FASTSIM/AliMUONFastTracking.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 #include "AliMUONFastTracking.h"
  19 #include "AliMUONFastTrackingEntry.h"
  20 #include <TMatrixD.h>
  21 #include <TSpline.h>
  22 #include <TFile.h>
  23 #include <TH1.h>
  24 #include <TH3.h>
  25 #include <TF1.h>
  26 #include <TRandom.h>
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <stdio.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <Riostream.h>
  31
  32 ClassImp(AliMUONFastTracking)
  33
  34 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::fgMUONFastTracking=NULL;
  35
  36 static Double_t FitP(Double_t *x, Double_t *par){
  37     Double_t dx = x[0] - par[0];
  38     Double_t dx2 = x[0] - par[4];
  39     Double_t sigma = par[1] * ( 1 + par[2] * dx);
  40     if (sigma == 0) {
  41
  42         return 0.;
  43     }
  44     Double_t fasymm = TMath::Exp(-0.5 * dx * dx / (sigma * sigma));
  45     Double_t sigma2 = par[1] * par[5];
  46     Double_t fgauss = TMath::Exp(-0.5 * dx2 * dx2 / (sigma2 * sigma2));
  47     return TMath::Abs(fasymm + par[3] * fgauss);
  48 }
  49
  50 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::Instance()
  51 {
  52 // Set random number generator
  53     if (fgMUONFastTracking) {
  54         return fgMUONFastTracking;
  55     } else {
  56         fgMUONFastTracking = new AliMUONFastTracking();
  57         return fgMUONFastTracking;
  58     }
  59 }
  60
  61 AliMUONFastTracking::AliMUONFastTracking()
  62 {
  63 //    SetBackground();
  64
  65     fPrintLevel = 1;
  66     // read binning; temporarily put by hand
  67     Float_t pmin = 0, pmax = 200;
  68     Int_t   nbinp = 10;
  69     Float_t thetamin = 2, thetamax = 9;
  70     Int_t   nbintheta=10;
  71     Float_t phimin = -180, phimax =180;
  72     Int_t   nbinphi=10;
  73     //--------------------------------------
  74
  75     fNbinp = nbinp;
  76     fPmin  = pmin;
  77     fPmax  = pmax;
  78
  79     fNbintheta = nbintheta;
  80     fThetamin  = thetamin;
  81     fThetamax  = thetamax;
  82
  83     fNbinphi = nbinphi;
  84     fPhimin  = phimin;
  85     fPhimax  = phimax;
  86
  87     fDeltaP     = (fPmax-fPmin)/fNbinp;
  88     fDeltaTheta = (fThetamax-fThetamin)/fNbintheta;
  89     fDeltaPhi   = (fPhimax-fPhimin)/fNbinphi;
  90 }
  91
  92 void AliMUONFastTracking::Init(Float_t bkg)
  93 {
  94   //
  95   //  Initialization
  96   //
  97   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
  98     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
  99       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 100         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 101         for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++){
 102           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 103         }
 104       }
 105     }
 106   }
 107
 108   char filename [100];
 109   sprintf (filename,"$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/MUONtrackLUT.root");
 110   TFile *file = new TFile(filename);
 111   ReadLUT(file);
 112   SetBackground(bkg);
 113   UseSpline(1);
 114   fFitp = new TF1("fit1",FitP,-20.,20.,6);
 115   fFitp->SetNpx(200);
 116 }
 117
 118
 119 void AliMUONFastTracking::ReadLUT(TFile* file)
 120 {
 121   TH3F *heff[5][3], *hacc[5][3], *hmeanp, *hsigmap, *hsigma1p, *hchi2p;
 122   TH3F *hnormg2, *hmeang2, *hsigmag2, *hmeantheta, *hsigmatheta, *hchi2theta;
 123   TH3F *hmeanphi, *hsigmaphi, *hchi2phi;
 124   char tag[40], tag2[40];
 125
 126   const Float_t bkg[4] = {0, 0.5, 1, 2};
 127   for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) {
 128     sprintf (tag,"BKG%g",bkg[ibkg]);
 129     file->cd(tag);
 130     for (Int_t isplp = 0; isplp<kSplitP; isplp++) {
 131       for (Int_t ispltheta = 0; ispltheta<kSplitTheta; ispltheta++) {
 132         sprintf (tag2,"heff[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 133         heff[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 134         sprintf (tag2,"hacc[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 135         hacc[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 136       }
 137     }
 138     hmeanp      = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanp");
 139     hsigmap     = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmap");
 140     hsigma1p    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigma1p");
 141     hchi2p      = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2p");
 142     hnormg2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hnormg2");
 143     hmeang2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeang2");
 144     hsigmag2    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmag2");
 145     hmeantheta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeantheta");
 146     hsigmatheta = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmatheta");
 147     hchi2theta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2theta");
 148     hmeanphi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanphi");
 149     hsigmaphi   = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmaphi");
 150     hchi2phi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2phi");
 151
 152     printf ("Reading parameters from LUT file %s...\n",file->GetName());
 153     for (Int_t ip=0; ip<fNbinp ;ip++) {
 154       for (Int_t itheta=0; itheta<fNbintheta ;itheta++) {
