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     gpbc = gmx_rmpbc_init(&top.idef, ePBC, natoms, box);
 139     gmx_rmpbc(gpbc, natoms, box, x);
 140
 141     *sgmean = 0.0;
 142     *skmean = 0.0;
 143     l       = 0;
 144     for (i = 0; (i < maxidx); i++)
 145     {   /* loop over index file */
 146         ix = index[i];
 147         for (j = 0; (j < maxidx); j++)
 148         {
 149
 150             if (i == j)
 151             {
 152                 continue;
 153             }
 154
 155             jx = index[j];
 156
 157             pbc_dx(&pbc, x[ix], x[jx], dx);
 158             r2 = iprod(dx, dx);
 159
 160             /* set_mat_entry(dmat,i,j,r2); */
 161
 162             /* determine the nearest neighbours */
 163             if (r2 < r_nn[0][i])
 164             {
 165                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 166                 r_nn[2][i] = r_nn[1][i]; nn[2][i] = nn[1][i];
 167                 r_nn[1][i] = r_nn[0][i]; nn[1][i] = nn[0][i];
 168                 r_nn[0][i] = r2;         nn[0][i] = j;
 169             }
 170             else if (r2 < r_nn[1][i])
 171             {
 172                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 173                 r_nn[2][i] = r_nn[1][i]; nn[2][i] = nn[1][i];
 174                 r_nn[1][i] = r2;         nn[1][i] = j;
 175             }
 176             else if (r2 < r_nn[2][i])
 177             {
 178                 r_nn[3][i] = r_nn[2][i]; nn[3][i] = nn[2][i];
 179                 r_nn[2][i] = r2;         nn[2][i] = j;
 180             }
 181             else if (r2 < r_nn[3][i])
 182             {
 183                 r_nn[3][i] = r2;         nn[3][i] = j;
 184             }
 185         }
 186
 187
 188         /* calculate mean distance between nearest neighbours */
 189         rmean = 0;
 190         for (j = 0; (j < 4); j++)
 191         {
 192             r_nn[j][i] = sqrt(r_nn[j][i]);
 193             rmean     += r_nn[j][i];
 194         }
 195         rmean /= 4;
 196
 197         n        = 0;
 198         sgmol[i] = 0.0;
 199         skmol[i] = 0.0;
 200
 201         /* Chau1998a eqn 3 */
 202         /* angular part tetrahedrality order parameter per atom */
 203         for (j = 0; (j < 3); j++)
 204         {
 205             for (k = j+1; (k < 4); k++)
 206             {
 207                 pbc_dx(&pbc, x[ix], x[index[nn[k][i]]], rk);
 208                 pbc_dx(&pbc, x[ix], x[index[nn[j][i]]], rj);
 209
 210                 unitv(rk, urk);
 211                 unitv(rj, urj);
 212
 213                 cost  = iprod(urk, urj) + onethird;
 214                 cost2 = cost * cost;
 215
 216                 sgmol[i] += cost2;
 217                 l++;
 218                 n++;
 219             }
 220         }
 221         /* normalize sgmol between 0.0 and 1.0 */
 222         sgmol[i] = 3*sgmol[i]/32;
 223         *sgmean += sgmol[i];
 224
 225         /* distance part tetrahedrality order parameter per atom */
 226         rmean2 = 4 * 3 * rmean * rmean;
 227         for (j = 0; (j < 4); j++)
 228         {
 229             skmol[i] += (rmean - r_nn[j][i]) * (rmean - r_nn[j][i]) / rmean2;
 230             /*      printf("%d %f (%f %f %f %f) \n",
 231                     i, skmol[i], rmean, rmean2, r_nn[j][i], (rmean - r_nn[j][i]) );
 232              */
 233         }
 234
 235         *skmean += skmol[i];
 236
 237         /* Compute sliced stuff in x y z*/
 238         slindex_x = gmx_nint((1+x[i][XX]/box[XX][XX])*nslicex) % nslicex;
 239         slindex_y = gmx_nint((1+x[i][YY]/box[YY][YY])*nslicey) % nslicey;
 240         slindex_z = gmx_nint((1+x[i][ZZ]/box[ZZ][ZZ])*nslicez) % nslicez;
 241         sggrid[slindex_x][slindex_y][slindex_z] += sgmol[i];
