FMD/AliFMDReconstructor.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 /* $Id$ */
  16 /** @file    AliFMDReconstructor.cxx
  17     @author  Christian Holm Christensen <cholm@nbi.dk>
  18     @date    Mon Mar 27 12:47:09 2006
  19     @brief   FMD reconstruction
  20 */
  21 //____________________________________________________________________
  22 //
  23 // This is a class that constructs AliFMDRecPoint objects from of Digits
  24 // This class reads either digits from a TClonesArray or raw data from
  25 // a DDL file (or similar), and stores the read ADC counts in an
  26 // internal cache (fAdcs).   The rec-points are made via the naiive
  27 // method.
  28 //
  29 //-- Authors: Evgeny Karpechev(INR) and Alla Maevsksia
  30 //  Latest changes by Christian Holm Christensen <cholm@nbi.dk>
  31 //
  32 //
  33 //____________________________________________________________________
  34
  35 // #include <AliLog.h>                        // ALILOG_H
  36 // #include <AliRun.h>                        // ALIRUN_H
  37 #include "AliFMDDebug.h"
  38 #include "AliFMDGeometry.h"                // ALIFMDGEOMETRY_H
  39 #include "AliFMDParameters.h"              // ALIFMDPARAMETERS_H
  40 #include "AliFMDDigit.h"                   // ALIFMDDIGIT_H
  41 #include "AliFMDReconstructor.h"           // ALIFMDRECONSTRUCTOR_H
  42 #include "AliFMDRawReader.h"               // ALIFMDRAWREADER_H
  43 #include "AliFMDRecPoint.h"                // ALIFMDMULTNAIIVE_H
  44 #include "AliESDEvent.h"                   // ALIESDEVENT_H
  45 #include "AliESDVertex.h"                  // ALIESDVERTEX_H
  46 #include <AliESDFMD.h>                     // ALIESDFMD_H
  47 #include <TMath.h>
  48 #include <TH1.h>
  49 #include <TH2.h>
  50 #include <TFile.h>
  51 class AliRawReader;
  52
  53 //____________________________________________________________________
  54 ClassImp(AliFMDReconstructor)
  55 #if 0
  56   ; // This is here to keep Emacs for indenting the next line
  57 #endif
  58
  59 //____________________________________________________________________
  60 AliFMDReconstructor::AliFMDReconstructor()
  61   : AliReconstructor(),
  62     fMult(0x0),
  63     fNMult(0),
  64     fTreeR(0x0),
  65     fCurrentVertex(0),
  66     fESDObj(0x0),
  67     fNoiseFactor(0),
  68     fAngleCorrect(kTRUE),
  69     fVertexType(kNoVertex),
  70     fESD(0x0),
  71     fDiagnostics(kFALSE),
  72     fDiagStep1(0),
  73     fDiagStep2(0),
  74     fDiagStep3(0),
  75     fDiagStep4(0),
  76     fDiagAll(0)
  77 {
  78   // Make a new FMD reconstructor object - default CTOR.