 155         for (Int_t iphi=0; iphi<fNbinphi ;iphi++) {
 156           Float_t p     = fPmin     + fDeltaP     * (ip     + 0.5);
 157           Float_t theta = fThetamin + fDeltaTheta * (itheta + 0.5);
 158           Float_t phi   = fPhimin   + fDeltaPhi   * (iphi   + 0.5);
 159
 160           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP          = p;
 161           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp      =
 162             hmeanp->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 163           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap     =
 164             TMath::Abs(hsigmap->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 165           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p    =
 166             hsigma1p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 167           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2p      =
 168             hchi2p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 169           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2     =
 170             hnormg2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 171           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2     =
 172             hmeang2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 173           if (ibkg == 0)  fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2 = 9999;
 174           else fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2    =
 175             hsigmag2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 176           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta      = theta;
 177           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta  =
 178             hmeantheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 179           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta =
 180             TMath::Abs(hsigmatheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 181           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2theta  =
 182             hchi2theta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 183           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi        = phi;
 184           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi    =
 185             hmeanphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 186           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi   =
 187             TMath::Abs(hsigmaphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 188           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2phi    =
 189             hchi2phi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 190           for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 191             for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 192               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j] =
 193                 hacc[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 194               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j] =
 195                 heff[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 196             }
 197           }
 198         } // iphi
 199       }  // itheta
 200     }   // ip
 201   }    // ibkg
 202
 203   TGraph *graph = new TGraph(3);
 204   TF1 *f = new TF1("f","[0]+[1]*x");
 205
 206   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 207     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 208       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 209         graph->SetPoint(0,0.5,fEntry[ip][itheta][iphi][1]->fSigmaG2);
 210         graph->SetPoint(1,1,fEntry[ip][itheta][iphi][2]->fSigmaG2);
 211         graph->SetPoint(2,2,fEntry[ip][itheta][iphi][3]->fSigmaG2);
 212         graph->Fit("f","q");
 213         fEntry[ip][itheta][iphi][0]->fSigmaG2 = f->Eval(0);
 214       }
 215     }
 216   }
 217   f->Delete();
 218   graph->Delete();
 219   printf ("parameters read. \n");
 220 }
 221
 222 void AliMUONFastTracking::GetBinning(Int_t &nbinp, Float_t &pmin, Float_t &pmax,
 223                                      Int_t &nbintheta, Float_t &thetamin,
 224                                      Float_t &thetamax,
 225                                      Int_t &nbinphi, Float_t &phimin, Float_t &phimax)
 226 {
 227     nbinp = fNbinp;
 228     pmin  = fPmin;
 229     pmax  = fPmax;
 230     nbintheta = fNbintheta;
 231     thetamin  = fThetamin;
 232     thetamax  = fThetamax;
 233     nbinphi = fNbinphi;
 234     phimin  = fPhimin;
 235     phimax  = fPhimax;
 236 }
 237
 238
 239 void AliMUONFastTracking::GetIpIthetaIphi(Float_t p, Float_t theta, Float_t phi,
 240                                           Int_t charge, Int_t &ip, Int_t &itheta,
 241                                           Int_t &iphi)
 242 {
 243     if (charge < 0) phi = -phi;
 244     ip           = Int_t (( p - fPmin ) / fDeltaP);
 245     itheta       = Int_t (( theta - fThetamin ) / fDeltaTheta);
 246     iphi         = Int_t (( phi - fPhimin ) / fDeltaPhi);
 247
 248     if (ip< 0) {
 249         printf ("Warning: ip= %d. Set to 0\n",ip);
 250         ip = 0;
 251     }
 252     if (ip>= fNbinp) {
 253       //        printf ("Warning: ip = %d. Set to %d\n",ip,fNbinp-1);
 254         ip = fNbinp-1;
 255     }
 256     if (itheta< 0) {
 257       //        printf ("Warning: itheta= %d. Set to 0\n",itheta);