 242         skgrid[slindex_x][slindex_y][slindex_z] += skmol[i];
 243         (sl_count[slindex_x][slindex_y][slindex_z])++;
 244     } /* loop over entries in index file */
 245
 246     *sgmean /= maxidx;
 247     *skmean /= maxidx;
 248
 249     for (i = 0; (i < nslicex); i++)
 250     {
 251         for (j = 0; j < nslicey; j++)
 252         {
 253             for (k = 0; k < nslicez; k++)
 254             {
 255                 if (sl_count[i][j][k] > 0)
 256                 {
 257                     sggrid[i][j][k] /= sl_count[i][j][k];
 258                     skgrid[i][j][k] /= sl_count[i][j][k];
 259                 }
 260             }
 261         }
 262     }
 263
 264     sfree(sl_count);
 265     sfree(sgmol);
 266     sfree(skmol);
 267     for (i = 0; (i < 4); i++)
 268     {
 269         sfree(r_nn[i]);
 270         sfree(nn[i]);
 271     }
 272 }
 273
 274 /*Determines interface from tetrahedral order parameter in box with specified binwidth.  */
 275 /*Outputs interface positions(bins), the number of timeframes, and the number of surface-mesh points in xy*/
 276
 277 static void calc_tetra_order_interface(const char *fnNDX, const char *fnTPS, const char *fnTRX, real binw, int tblock,
 278                                        int *nframes,  int *nslicex, int *nslicey,
 279                                        real sgang1, real sgang2, real ****intfpos,
 280                                        output_env_t oenv)
 281 {
 282     FILE         *fpsg   = NULL, *fpsk = NULL;
 283     char         *sgslfn = "sg_ang_mesh";  /* Hardcoded filenames for debugging*/
 284     char         *skslfn = "sk_dist_mesh";
 285     t_topology    top;
 286     int           ePBC;
 287     char          title[STRLEN], subtitle[STRLEN];
 288     t_trxstatus  *status;
 289     int           natoms;
 290     real          t;
 291     rvec         *xtop, *x;
 292     matrix        box;
 293     real          sg, sk, sgintf, pos;
 294     atom_id     **index   = NULL;
 295     char        **grpname = NULL;
 296     int           i, j, k, n, *isize, ng, nslicez, framenr;
 297     real       ***sg_grid = NULL, ***sk_grid = NULL, ***sg_fravg = NULL, ***sk_fravg = NULL, ****sk_4d = NULL, ****sg_4d = NULL;
 298     int          *perm;
 299     int           ndx1, ndx2;
 300     int           bins;
 301     const real    onehalf = 1.0/2.0;
 302     /* real   ***intfpos[2]; pointers to arrays of two interface positions zcoord(framenr,xbin,ybin): intfpos[interface_index][t][nslicey*x+y]
 303      * i.e 1D Row-major order in (t,x,y) */
 304
 305
 306     read_tps_conf(fnTPS, title, &top, &ePBC, &xtop, NULL, box, FALSE);
 307
 308     *nslicex = (int)(box[XX][XX]/binw + onehalf); /*Calculate slicenr from binwidth*/
 309     *nslicey = (int)(box[YY][YY]/binw + onehalf);
 310     nslicez  = (int)(box[ZZ][ZZ]/binw +  onehalf);
 311
 312
 313
 314     ng = 1;
 315     /* get index groups */
 316     printf("Select the group that contains the atoms you want to use for the tetrahedrality order parameter calculation:\n");
 317     snew(grpname, ng);
 318     snew(index, ng);
 319     snew(isize, ng);
 320     get_index(&top.atoms, fnNDX, ng, isize, index, grpname);
 321
 322     /* Analyze trajectory */
 323     natoms = read_first_x(oenv, &status, fnTRX, &t, &x, box);
 324     if (natoms > top.atoms.nr)
 325     {
 326         gmx_fatal(FARGS, "Topology (%d atoms) does not match trajectory (%d atoms)",
 327                   top.atoms.nr, natoms);
 328     }
 329     check_index(NULL, ng, index[0], NULL, natoms);
 330
 331
 332     /*Prepare structures for temporary storage of frame info*/
 333     snew(sg_grid, *nslicex);
