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