 258         itheta = 0;
 259     }
 260     if (itheta>= fNbintheta) {
 261       //        printf ("Warning: itheta = %d. Set to %d\n",itheta,fNbintheta-1);
 262         itheta = fNbintheta-1;
 263     }
 264
 265     if (iphi< 0) {
 266         printf ("Warning: iphi= %d. Set to 0\n",iphi);
 267         iphi = 0;
 268     }
 269     if (iphi>= fNbinphi) {
 270         printf ("Warning: iphi = %d. Set to %d\n",iphi,fNbinphi-1);
 271         iphi = fNbinphi-1;
 272     }
 273 }
 274
 275 void AliMUONFastTracking::GetSplit(Int_t ip, Int_t itheta,
 276                                    Int_t &nSplitP, Int_t &nSplitTheta) {
 277   if (ip==0) nSplitP = 5;
 278   else nSplitP = 2;
 279   if (itheta==0) nSplitTheta = 3;
 280   else nSplitTheta = 1;
 281 }
 282
 283 Float_t AliMUONFastTracking::Efficiency(Float_t p,   Float_t theta,
 284                                         Float_t phi, Int_t charge){
 285   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 286   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 287   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 288   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 289
 290   Float_t dp = p - fPmin;
 291   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 292   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 293   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 294   Float_t eff = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[ibinp][ibintheta];
 295   return eff;
 296 }
 297
 298 Float_t AliMUONFastTracking::Acceptance(Float_t p,   Float_t theta,
 299                                         Float_t phi, Int_t charge){
 300   if (theta<fThetamin || theta>fThetamax) return 0;
 301
 302   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 303   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 304   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 305   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 306   // central value and corrections with spline
 307
 308   Float_t dp = p - fPmin;
 309   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 310   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 311   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 312   Float_t acc = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[ibinp][ibintheta];
 313   return acc;
 314 }
 315
 316 Float_t AliMUONFastTracking::MeanP(Float_t p,   Float_t theta,
 317                             Float_t phi, Int_t charge)
 318 {
 319     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 320     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 321     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanp;
 322 }
 323
 324 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaP(Float_t p,   Float_t theta,
 325                                     Float_t phi, Int_t charge)
 326 {
 327     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 328     Int_t index;
 329     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 330     // central value and corrections with spline
 331     Float_t sigmap = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 332     if (!fSpline) return sigmap;
 333     // corrections vs p, theta, phi
 334     index = iphi + fNbinphi * itheta;
 335     Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 336     Float_t frac1 = fSplineSigmap[index][0]->Eval(p)/sigmap;
 337
 338     if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 339         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmap;
 340         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmap;
 341         Float_t s3 = fCurrentEntry[fNbinp-3][itheta][iphi]->fSigmap;
 342         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 343         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 344         Float_t p3  = fDeltaP * (fNbinp - 3 + 0.5) + fPmin;
 345         Float_t p12 = p1 * p1, p22 = p2 * p2, p32 = p3 * p3;
 346         Float_t d = p12*p2 + p1*p32 + p22*p3 - p32*p2 - p3*p12 - p22*p1;
 347         Float_t a = (s1*p2 + p1*s3 + s2*p3 - s3*p2 - p3*s1 - s2*p1) / d;
 348         Float_t b = (p12*s2 + s1*p32 + p22*s3 - p32*s2 - s3*p12 - p22*s1)/d;
 349         Float_t c = (p12*p2*s3 + p1*p32*s2 + p22*p3*s1
 350                      - p32*p2*s1 - p3*p12*s2 - p22*p1*s3) / d;
 351         Float_t sigma = a * p * p + b * p + c;
 352         frac1 = sigma/sigmap;
 353     }
 354     index = iphi + fNbinphi * ip;
 355     fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 356     fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 357     if (theta>xmax) theta = xmax;
 358     Float_t frac2 = fSplineSigmap[index][1]->Eval(theta)/sigmap;
 359     index = itheta + fNbintheta * ip;
 360     fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 361     fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 362     if (phi>xmax) phi = xmax;
 363     Float_t frac3 = fSplineSigmap[index][2]->Eval(phi)/sigmap;
 364     Float_t sigmatot = sigmap * frac1 * frac2 * frac3;
 365     if (sigmatot<0) sigmatot = sigmap;
 366     return sigmatot;
 367 }
 368
 369 Float_t AliMUONFastTracking::Sigma1P(Float_t p,   Float_t theta,
 370                             Float_t phi, Int_t charge)
 371 {
 372     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 373     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 374     if (p>fPmax) {