 334     snew(sk_grid, *nslicex);
 335     for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 336     {
 337         snew(sg_grid[i], *nslicey);
 338         snew(sk_grid[i], *nslicey);
 339         for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 340         {
 341             snew(sg_grid[i][j], nslicez);
 342             snew(sk_grid[i][j], nslicez);
 343         }
 344     }
 345
 346     sg_4d    = NULL;
 347     sk_4d    = NULL;
 348     *nframes = 0;
 349     framenr  = 0;
 350
 351 /* Loop over frames*/
 352     do
 353     {
 354         /*Initialize box meshes (temporary storage for each tblock frame -reinitialise every tblock steps */
 355         if (framenr%tblock == 0)
 356         {
 357             srenew(sk_4d, *nframes+1);
 358             srenew(sg_4d, *nframes+1);
 359             snew(sg_fravg, *nslicex);
 360             snew(sk_fravg, *nslicex);
 361             for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 362             {
 363                 snew(sg_fravg[i], *nslicey);
 364                 snew(sk_fravg[i], *nslicey);
 365                 for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 366                 {
 367                     snew(sg_fravg[i][j], nslicez);
 368                     snew(sk_fravg[i][j], nslicez);
 369                 }
 370             }
 371         }
 372
 373         find_tetra_order_grid(top, ePBC, natoms, box, x, isize[0], index[0], t,
 374                               &sg, &sk, *nslicex, *nslicey, nslicez, sg_grid, sk_grid);
 375         for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 376         {
 377             for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 378             {
 379                 for (k = 0; k < nslicez; k++)
 380                 {
 381                     sk_fravg[i][j][k] += sk_grid[i][j][k]/tblock;
 382                     sg_fravg[i][j][k] += sg_grid[i][j][k]/tblock;
 383                 }
 384             }
 385         }
 386
 387         framenr++;
 388
 389         if (framenr%tblock == 0)
 390         {
 391             sk_4d[*nframes] = sk_fravg;
 392             sg_4d[*nframes] = sg_fravg;
 393             (*nframes)++;
 394         }
 395
 396     }
 397     while (read_next_x(oenv, status, &t, natoms, x, box));
 398     close_trj(status);
 399
 400     sfree(grpname);
 401     sfree(index);
 402     sfree(isize);
 403
 404     /*Debugging for printing out the entire order parameter meshes.*/
 405     if (debug)
 406     {
 407         fpsg = xvgropen(sgslfn, "S\\sg\\N Angle Order Parameter / Meshpoint", "(nm)", "S\\sg\\N", oenv);
 408         fpsk = xvgropen(skslfn, "S\\sk\\N Distance Order Parameter / Meshpoint", "(nm)", "S\\sk\\N", oenv);
 409         for (n = 0; n < (*nframes); n++)
 410         {
 411             fprintf(fpsg, "%i\n", n);
 412             fprintf(fpsk, "%i\n", n);
 413             for (i = 0; (i < *nslicex); i++)
 414             {
 415                 for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 416                 {
 417                     for (k = 0; k < nslicez; k++)
 418                     {
 419                         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]);
 420                         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]);
 421                     }
 422                 }
 423             }
 424         }
 425         xvgrclose(fpsg);
 426         xvgrclose(fpsk);
 427     }
 428
 429
 430     /* Find positions of interface z by scanning orderparam for each frame and for each xy-mesh cylinder along z*/
 431
 432     /*Simple trial: assume interface is in the middle of -sgang1 and sgang2*/
 433     sgintf = 0.5*(sgang1+sgang2);
 434
 435
