src/tools/gmx_hydorder.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2001
   5  * BIOSON Research Institute, Dept. of Biophysical Chemistry
   6  * University of Groningen, The Netherlands
   7  * Copyright (c) 2012,2013, by the GROMACS development team, led by
   8  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   9  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
  10  * directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38
  39 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  40 #include <config.h>
  41 #endif
  42
  43 #include <math.h>
  44 #include <ctype.h>
  45
  46 #include "sysstuff.h"
  47 #include <string.h>
  48 #include "typedefs.h"
  49 #include "statutil.h"
  50 #include "smalloc.h"
  51 #include "macros.h"
  52 #include "gstat.h"
  53 #include "vec.h"
  54 #include "xvgr.h"
  55 #include "pbc.h"
  56 #include "copyrite.h"
  57 #include "futil.h"
  58 #include "statutil.h"
  59 #include "index.h"
  60 #include "tpxio.h"
  61 #include "matio.h"
  62 #include "binsearch.h"
  63 #include "powerspect.h"
  64 #include "gmx_ana.h"
  65
  66 /* Print name of first atom in all groups in index file */
  67 static void print_types(atom_id index[], atom_id a[], int ngrps,
  68                         char *groups[], t_topology *top)
  69 {
  70     int i;
  71
  72     fprintf(stderr, "Using following groups: \n");
  73     for (i = 0; i < ngrps; i++)
  74     {
  75         fprintf(stderr, "Groupname: %s First atomname: %s First atomnr %u\n",
  76                 groups[i], *(top->atoms.atomname[a[index[i]]]), a[index[i]]);
  77     }
  78     fprintf(stderr, "\n");
  79 }
  80
  81 static void check_length(real length, int a, int b)
  82 {
  83     if (length > 0.3)
  84     {
  85         fprintf(stderr, "WARNING: distance between atoms %d and "
  86                 "%d > 0.3 nm (%f). Index file might be corrupt.\n",
  87                 a, b, length);
  88     }
  89 }
  90
  91 static void find_tetra_order_grid(t_topology top, int ePBC,
  92                                   int natoms, matrix box,
  93                                   rvec x[], int maxidx, atom_id index[],
  94                                   real time, real *sgmean, real *skmean,
  95                                   int nslicex, int nslicey, int nslicez,
  96                                   real ***sggrid, real ***skgrid)
  97 {
  98     int         ix, jx, i, j, k, l, n, *nn[4];
  99     rvec        dx, rj, rk, urk, urj;
 100     real        cost, cost2, *sgmol, *skmol, rmean, rmean2, r2, box2, *r_nn[4];
 101     t_pbc       pbc;
 102     int         slindex_x, slindex_y, slindex_z;
 103     int      ***sl_count;
 104     real        onethird = 1.0/3.0;
 105     gmx_rmpbc_t gpbc;
 106
 107     /*  dmat = init_mat(maxidx, FALSE); */
 108
 109     box2 = box[XX][XX] * box[XX][XX];
 110
 111     /* Initialize expanded sl_count array */
 112     snew(sl_count, nslicex);
 113     for (i = 0; i < nslicex; i++)
 114     {
 115         snew(sl_count[i], nslicey);
 116         for (j = 0; j < nslicey; j++)
 117         {
 118             snew(sl_count[i][j], nslicez);
 119         }
 120     }
 121
 122
 123     for (i = 0; (i < 4); i++)
 124     {
 125         snew(r_nn[i], natoms);
 126         snew(nn[i], natoms);
 127
 128         for (j = 0; (j < natoms); j++)
 129         {
 130             r_nn[i][j] = box2;
 131         }
 132     }
 133
 134     snew(sgmol, maxidx);
 135     snew(skmol, maxidx);
 136
 137     /* Must init pbc every step because of pressure coupling */
 138     set_pbc(&pbc,ePBC,box);
 139     gpbc = gmx_rmpbc_init(&top.idef, ePBC, natoms, box);
 140     gmx_rmpbc(gpbc, natoms, box, x);
 141