 375         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 376         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigma1p;
 377         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigma1p;
 378         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 379         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 380         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 381         return sigma;
 382     }
 383     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 384 }
 385
 386 Float_t AliMUONFastTracking::NormG2(Float_t p,   Float_t theta,
 387                                     Float_t phi, Int_t charge)
 388 {
 389     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 390     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 391     if (p>fPmax) {
 392         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 393         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fNormG2;
 394         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fNormG2;
 395         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 396         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 397         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 398         return norm;
 399     }
 400     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fNormG2;
 401 }
 402
 403 Float_t AliMUONFastTracking::MeanG2(Float_t p,   Float_t theta,
 404                                     Float_t phi, Int_t charge)
 405 {
 406     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 407     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 408     if (p>fPmax) {
 409         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 410         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fMeanG2;
 411         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fMeanG2;
 412         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 413         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 414         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 415         return norm;
 416     }
 417     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanG2;
 418 }
 419
 420 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaG2(Float_t p,   Float_t theta,
 421                                      Float_t phi, Int_t charge)
 422 {
 423     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 424     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 425     if (p>fPmax) {
 426         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 427         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 428         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 429         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 430         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 431         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 432         return sigma;
 433     }
 434     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 435 }
 436
 437
 438 Float_t AliMUONFastTracking::MeanTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 439                                        Float_t phi, Int_t charge)
 440 {
 441     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 442     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 443     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeantheta;
 444 }
 445
 446 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 447                             Float_t phi, Int_t charge){
 448   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 449   Int_t index;
 450   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 451   // central value and corrections with spline
 452   Float_t sigmatheta = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 453   if (!fSpline) return sigmatheta;
 454   // corrections vs p, theta, phi
 455   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 456   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 457   Float_t frac1 = fSplineSigmatheta[index][0]->Eval(p)/sigmatheta;
 458   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 459     // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 460     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 461     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 462     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 463     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 464     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 465     frac1=sigma/sigmatheta;
 466   }
 467   index = iphi + fNbinphi * ip;
 468   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 469   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 470   if (theta>xmax) theta = xmax;
 471   Float_t frac2 = fSplineSigmatheta[index][1]->Eval(theta)/sigmatheta;
 472   index = itheta + fNbintheta * ip;
 473   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 474   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 475   if (phi>xmax) phi = xmax;
 476   Float_t frac3 = fSplineSigmatheta[index][2]->Eval(phi)/sigmatheta;
 477   return sigmatheta * frac1 * frac2 * frac3;
 478 }
 479
 480
 481 Float_t AliMUONFastTracking::MeanPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 482                             Float_t phi, Int_t charge){
 483   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 484   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 485   return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanphi;