 436     /*Allocate memory for interface arrays; */
 437     snew((*intfpos), 2);
 438     snew((*intfpos)[0], *nframes);
 439     snew((*intfpos)[1], *nframes);
 440
 441     bins = (*nslicex)*(*nslicey);
 442
 443
 444     snew(perm, nslicez);  /*permutation array for sorting along normal coordinate*/
 445
 446
 447     for (n = 0; n < *nframes; n++)
 448     {
 449         snew((*intfpos)[0][n], bins);
 450         snew((*intfpos)[1][n], bins);
 451         for (i = 0; i < *nslicex; i++)
 452         {
 453             for (j = 0; j < *nslicey; j++)
 454             {
 455                 rangeArray(perm, nslicez); /*reset permutation array to identity*/
 456                 /*Binsearch returns 2 bin-numbers where the order param is  <= setpoint sgintf*/
 457                 ndx1 = start_binsearch(sg_4d[n][i][j], perm, 0, nslicez/2-1, sgintf, 1);
 458                 ndx2 = start_binsearch(sg_4d[n][i][j], perm, nslicez/2, nslicez-1, sgintf, -1);
 459                 /*Use linear interpolation to smooth out the interface position*/
 460
 461                 /*left interface (0)*/
 462                 /*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){
 463                    pos=( (sgintf-sg_4d[n][i][j][perm[ndx1]])*perm[ndx1+1]+(sg_4d[n][i][j][perm[ndx1+1]]-sgintf)*perm[ndx1 ])*/
 464                 (*intfpos)[0][n][j+*nslicey*i] = (perm[ndx1]+onehalf)*binw;
 465                 /*right interface (1)*/
 466                 /*alpha=(sgintf-sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]])/(sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]+1]-sg_4d[n][i][j][perm[ndx2]]);*/
 467                 /*(*intfpos)[1][n][j+*nslicey*i]=((1-alpha)*perm[ndx2]+alpha*(perm[ndx2]+1)+onehalf)*box[ZZ][ZZ]/nslicez;*/
 468                 (*intfpos)[1][n][j+*nslicey*i] = (perm[ndx2]+onehalf)*binw;
 469             }
 470         }
 471     }
 472
 473
 474     /*sfree(perm);*/
 475     sfree(sk_4d);
 476     sfree(sg_4d);
 477     /*sfree(sg_grid);*/
 478     /*sfree(sk_grid);*/
 479
 480
 481 }
 482
 483 static void writesurftoxpms(real ***surf, int tblocks, int xbins, int ybins, real bw, char **outfiles, int maplevels )
 484 {
 485
 486     char   numbuf[8];
 487     int    n, i, j;
 488     real **profile1, **profile2;
 489     real   max1, max2, min1, min2, *xticks, *yticks;
 490     t_rgb  lo = {1, 1, 1};
 491     t_rgb  hi = {0, 0, 0};
 492     FILE  *xpmfile1, *xpmfile2;
 493
 494 /*Prepare xpm structures for output*/
 495
 496 /*Allocate memory to tick's and matrices*/
 497     snew (xticks, xbins+1);
 498     snew (yticks, ybins+1);
 499
 500     profile1 = mk_matrix(xbins, ybins, FALSE);
 501     profile2 = mk_matrix(xbins, ybins, FALSE);
 502
 503     for (i = 0; i < xbins+1; i++)
 504     {
 505         xticks[i] += bw;
 506     }
 507     for (j = 0; j < ybins+1; j++)
 508     {
 509         yticks[j] += bw;
 510     }
 511
 512     xpmfile1 = ffopen(outfiles[0], "w");
 513     xpmfile2 = ffopen(outfiles[1], "w");
 514
 515     max1 = max2 = 0.0;
 516     min1 = min2 = 1000.00;
 517
 518     for (n = 0; n < tblocks; n++)
 519     {
 520         sprintf(numbuf, "%5d", n);
 521         /*Filling matrices for inclusion in xpm-files*/
 522         for (i = 0; i < xbins; i++)
 523         {
 524             for (j = 0; j < ybins; j++)
 525             {
 526                 profile1[i][j] = (surf[0][n][j+ybins*i]);
 527                 profile2[i][j] = (surf[1][n][j+ybins*i]);
 528                 /*Finding max and min values*/
 529                 if (profile1[i][j] > max1)
 530                 {
 531                     max1 = profile1[i][j];
 532                 }
 533                 if (profile1[i][j] < min1)
 534                 {