 142     *sgmean = 0.0;
 143     *skmean = 0.0;
 144     l       = 0;
 145     for (i = 0; (i < maxidx); i++)
 146     {   /* loop over index file */
 147         ix = index[i];
 148         for (j = 0; (j < maxidx); j++)
 149         {
 150
 151             if (i == j)
 152             {
 153                 continue;
 154             }
 155
 156             jx = index[j];
 157
 158             pbc_dx(&pbc, x[ix], x[jx], dx);
 159             r2 = iprod(dx, dx);
 160
 161             /* set_mat_entry(dmat,i,j,r2); */
 162
 163             /* determine the nearest neighbours */
 164             if (r2 < r_nn[0][i])
 165             {
 166                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 167                 r_nn[2][i] = r_nn[1][i]; nn[2][i] = nn[1][i];
 168                 r_nn[1][i] = r_nn[0][i]; nn[1][i] = nn[0][i];
 169                 r_nn[0][i] = r2;         nn[0][i] = j;
 170             }
 171             else if (r2 < r_nn[1][i])
 172             {
 173                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 174                 r_nn[2][i] = r_nn[1][i]; nn[2][i] = nn[1][i];
 175                 r_nn[1][i] = r2;         nn[1][i] = j;
 176             }
 177             else if (r2 < r_nn[2][i])
 178             {
 179                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 180                 r_nn[2][i] = r2;         nn[2][i] = j;
 181             }
 182             else if (r2 < r_nn[3][i])
 183             {
 184                 r_nn[3][i] = r2;         nn[3][i] = j;
 185             }
 186         }
 187
 188
 189         /* calculate mean distance between nearest neighbours */
 190         rmean = 0;
 191         for (j = 0; (j < 4); j++)
 192         {
 193             r_nn[j][i] = sqrt(r_nn[j][i]);
 194             rmean     += r_nn[j][i];
 195         }
 196         rmean /= 4;
 197
 198         n        = 0;
 199         sgmol[i] = 0.0;
 200         skmol[i] = 0.0;
 201
 202         /* Chau1998a eqn 3 */
 203         /* angular part tetrahedrality order parameter per atom */
 204         for (j = 0; (j < 3); j++)
 205         {
 206             for (k = j+1; (k < 4); k++)
 207             {
 208                 pbc_dx(&pbc, x[ix], x[index[nn[k][i]]], rk);
 209                 pbc_dx(&pbc, x[ix], x[index[nn[j][i]]], rj);
 210
 211                 unitv(rk, urk);
 212                 unitv(rj, urj);
 213
 214                 cost  = iprod(urk, urj) + onethird;
 215                 cost2 = cost * cost;
 216
 217                 sgmol[i] += cost2;
 218                 l++;
 219                 n++;
 220             }
 221         }
 222         /* normalize sgmol between 0.0 and 1.0 */
 223         sgmol[i] = 3*sgmol[i]/32;
 224         *sgmean += sgmol[i];
 225
 226         /* distance part tetrahedrality order parameter per atom */
 227         rmean2 = 4 * 3 * rmean * rmean;
 228         for (j = 0; (j < 4); j++)
 229         {
 230             skmol[i] += (rmean - r_nn[j][i]) * (rmean - r_nn[j][i]) / rmean2;
 231             /*      printf("%d %f (%f %f %f %f) \n",
 232                     i, skmol[i], rmean, rmean2, r_nn[j][i], (rmean - r_nn[j][i]) );
 233              */
 234         }
 235
 236         *skmean += skmol[i];
 237
 238         /* Compute sliced stuff in x y z*/
 239         slindex_x = gmx_nint((1+x[i][XX]/box[XX][XX])*nslicex) % nslicex;
 240         slindex_y = gmx_nint((1+x[i][YY]/box[YY][YY])*nslicey) % nslicey;
 241         slindex_z = gmx_nint((1+x[i][ZZ]/box[ZZ][ZZ])*nslicez) % nslicez;
 242         sggrid[slindex_x][slindex_y][slindex_z] += sgmol[i];
 243         skgrid[slindex_x][slindex_y][slindex_z] += skmol[i];
 244         (sl_count[slindex_x][slindex_y][slindex_z])++;