 486 }
 487
 488 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 489                             Float_t phi, Int_t charge){
 490   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 491   Int_t index;
 492   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 493   // central value and corrections with spline
 494   Float_t sigmaphi = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 495   if (!fSpline) return sigmaphi;
 496   // corrections vs p, theta, phi
 497   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 498   Float_t frac1 = fSplineSigmaphi[index][0]->Eval(p)/sigmaphi;
 499   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 500   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 501     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 502     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 503     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 504     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 505     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 506     frac1 = sigma/sigmaphi;
 507   }
 508
 509   index = iphi + fNbinphi * ip;
 510   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 511   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 512   if (theta>xmax) theta = xmax;
 513   Float_t frac2 = fSplineSigmaphi[index][1]->Eval(theta)/sigmaphi;
 514   index = itheta + fNbintheta * ip;
 515   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 516   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 517   if (phi>xmax) phi = xmax;
 518   Float_t frac3 = fSplineSigmaphi[index][2]->Eval(phi)/sigmaphi;
 519   return sigmaphi * frac1 * frac2 * frac3;
 520 }
 521
 522 void AliMUONFastTracking::SetSpline(){
 523   printf ("Setting spline functions...");
 524   char splname[40];
 525   Double_t x[20][3];
 526   Double_t x2[50][3];
 527   Int_t nbins[3] = {fNbinp, fNbintheta, fNbinphi};
 528   Double_t xspl[20],yeff[50],ysigmap[20],ysigma1p[20];
 529   Double_t yacc[50], ysigmatheta[20],ysigmaphi[20];
 530   Double_t xsp2[50];
 531   // let's calculate the x axis for p, theta, phi
 532
 533   Int_t i, ispline, ivar;
 534   for (i=0; i< fNbinp; i++) x[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5);
 535   for (i=0; i< fNbintheta; i++) x[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5);
 536   for (i=0; i< fNbinphi; i++) x[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5);
 537
 538   for (i=0; i< 5 * fNbinp; i++) x2[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5)/5.;
 539   for (i=0; i< 5 * fNbintheta; i++) x2[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5)/5.;
 540   for (i=0; i< 5 * fNbinphi; i++) x2[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5)/5.;
 541
 542   // splines in p
 543   ivar = 0;
 544   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 545   for (i=0; i<5 * nbins[ivar]; i++) xsp2[i] = x2[i][ivar];
 546   ispline=0;
 547   for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 548     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 549       for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 550         //      for (Int_t i=0; i<5; i++) {
 551         //        yeff[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i];
 552         //        yacc[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i];
 553         //      }
 554         ysigmap[ip]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 555         ysigma1p[ip]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 556         ysigmatheta[ip] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 557         ysigmaphi[ip]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 558       }
 559       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 560       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 561       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yeff,5 * nbins[ivar]);
 562       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 563       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yacc,5 * nbins[ivar]);
 564       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 565       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 566       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 567       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 568       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 569       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 570       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 571       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 572       ispline++;
 573     }
 574   }
 575
 576   ivar = 1;
 577   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 578   ispline=0;
 579   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 580     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 581       for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 582         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 583         //      yeff[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
 584         //      yacc[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
 585         ysigmap[itheta]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 586         ysigma1p[itheta]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 587         ysigmatheta[itheta] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 588         ysigmaphi[itheta]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 589       }
