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