 535                     min1 = profile1[i][j];
 536                 }
 537                 if (profile2[i][j] > max2)
 538                 {
 539                     max2 = profile2[i][j];
 540                 }
 541                 if (profile2[i][j] < min2)
 542                 {
 543                     min2 = profile2[i][j];
 544                 }
 545             }
 546         }
 547
 548         write_xpm(xpmfile1, 3, numbuf, "Height", "x[nm]", "y[nm]", xbins, ybins, xticks, yticks, profile1, min1, max1, lo, hi, &maplevels);
 549         write_xpm(xpmfile2, 3, numbuf, "Height", "x[nm]", "y[nm]", xbins, ybins, xticks, yticks, profile2, min2, max2, lo, hi, &maplevels);
 550     }
 551
 552     ffclose(xpmfile1);
 553     ffclose(xpmfile2);
 554
 555
 556
 557     sfree(profile1);
 558     sfree(profile2);
 559     sfree(xticks);
 560     sfree(yticks);
 561 }
 562
 563
 564 static void writeraw(real ***surf, int tblocks, int xbins, int ybins, char **fnms)
 565 {
 566     FILE *raw1, *raw2;
 567     int   i, j, n;
 568
 569     raw1 = ffopen(fnms[0], "w");
 570     raw2 = ffopen(fnms[1], "w");
 571     fprintf(raw1, "#Legend\n#TBlock\n#Xbin Ybin Z t\n");
 572     fprintf(raw2, "#Legend\n#TBlock\n#Xbin Ybin Z t\n");
 573     for (n = 0; n < tblocks; n++)
 574     {
 575         fprintf(raw1, "%5d\n", n);
 576         fprintf(raw2, "%5d\n", n);
 577         for (i = 0; i < xbins; i++)
 578         {
 579             for (j = 0; j < ybins; j++)
 580             {
 581                 fprintf(raw1, "%i  %i  %8.5f\n", i, j, (surf[0][n][j+ybins*i]));
 582                 fprintf(raw2, "%i  %i  %8.5f\n", i, j, (surf[1][n][j+ybins*i]));
 583             }
 584         }
 585     }
 586
 587     ffclose(raw1);
 588     ffclose(raw2);
 589 }
 590
 591
 592
 593 int gmx_hydorder(int argc, char *argv[])
 594 {
 595     static const char *desc[] = {
 596         "g_hydorder computes the tetrahedrality order parameters around a ",
 597         "given atom. Both angle an distance order parameters are calculated. See",
 598         "P.-L. Chau and A.J. Hardwick, Mol. Phys., 93, (1998), 511-518.",
 599         "for more details.[BR]"
 600         "This application calculates the orderparameter in a 3d-mesh in the box, and",
 601         "with 2 phases in the box gives the user the option to define a 2D interface in time",
 602         "separating the faces by specifying parameters -sgang1 and -sgang2 (It is important",
 603         "to select these judiciously)"
 604     };
 605
 606     int                axis      = 0;
 607     static int         nsttblock = 1;
 608     static int         nlevels   = 100;
 609     static real        binwidth  = 1.0; /* binwidth in mesh           */
 610     static real        sg1       = 1;
 611     static real        sg2       = 1;   /* order parameters for bulk phases */
 612     static gmx_bool    bFourier  = FALSE;
 613     static gmx_bool    bRawOut   = FALSE;
 614     int                frames, xslices, yslices; /* Dimensions of interface arrays*/
 615     real            ***intfpos;                  /* Interface arrays (intfnr,t,xy) -potentially large */
 616     static char       *normal_axis[] = { NULL, "z", "x", "y", NULL };
 617
 618     t_pargs            pa[] = {
 619         { "-d",   FALSE, etENUM, {normal_axis},
 620           "Direction of the normal on the membrane" },
 621         { "-bw",  FALSE, etREAL, {&binwidth},
 622           "Binwidth of box mesh" },
 623         { "-sgang1", FALSE, etREAL, {&sg1},
 624           "tetrahedral angle parameter in Phase 1 (bulk)" },
 625         { "-sgang2", FALSE, etREAL, {&sg2},
 626           "tetrahedral angle parameter in Phase 2 (bulk)" },
 627         { "-tblock", FALSE, etINT, {&nsttblock},