 590       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 591       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 592       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 593       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 594       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 595       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 596       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 597       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 598       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 599       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 600       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 601       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 602       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 603       ispline++;
 604     }
 605   }
 606
 607   ivar = 2;
 608   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 609   ispline=0;
 610   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 611     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 612       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 613         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 614         //      yeff[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
 615         //      yacc[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
 616         ysigmap[iphi]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 617         ysigma1p[iphi]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 618         ysigmatheta[iphi] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 619         ysigmaphi[iphi]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 620       }
 621       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 622       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 623       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 624       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 625       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 626       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 627       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 628       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 629       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 630       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 631       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 632       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 633       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 634       ispline++;
 635     }
 636   }
 637   printf ("...done\n");
 638 }
 639
 640 void AliMUONFastTracking::SmearMuon(Float_t pgen, Float_t thetagen, Float_t phigen,
 641                             Int_t charge, Float_t &psmear, Float_t &thetasmear,
 642                             Float_t &phismear, Float_t &eff, Float_t &acc){
 643
 644   // !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 645   // IMPORTANT NOTICE TO THE USER
 646   //!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 647   // THIS METHOD HAS BEEN REPLACED BY AliFastMuonTrackingEff::Evaluate()
 648   // AND WILL BE DELETED SOON
 649   // DO NOT USE THIS METHOD
 650   //
 651
 652   printf ("AliMUONFastTracking::SmearMuon()   THIS METHOD IS OBSOLETE ");
 653   printf ("PLEASE REFER TO AliFastMuonTrackingEff::Evaluate()\n");
 654   // angles are in degrees
 655
 656   Double_t meanp    = MeanP  (pgen, thetagen, phigen, charge);
 657   Double_t sigmap   = SigmaP (pgen, thetagen, phigen, charge);
 658   Double_t sigma1p  = Sigma1P(pgen, thetagen, phigen, charge);
 659   Double_t normg2   = NormG2 (pgen, thetagen, phigen, charge);
 660   Double_t meang2   = MeanG2 (pgen, thetagen, phigen, charge);
 661   Double_t sigmag2  = SigmaG2(pgen, thetagen, phigen, charge);
 662
 663   printf ("fBkg = %g    normg2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,NormG2(100,5,0,1));
 664   printf ("fBkg = %g    meang2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,MeanG2(100,5,0,1));
 665   printf ("fBkg = %g    sigmag2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,SigmaG2(100,5,0,1));
 666   Int_t ip,itheta,iphi;
 667   GetIpIthetaIphi(pgen, thetagen, phigen, charge, ip, itheta, iphi);
 668   if (sigmap == 0) {
 669     if (fPrintLevel>0) {
 670       printf ("WARNING!!! sigmap=0:    ");
 671       printf ("ip= %d itheta = %d iphi = %d   ", ip, itheta, iphi);
 672       printf ("p= %f theta = %f phi = %f\n", pgen, thetagen, phigen);
 673     }
 674   }
 675
 676   if (fPrintLevel>1) printf ("setting parameters: meanp = %f sigmap = %f sigma1p = %f normg2 = %f meang2 = %f sigmag2 = %f \n",meanp,sigmap,sigma1p,normg2,meang2,sigmag2);
 677   fFitp->SetParameters(meanp,sigmap,sigma1p,normg2,meang2,sigmag2);
 678
 679   Double_t meantheta  = MeanTheta (pgen, thetagen, phigen, charge);
 680   Double_t sigmatheta = SigmaTheta(pgen, thetagen, phigen, charge);
 681   Double_t meanphi    = MeanPhi   (pgen, thetagen, phigen, charge);
 682   Double_t sigmaphi   = SigmaPhi  (pgen, thetagen, phigen, charge);
 683
 684   // components different from ip=0 have the RMS bigger than mean
 685   Float_t ptp[3]  =  { 1.219576,-0.354764,-0.690117 };
 686   Float_t ptph[3] =  { 0.977522, 0.016269, 0.023158 };