  79   SetNoiseFactor();
  80   SetAngleCorrect();
  81 }
  82
  83
  84 //____________________________________________________________________
  85 AliFMDReconstructor::AliFMDReconstructor(const AliFMDReconstructor& other)
  86   : AliReconstructor(),
  87     fMult(other.fMult),
  88     fNMult(other.fNMult),
  89     fTreeR(other.fTreeR),
  90     fCurrentVertex(other.fCurrentVertex),
  91     fESDObj(other.fESDObj),
  92     fNoiseFactor(other.fNoiseFactor),
  93     fAngleCorrect(other.fAngleCorrect),
  94     fVertexType(other.fVertexType),
  95     fESD(other.fESD),
  96     fDiagnostics(other.fDiagnostics),
  97     fDiagStep1(other.fDiagStep1),
  98     fDiagStep2(other.fDiagStep2),
  99     fDiagStep3(other.fDiagStep3),
 100     fDiagStep4(other.fDiagStep4),
 101     fDiagAll(other.fDiagAll)
 102 {
 103   // Copy constructor
 104 }
 105
 106
 107 //____________________________________________________________________
 108 AliFMDReconstructor&
 109 AliFMDReconstructor::operator=(const AliFMDReconstructor& other)
 110 {
 111   // Assignment operator
 112   fMult          = other.fMult;
 113   fNMult         = other.fNMult;
 114   fTreeR         = other.fTreeR;
 115   fCurrentVertex = other.fCurrentVertex;
 116   fESDObj        = other.fESDObj;
 117   fNoiseFactor   = other.fNoiseFactor;
 118   fAngleCorrect  = other.fAngleCorrect;
 119   fVertexType    = other.fVertexType;
 120   fESD           = other.fESD;
 121   fDiagnostics   = other.fDiagnostics;
 122   fDiagStep1     = other.fDiagStep1;
 123   fDiagStep2     = other.fDiagStep2;
 124   fDiagStep3     = other.fDiagStep3;
 125   fDiagStep4     = other.fDiagStep4;
 126   fDiagAll       = other.fDiagAll;
 127   return *this;
 128 }
 129
 130 //____________________________________________________________________
 131 AliFMDReconstructor::~AliFMDReconstructor()
 132 {
 133   // Destructor
 134   if (fMult)   fMult->Delete();
 135   if (fMult)   delete fMult;
 136   if (fESDObj) delete fESDObj;
 137 }
 138
 139 //____________________________________________________________________
 140 void
 141 AliFMDReconstructor::Init()
 142 {
 143   // Initialize the reconstructor
 144
 145   // Initialize the geometry
 146   AliFMDGeometry* geom = AliFMDGeometry::Instance();
 147   geom->Init();
 148   geom->InitTransformations();
 149
 150   // Initialize the parameters
 151   AliFMDParameters* param = AliFMDParameters::Instance();
 152   param->Init();
 153
 154   // Current vertex position
 155   fCurrentVertex = 0;
 156   // Create array of reconstructed strip multiplicities
 157   fMult = new TClonesArray("AliFMDRecPoint", 51200);
 158   // Create ESD output object
 159   fESDObj = new AliESDFMD;
 160
 161   // Check if we need diagnostics histograms
 162   if (!fDiagnostics) return;
 163   fDiagStep1   = new TH2I("diagStep1", "Read ADC vs. Noise surpressed ADC",
 164                         1024, -.5, 1023.5, 1024, -.5, 1023.5);
 165   fDiagStep1->SetDirectory(0);
 166   fDiagStep1->GetXaxis()->SetTitle("ADC (read)");
 167   fDiagStep1->GetYaxis()->SetTitle(Form("ADC (noise surpressed %4.f)",
 168                                         fNoiseFactor));
 169   fDiagStep2  = new TH2F("diagStep2",  "ADC vs Edep deduced",
 170                         1024, -.5, 1023.5, 100, 0, 2);
 171   fDiagStep2->SetDirectory(0);
 172   fDiagStep2->GetXaxis()->SetTitle("ADC (noise surpressed)");
 173   fDiagStep2->GetYaxis()->SetTitle("#Delta E [GeV]");
 174   fDiagStep3  = new TH2F("diagStep3",  "Edep vs Edep path corrected",
 175                         100, 0., 2., 100, 0., 2.);
 176   fDiagStep3->SetDirectory(0);
 177   fDiagStep3->GetXaxis()->SetTitle("#Delta E [GeV]");
 178   fDiagStep3->GetYaxis()->SetTitle("#Delta E/#Delta x #times #delta x [GeV]");
 179   fDiagStep4  = new TH2F("diagStep4",  "Edep vs Multiplicity deduced",
 180                         100, 0., 2., 100, -.1, 19.9);
 181   fDiagStep4->SetDirectory(0);
 182   fDiagStep4->GetXaxis()->SetTitle("#Delta E/#Delta x #times #delta x [GeV]");
 183   fDiagStep4->GetYaxis()->SetTitle("Multiplicity");
 184   fDiagAll    = new TH2F("diagAll",    "Read ADC vs Multiplicity deduced",
 185                          1024, -.5, 1023.5, 100, -.1, 19.9);
 186   fDiagAll->SetDirectory(0);
 187   fDiagAll->GetXaxis()->SetTitle("ADC (read)");
 188   fDiagAll->GetYaxis()->SetTitle("Multiplicity");
 189 }
 190
 191 //____________________________________________________________________
 192 void
 193 AliFMDReconstructor::ConvertDigits(AliRawReader* reader,
 194                                    TTree* digitsTree) const
 195 {
 196   // Convert Raw digits to AliFMDDigit's in a tree
 197   AliFMDDebug(2, ("Reading raw data into digits tree"));
 198   AliFMDRawReader rawRead(reader, digitsTree);
 199   // rawRead.SetSampleRate(fFMD->GetSampleRate());
 200   rawRead.Exec();
 201 }
 202
 203 //____________________________________________________________________
 204 void
 205 AliFMDReconstructor::GetVertex() const
 206 {
 207   // Return the vertex to use.