 245     } /* loop over entries in index file */
 246
 247     *sgmean /= maxidx;
 248     *skmean /= maxidx;
 249
 250     for (i = 0; (i < nslicex); i++)
 251     {
 252         for (j = 0; j < nslicey; j++)
 253         {
 254             for (k = 0; k < nslicez; k++)
 255             {
 256                 if (sl_count[i][j][k] > 0)
 257                 {
 258                     sggrid[i][j][k] /= sl_count[i][j][k];
 259                     skgrid[i][j][k] /= sl_count[i][j][k];
 260                 }
 261             }
 262         }
 263     }
 264
 265     sfree(sl_count);
 266     sfree(sgmol);
 267     sfree(skmol);
 268     for (i = 0; (i < 4); i++)
 269     {
 270         sfree(r_nn[i]);
 271         sfree(nn[i]);
 272     }
 273 }
 274
 275 /*Determines interface from tetrahedral order parameter in box with specified binwidth.  */
 276 /*Outputs interface positions(bins), the number of timeframes, and the number of surface-mesh points in xy*/
 277
 278 static void calc_tetra_order_interface(const char *fnNDX, const char *fnTPS, const char *fnTRX, real binw, int tblock,
 279                                        int *nframes,  int *nslicex, int *nslicey,
 280                                        real sgang1, real sgang2, real ****intfpos,
 281                                        output_env_t oenv)
 282 {
 283     FILE         *fpsg   = NULL, *fpsk = NULL;
 284     char         *sgslfn = "sg_ang_mesh";  /* Hardcoded filenames for debugging*/
 285     char         *skslfn = "sk_dist_mesh";
 286     t_topology    top;
 287     int           ePBC;
 288     char          title[STRLEN], subtitle[STRLEN];
 289     t_trxstatus  *status;
 290     int           natoms;
 291     real          t;
 292     rvec         *xtop, *x;
 293     matrix        box;
 294     real          sg, sk, sgintf, pos;
 295     atom_id     **index   = NULL;
 296     char        **grpname = NULL;
 297     int           i, j, k, n, *isize, ng, nslicez, framenr;
 298     real       ***sg_grid = NULL, ***sk_grid = NULL, ***sg_fravg = NULL, ***sk_fravg = NULL, ****sk_4d = NULL, ****sg_4d = NULL;
 299     int          *perm;
 300     int           ndx1, ndx2;
 301     int           bins;
 302     const real    onehalf = 1.0/2.0;
 303     /* real   ***intfpos[2]; pointers to arrays of two interface positions zcoord(framenr,xbin,ybin): intfpos[interface_index][t][nslicey*x+y]
 304      * i.e 1D Row-major order in (t,x,y) */
 305
 306
 307     read_tps_conf(fnTPS, title, &top, &ePBC, &xtop, NULL, box, FALSE);
 308
 309     *nslicex = (int)(box[XX][XX]/binw + onehalf); /*Calculate slicenr from binwidth*/
 310     *nslicey = (int)(box[YY][YY]/binw + onehalf);
 311     nslicez  = (int)(box[ZZ][ZZ]/binw +  onehalf);
 312
 313
 314
 315     ng = 1;
 316     /* get index groups */
 317     printf("Select the group that contains the atoms you want to use for the tetrahedrality order parameter calculation:\n");
 318     snew(grpname, ng);
 319     snew(index, ng);
 320     snew(isize, ng);
 321     get_index(&top.atoms, fnNDX, ng, isize, index, grpname);
 322
 323     /* Analyze trajectory */
 324     natoms = read_first_x(oenv, &status, fnTRX, &t, &x, box);
 325     if (natoms > top.atoms.nr)
 326     {
 327         gmx_fatal(FARGS, "Topology (%d atoms) does not match trajectory (%d atoms)",
 328                   top.atoms.nr, natoms);
 329     }
 330     check_index(NULL, ng, index[0], NULL, natoms);
 331
 332
 333     /*Prepare structures for temporary storage of frame info*/
 334     snew(sg_grid, *nslicex);
 335     snew(sk_grid, *nslicex);
 336     for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 337     {
 338         snew(sg_grid[i], *nslicey);