 628           "Number of frames in one time-block average"},
 629         { "-nlevel", FALSE, etINT, {&nlevels},
 630           "Number of Height levels in 2D - XPixMaps"}
 631     };
 632
 633     t_filenm           fnm[] = {                      /* files for g_order    */
 634         { efTRX, "-f", NULL,  ffREAD },               /* trajectory file              */
 635         { efNDX, "-n", NULL,  ffREAD },               /* index file           */
 636         { efTPX, "-s", NULL,  ffREAD },               /* topology file                */
 637         { efXPM, "-o", "intf",  ffWRMULT},            /* XPM- surface maps      */
 638         { efOUT, "-or", "raw", ffOPTWRMULT },         /* xvgr output file           */
 639         { efOUT, "-Spect", "intfspect", ffOPTWRMULT}, /* Fourier spectrum interfaces */
 640     };
 641 #define NFILE asize(fnm)
 642
 643     /*Filenames*/
 644     const char  *ndxfnm, *tpsfnm, *trxfnm;
 645     char       **spectra, **intfn, **raw;
 646     int          nfspect, nfxpm, nfraw;
 647     output_env_t oenv;
 648
 649     CopyRight(stderr, argv[0]);
 650
 651     parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 652                       NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv);
 653     bFourier = opt2bSet("-Spect", NFILE, fnm);
 654     bRawOut  = opt2bSet("-or", NFILE, fnm);
 655
 656     if (binwidth < 0.0)
 657     {
 658         gmx_fatal(FARGS, "Can not have binwidth < 0");
 659     }
 660
 661     ndxfnm = ftp2fn(efNDX, NFILE, fnm);
 662     tpsfnm = ftp2fn(efTPX, NFILE, fnm);
 663     trxfnm = ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm);
 664
 665     /* Calculate axis */
 666     if (strcmp(normal_axis[0], "x") == 0)
 667     {
 668         axis = XX;
 669     }
 670     else if (strcmp(normal_axis[0], "y") == 0)
 671     {
 672         axis = YY;
 673     }
 674     else if (strcmp(normal_axis[0], "z") == 0)
 675     {
 676         axis = ZZ;
 677     }
 678     else
 679     {
 680         gmx_fatal(FARGS, "Invalid axis, use x, y or z");
 681     }
 682
 683     switch (axis)
 684     {
 685         case 0:
 686             fprintf(stderr, "Taking x axis as normal to the membrane\n");
 687             break;
 688         case 1:
 689             fprintf(stderr, "Taking y axis as normal to the membrane\n");
 690             break;
 691         case 2:
 692             fprintf(stderr, "Taking z axis as normal to the membrane\n");
 693             break;
 694     }
 695
 696     /* tetraheder order parameter */
 697     /* If either of the options is set we compute both */
 698     nfxpm = opt2fns(&intfn, "-o", NFILE, fnm);
 699     if (nfxpm != 2)
 700     {
 701         gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfxpm);
 702     }
 703     calc_tetra_order_interface(ndxfnm, tpsfnm, trxfnm, binwidth, nsttblock, &frames, &xslices, &yslices, sg1, sg2, &intfpos, oenv);
 704     writesurftoxpms(intfpos, frames, xslices, yslices, binwidth, intfn, nlevels);
 705
 706     if (bFourier)
 707     {
 708         nfspect = opt2fns(&spectra, "-Spect", NFILE, fnm);
 709         if (nfspect != 2)
 710         {
 711             gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfspect);
 712         }
 713         powerspectavg(intfpos, frames, xslices, yslices, spectra);
 714     }
 715
 716     if (bRawOut)
 717     {
 718         nfraw = opt2fns(&raw, "-or", NFILE, fnm);
 719         if (nfraw != 2)
 720         {
 721             gmx_fatal(FARGS, "No or not correct number (2) of output-files: %d", nfraw);
 722         }
 723         writeraw(intfpos, frames, xslices, yslices, raw);
 724     }
 725
 726
 727
 728     thanx(stderr);
 729
 730     return 0;
 731 }