 687   Float_t pphp[3] =  { 1.303256,-0.464847,-0.869322 };
 688   psmear   = pgen + fFitp->GetRandom();
 689   Float_t dp = psmear - pgen;
 690   if (ip==0) sigmaphi *= pphp[0] + pphp[1] * dp + pphp[2] * dp*dp;
 691   phismear = phigen + gRandom->Gaus(meanphi, sigmaphi);
 692   Float_t dphi = phismear - phigen;
 693
 694   if (ip==0) sigmatheta *= ptp[0] + ptp[1] * dp + ptp[2] * dp*dp;
 695   if (ip==0) sigmatheta *= ptph[0] + ptph[1] * dphi + ptph[2] * dphi*dphi;
 696   thetasmear = thetagen + gRandom->Gaus(meantheta,sigmatheta);
 697   eff      = Efficiency(pgen, thetagen, phigen, charge);
 698   acc      = Acceptance(pgen, thetagen, phigen, charge);
 699 }
 700
 701 void AliMUONFastTracking::SetBackground(Float_t bkg){
 702   // linear interpolation of the parameters in the LUT between 2 values where
 703   // the background has been actually calculated
 704
 705   if (bkg>2) printf ("WARNING: unsafe extrapolation!\n");
 706   fBkg = bkg;
 707
 708   Float_t BKG[4] = {0, 0.5, 1, 2}; // bkg values for which LUT is calculated
 709   Int_t ibkg;
 710   for (ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) if ( bkg < BKG[ibkg]) break;
 711   if (ibkg == 4) ibkg--;
 712   if (ibkg == 0) ibkg++;
 713
 714   Float_t x0 = BKG[ibkg-1];
 715   Float_t x1 = BKG[ibkg];
 716   Float_t x = (bkg - x0) / (x1 - x0);
 717
 718   Float_t y0, y1;
 719
 720   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 721     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 722       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 723         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fP = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP;
 724         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fTheta = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta;
 725         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fPhi = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi;
 726         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2p = -1;
 727         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2theta = -1;
 728         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2phi = -1;
 729
 730         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanp;
 731         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp;
 732         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanp = (y1 - y0) * x + y0;
 733         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeantheta;
 734         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta;
 735         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeantheta = (y1 - y0) * x + y0;
 736         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanphi;
 737         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi;
 738         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanphi = (y1 - y0) * x + y0;
 739         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmap;
 740         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap;
 741         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmap = (y1 - y0) * x + y0;
 742         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmatheta;
 743         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta;
 744         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmatheta = (y1 - y0) * x + y0;
 745         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaphi;
 746         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi;
 747         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaphi = (y1 - y0) * x + y0;
 748         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigma1p;
 749         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p;
 750         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigma1p = (y1 - y0) * x + y0;
 751         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fNormG2;
 752         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2;
 753         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fNormG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 754         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanG2;
 755         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2;
 756         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 757
 758         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaG2;
 759         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2;
 760         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 761         for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 762           for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 763             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i][j] = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j];
 764             y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fEff[i][j];
 765             y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j];
 766             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i][j] = (y1 - y0) * x + y0;
 767           }
 768         }
 769       }
 770     }
 771   }
 772   SetSpline();
 773 }
 774
 775
 776
 777   // to guarantee a safe extrapolation for sigmag2 to 0<bkg<0.5, let's fit
 778   // with a straight line sigmag2 vs bkg for bkg=0.5, 1 and 2, and put the
 779   // sigma2(BKG=0) as the extrapolation of this fit
 780
 781
 782
 783
 784
 785
 786
 787