 339         snew(sk_grid[i], *nslicey);
 340         for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 341         {
 342             snew(sg_grid[i][j], nslicez);
 343             snew(sk_grid[i][j], nslicez);
 344         }
 345     }
 346
 347     sg_4d    = NULL;
 348     sk_4d    = NULL;
 349     *nframes = 0;
 350     framenr  = 0;
 351
 352 /* Loop over frames*/
 353     do
 354     {
 355         /*Initialize box meshes (temporary storage for each tblock frame -reinitialise every tblock steps */
 356         if (framenr%tblock == 0)
 357         {
 358             srenew(sk_4d, *nframes+1);
 359             srenew(sg_4d, *nframes+1);
 360             snew(sg_fravg, *nslicex);
 361             snew(sk_fravg, *nslicex);
 362             for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 363             {
 364                 snew(sg_fravg[i], *nslicey);
 365                 snew(sk_fravg[i], *nslicey);
 366                 for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 367                 {
 368                     snew(sg_fravg[i][j], nslicez);
 369                     snew(sk_fravg[i][j], nslicez);
 370                 }
 371             }
 372         }
 373
 374         find_tetra_order_grid(top, ePBC, natoms, box, x, isize[0], index[0], t,
 375                               &sg, &sk, *nslicex, *nslicey, nslicez, sg_grid, sk_grid);
 376         for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 377         {
 378             for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 379             {
 380                 for (k = 0; k < nslicez; k++)
 381                 {
 382                     sk_fravg[i][j][k] += sk_grid[i][j][k]/tblock;
 383                     sg_fravg[i][j][k] += sg_grid[i][j][k]/tblock;
 384                 }
 385             }
 386         }
 387
 388         framenr++;
 389
 390         if (framenr%tblock == 0)
 391         {
 392             sk_4d[*nframes] = sk_fravg;
 393             sg_4d[*nframes] = sg_fravg;
 394             (*nframes)++;
 395         }
 396
 397     }
 398     while (read_next_x(oenv, status, &t, natoms, x, box));
 399     close_trj(status);
 400
 401     sfree(grpname);
 402     sfree(index);
 403     sfree(isize);
 404
 405     /*Debugging for printing out the entire order parameter meshes.*/
 406     if (debug)
 407     {
 408         fpsg = xvgropen(sgslfn, "S\\sg\\N Angle Order Parameter / Meshpoint", "(nm)", "S\\sg\\N", oenv);
 409         fpsk = xvgropen(skslfn, "S\\sk\\N Distance Order Parameter / Meshpoint", "(nm)", "S\\sk\\N", oenv);
 410         for (n = 0; n < (*nframes); n++)
 411         {
 412             fprintf(fpsg, "%i\n", n);
 413             fprintf(fpsk, "%i\n", n);
 414             for (i = 0; (i < *nslicex); i++)
 415             {
 416                 for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 417                 {
 418                     for (k = 0; k < nslicez; k++)
 419                     {
 420                         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]);
 421                         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]);
 422                     }
 423                 }
 424             }
 425         }
 426         xvgrclose(fpsg);
 427         xvgrclose(fpsk);
 428     }
 429
 430
 431     /* Find positions of interface z by scanning orderparam for each frame and for each xy-mesh cylinder along z*/
 432
 433     /*Simple trial: assume interface is in the middle of -sgang1 and sgang2*/
 434     sgintf = 0.5*(sgang1+sgang2);
 435
 436
 437     /*Allocate memory for interface arrays; */
 438     snew((*intfpos), 2);
 439     snew((*intfpos)[0], *nframes);
