     int        fy  = ybins / 2 + 1; /* number of (symmetric) fourier y elements; */
  71     int        rfl = xbins * fy;    /*length of real - DFT == Symmetric 2D matrix*/
  72
  73     /*Prepare data structures for FFT, with time averaging of power spectrum*/
  74     if (gmx_fft_init_2d_real(&fftp, xbins, ybins, GMX_FFT_FLAG_NONE) != 0)
  75     {
  76         gmx_fatal(FARGS, "Error allocating FFT");
  77     }
  78
  79     /*Initialize arrays*/
  80     snew(ftspect1, rfl);
  81     snew(ftspect2, rfl);
  82     snew(temp, rfl);
  83     snew(pspectavg1, rfl);
  84     snew(pspectavg2, rfl);
  85
  86     /*Fouriertransform directly (no normalization or anything)*/
  87     /*NB! Check carefully indexes here*/
  88
  89     for (n = 0; n < tsteps; n++)
  90     {
  91         gmx_fft_2d_real(fftp, GMX_FFT_REAL_TO_COMPLEX, intftab[0][n], ftspect1);
  92         gmx_fft_2d_real(fftp, GMX_FFT_REAL_TO_COMPLEX, intftab[1][n], ftspect2);
  93
  94         /*Add to average for interface 1 here*/
  95         addtoavgenergy(ftspect1, pspectavg1, rfl, tsteps);
  96         /*Add to average for interface 2 here*/
  97         addtoavgenergy(ftspect2, pspectavg2, rfl, tsteps);
  98     }
  99     /*Print out average energy-spectrum to outfiles[0] and outfiles[1];*/
 100
 101     datfile1 = gmx_ffopen(outfiles[0], "w");
 102     datfile2 = gmx_ffopen(outfiles[1], "w");
 103
 104     /*Filling dat files with spectral data*/
 105     fprintf(datfile1, "%s\n", "kx\t ky\t\tPower(kx,ky)");
 106     fprintf(datfile2, "%s\n", "kx\t ky\t\tPower(kx,ky)");
 107     for (n = 0; n < rfl; n++)
 108     {
 109         fprintf(datfile1, "%d\t%d\t %8.6f\n", (n / fy), (n % fy), pspectavg1[n]);
 110         fprintf(datfile2, "%d\t%d\t %8.6f\n", (n / fy), (n % fy), pspectavg2[n]);
 111     }
 112     gmx_ffclose(datfile1);
 113     gmx_ffclose(datfile2);
 114
 115     sfree(ftspect1);
 116     sfree(ftspect2);
 117 }
 118
 119 void powerspectavg_intf(t_interf*** if1, t_interf*** if2, int t, int xb, int yb, gmx::ArrayRef<const std::string> outfiles)
 120 {
 121     real*** surf;
 122
 123     int xy = xb * yb;
 124     int i, n;
 125
 126     snew(surf, 2);
 127     snew(surf[0], t);
 128     snew(surf[1], t);
 129     for (n = 0; n < t; n++)
 130     {
 131         snew(surf[0][n], xy);
 132         snew(surf[1][n], xy);
 133         for (i = 0; i < xy; i++)
 134         {
 135             surf[0][n][i] = if1[n][i]->Z;
 136             surf[1][n][i] = if2[n][i]->Z;
 137         }
 138     }
 139     powerspectavg(surf, t, xb, yb, outfiles);
 140 }