 440     snew((*intfpos)[1], *nframes);
 441
 442     bins = (*nslicex)*(*nslicey);
 443
 444
 445     snew(perm, nslicez);  /*permutation array for sorting along normal coordinate*/
 446
 447
 448     for (n = 0; n < *nframes; n++)
 449     {
 450         snew((*intfpos)[0][n], bins);
 451         snew((*intfpos)[1][n], bins);
 452         for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 453         {
 454             for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 455             {
 456                 rangeArray(perm, nslicez); /*reset permutation array to identity*/
 457                 /*Binsearch returns 2 bin-numbers where the order param is  <= setpoint sgintf*/
 458                 ndx1 = start_binsearch(sg_4d[n][i][j], perm, 0, nslicez/2-1, sgintf, 1);
 459                 ndx2 = start_binsearch(sg_4d[n][i][j], perm, nslicez/2, nslicez-1, sgintf, -1);
 460                 /*Use linear interpolation to smooth out the interface position*/
 461
 462                 /*left interface (0)*/
 463                 /*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){
 464                    pos=( (sgintf-sg_4d[n][i][j][perm[ndx1]])*perm[ndx1+1]+(sg_4d[n][i][j][perm[ndx1+1]]-sgintf)*perm[ndx1 ])*/
 465                 (*intfpos)[0][n][j+*nslicey*i] = (perm[ndx1]+onehalf)*binw;
 466                 /*right interface (1)*/
 467                 /*alpha=(sgintf-sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]])/(sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]+1]-sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]]);*/
 468                 /*(*intfpos)[1][n][j+*nslicey*i]=((1-alpha)*perm[ndx2]+alpha*(perm[ndx2]+1)+onehalf)*box[ZZ][ZZ]/nslicez;*/
 469                 (*intfpos)[1][n][j+*nslicey*i] = (perm[ndx2]+onehalf)*binw;
 470             }
 471         }
 472     }
 473
 474
 475     /*sfree(perm);*/
 476     sfree(sk_4d);
 477     sfree(sg_4d);
 478     /*sfree(sg_grid);*/
 479     /*sfree(sk_grid);*/
 480
 481
 482 }
 483
 484 static void writesurftoxpms(real ***surf, int tblocks, int xbins, int ybins, real bw, char **outfiles, int maplevels )
 485 {
 486
 487     char   numbuf[8];
 488     int    n, i, j;
 489     real **profile1, **profile2;
 490     real   max1, max2, min1, min2, *xticks, *yticks;
 491     t_rgb  lo = {1, 1, 1};
 492     t_rgb  hi = {0, 0, 0};
 493     FILE  *xpmfile1, *xpmfile2;
 494
 495 /*Prepare xpm structures for output*/
 496
 497 /*Allocate memory to tick's and matrices*/
 498     snew (xticks, xbins+1);
 499     snew (yticks, ybins+1);
 500
 501     profile1 = mk_matrix(xbins, ybins, FALSE);
 502     profile2 = mk_matrix(xbins, ybins, FALSE);
 503
 504     for (i = 0; i < xbins+1; i++)
 505     {
 506         xticks[i] += bw;
 507     }
 508     for (j = 0; j < ybins+1; j++)
 509     {
 510         yticks[j] += bw;
 511     }
 512
 513     xpmfile1 = ffopen(outfiles[0], "w");
 514     xpmfile2 = ffopen(outfiles[1], "w");
 515
 516     max1 = max2 = 0.0;
 517     min1 = min2 = 1000.00;
 518
 519     for (n = 0; n < tblocks; n++)
 520     {
 521         sprintf(numbuf, "%5d", n);
 522         /*Filling matrices for inclusion in xpm-files*/
 523         for (i = 0; i < xbins; i++)
 524         {
 525             for (j = 0; j < ybins; j++)
 526             {
 527                 profile1[i][j] = (surf[0][n][j+ybins*i]);
 528                 profile2[i][j] = (surf[1][n][j+ybins*i]);
 529                 /*Finding max and min values*/
 530                 if (profile1[i][j] > max1)
 531                 {
 532                     max1 = profile1[i][j];
 533                 }
 534                 if (profile1[i][j] < min1)
 535                 {
 536                     min1 = profile1[i][j];
 537                 }
 538                 if (profile2[i][j] > max2)
 539                 {
 540                     max2 = profile2[i][j];
 541                 }
 542                 if (profile2[i][j] < min2)
 543                 {
 544                     min2 = profile2[i][j];
 545                 }
 546             }
 547         }
 548
 549         write_xpm(xpmfile1, 3, numbuf, "Height", "x[nm]", "y[nm]", xbins, ybins, xticks, yticks, profile1, min1, max1, lo, hi, &maplevels);
 550         write_xpm(xpmfile2, 3, numbuf, "Height", "x[nm]", "y[nm]", xbins, ybins, xticks, yticks, profile2, min2, max2, lo, hi, &maplevels);
 551     }
 552
 553     ffclose(xpmfile1);
 554     ffclose(xpmfile2);
 555
 556
 557
 558     sfree(profile1);
 559     sfree(profile2);
 560     sfree(xticks);
 561     sfree(yticks);
 562 }
 563
 564
 565 static void writeraw(real ***surf, int tblocks, int xbins, int ybins, char **fnms)
 566 {
 567     FILE *raw1, *raw2;
 568     int   i, j, n;
 569
 570     raw1 = ffopen(fnms[0], "w");
 571     raw2 = ffopen(fnms[1], "w");
 572     fprintf(raw1, "#Legend\n#TBlock\n#Xbin Ybin Z t\n");
 573     fprintf(raw2, "#Legend\n#TBlock\n#Xbin Ybin Z t\n");
 574     for (n = 0; n < tblocks; n++)
 575     {
 576         fprintf(raw1, "%5d\n", n);
 577         fprintf(raw2, "%5d\n", n);
 578         for (i = 0; i < xbins; i++)
 579         {
 580             for (j = 0; j < ybins; j++)
 581             {
 582                 fprintf(raw1, "%i  %i  %8.5f\n", i, j, (surf[0][n][j+ybins*i]));
 583                 fprintf(raw2, "%i  %i  %8.5f\n", i, j, (surf[1][n][j+ybins*i]));
 584             }
 585         }
 586     }
 587
 588     ffclose(raw1);
 589     ffclose(raw2);
 590 }
 591
 592
 593
 594 int gmx_hydorder(int argc, char *argv[])
 595 {
 596     static const char *desc[] = {
 597         "g_hydorder computes the tetrahedrality order parameters around a ",
 598         "given atom. Both angle an distance order parameters are calculated. See",
 599         "P.-L. Chau and A.J. Hardwick, Mol. Phys., 93, (1998), 511-518.",
 600         "for more details.[BR]"
 601         "This application calculates the orderparameter in a 3d-mesh in the box, and",
 602         "with 2 phases in the box gives the user the option to define a 2D interface in time",
 603         "separating the faces by specifying parameters -sgang1 and -sgang2 (It is important",
 604         "to select these judiciously)"
 605     };
 606
 607     int                axis      = 0;
 608     static int         nsttblock = 1;
 609     static int         nlevels   = 100;
 610     static real        binwidth  = 1.0; /* binwidth in mesh           */
 611     static real        sg1       = 1;
 612     static real        sg2       = 1;   /* order parameters for bulk phases */
 613     static gmx_bool    bFourier  = FALSE;
 614     static gmx_bool    bRawOut   = FALSE;
 615     int                frames, xslices, yslices; /* Dimensions of interface arrays*/
 616     real            ***intfpos;                  /* Interface arrays (intfnr,t,xy) -potentially large */
 617     static char       *normal_axis[] = { NULL, "z", "x", "y", NULL };
 618
 619     t_pargs            pa[] = {
 620         { "-d",   FALSE, etENUM, {normal_axis},
 621           "Direction of the normal on the membrane" },
 622         { "-bw",  FALSE, etREAL, {&binwidth},
 623           "Binwidth of box mesh" },
 624         { "-sgang1", FALSE, etREAL, {&sg1},
 625           "tetrahedral angle parameter in Phase 1 (bulk)" },
 626         { "-sgang2", FALSE, etREAL, {&sg2},
 627           "tetrahedral angle parameter in Phase 2 (bulk)" },
 628         { "-tblock", FALSE, etINT, {&nsttblock},
 629           "Number of frames in one time-block average"},
 630         { "-nlevel", FALSE, etINT, {&nlevels},
 631           "Number of Height levels in 2D - XPixMaps"}
 632     };
 633
 634     t_filenm           fnm[] = {                      /* files for g_order    */
 635         { efTRX, "-f", NULL,  ffREAD },               /* trajectory file              */
 636         { efNDX, "-n", NULL,  ffREAD },               /* index file           */
 637         { efTPX, "-s", NULL,  ffREAD },               /* topology file                */
 638         { efXPM, "-o", "intf",  ffWRMULT},            /* XPM- surface maps      */
 639         { efOUT, "-or", "raw", ffOPTWRMULT },         /* xvgr output file           */
 640         { efOUT, "-Spect", "intfspect", ffOPTWRMULT}, /* Fourier spectrum interfaces */
 641     };
 642 #define NFILE asize(fnm)
 643
 644     /*Filenames*/
 645     const char  *ndxfnm, *tpsfnm, *trxfnm;
 646     char       **spectra, **intfn, **raw;
 647     int          nfspect, nfxpm, nfraw;
 648     output_env_t oenv;
 649
 650     CopyRight(stderr, argv[0]);
 651
 652     parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 653                       NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv);
 654     bFourier = opt2bSet("-Spect", NFILE, fnm);
 655     bRawOut  = opt2bSet("-or", NFILE, fnm);
 656
 657     if (binwidth < 0.0)
 658     {
 659         gmx_fatal(FARGS, "Can not have binwidth < 0");
 660     }
 661
 662     ndxfnm = ftp2fn(efNDX, NFILE, fnm);
 663     tpsfnm = ftp2fn(efTPX, NFILE, fnm);
 664     trxfnm = ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm);
 665
 666     /* Calculate axis */
 667     if (strcmp(normal_axis[0], "x") == 0)
 668     {
 669         axis = XX;
 670     }
 671     else if (strcmp(normal_axis[0], "y") == 0)
 672     {
 673         axis = YY;
 674     }
 675     else if (strcmp(normal_axis[0], "z") == 0)
 676     {
 677         axis = ZZ;
 678     }
 679     else
 680     {
 681         gmx_fatal(FARGS, "Invalid axis, use x, y or z");
 682     }
 683
 684     switch (axis)
 685     {
 686         case 0:
 687             fprintf(stderr, "Taking x axis as normal to the membrane\n");
 688             break;
 689         case 1:
 690             fprintf(stderr, "Taking y axis as normal to the membrane\n");
 691             break;
 692         case 2:
 693             fprintf(stderr, "Taking z axis as normal to the membrane\n");
 694             break;
 695     }
 696
 697     /* tetraheder order parameter */
 698     /* If either of the options is set we compute both */
 699     nfxpm = opt2fns(&intfn, "-o", NFILE, fnm);
 700     if (nfxpm != 2)
 701     {
 702         gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfxpm);
 703     }
 704     calc_tetra_order_interface(ndxfnm, tpsfnm, trxfnm, binwidth, nsttblock, &frames, &xslices, &yslices, sg1, sg2, &intfpos, oenv);
 705     writesurftoxpms(intfpos, frames, xslices, yslices, binwidth, intfn, nlevels);
 706
 707     if (bFourier)
 708     {
 709         nfspect = opt2fns(&spectra, "-Spect", NFILE, fnm);
 710         if (nfspect != 2)
 711         {
 712             gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfspect);
 713         }
 714         powerspectavg(intfpos, frames, xslices, yslices, spectra);
 715     }
 716
 717     if (bRawOut)
 718     {
 719         nfraw = opt2fns(&raw, "-or", NFILE, fnm);
 720         if (nfraw != 2)
 721         {
 722             gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfraw);
 723         }
 724         writeraw(intfpos, frames, xslices, yslices, raw);
 725     }
 726
 727
 728
 729     thanx(stderr);
 730
 731     return 0;
 732 }