 208   // This is obtained from the ESD object.
 209   // If not found, a warning is issued.
 210   fVertexType    = kNoVertex;
 211   fCurrentVertex = 0;
 212   if (fESD) {
 213     const AliESDVertex* vertex = fESD->GetVertex();
 214     if (vertex) {
 215       AliFMDDebug(2, ("Got vertex from ESD: %f", vertex->GetZv()));
 216       fCurrentVertex = vertex->GetZv();
 217       fVertexType    = kESDVertex;
 218       return;
 219     }
 220   }
 221   AliWarning("Didn't get any vertex from ESD or generator");
 222 }
 223
 224
 225 //____________________________________________________________________
 226 void
 227 AliFMDReconstructor::Reconstruct(TTree* digitsTree,
 228                                  TTree* clusterTree) const
 229 {
 230   // Reconstruct event from digits in tree
 231   // Get the FMD branch holding the digits.
 232   // FIXME: The vertex may not be known yet, so we may have to move
 233   // some of this to FillESD.
 234   AliFMDDebug(2, ("Reconstructing from digits in a tree"));
 235   GetVertex();
 236
 237   TBranch *digitBranch = digitsTree->GetBranch("FMD");
 238   if (!digitBranch) {
 239     Error("Exec", "No digit branch for the FMD found");
 240     return;
 241   }
 242   TClonesArray* digits = new TClonesArray("AliFMDDigit");
 243   digitBranch->SetAddress(&digits);
 244
 245   if (fMult)   fMult->Clear();
 246   if (fESDObj) fESDObj->Clear();
 247
 248   fNMult = 0;
 249   fTreeR = clusterTree;
 250   fTreeR->Branch("FMD", &fMult);
 251
 252   AliFMDDebug(5, ("Getting entry 0 from digit branch"));
 253   digitBranch->GetEntry(0);
 254
 255   AliFMDDebug(5, ("Processing digits"));
 256   ProcessDigits(digits);
 257
 258   Int_t written = clusterTree->Fill();
 259   AliFMDDebug(10, ("Filled %d bytes into cluster tree", written));
 260   digits->Delete();
 261   delete digits;
 262 }
 263
 264
 265 //____________________________________________________________________
 266 void
 267 AliFMDReconstructor::ProcessDigits(TClonesArray* digits) const
 268 {
 269   // For each digit, find the pseudo rapdity, azimuthal angle, and
 270   // number of corrected ADC counts, and pass it on to the algorithms
 271   // used.
 272   Int_t nDigits = digits->GetEntries();
 273   AliFMDDebug(1, ("Got %d digits", nDigits));
 274   fESDObj->SetNoiseFactor(fNoiseFactor);
 275   fESDObj->SetAngleCorrected(fAngleCorrect);
 276   for (Int_t i = 0; i < nDigits; i++) {
 277     AliFMDDigit* digit = static_cast<AliFMDDigit*>(digits->At(i));
 278     AliFMDParameters* param  = AliFMDParameters::Instance();
 279     // Check that the strip is not marked as dead
 280     if (param->IsDead(digit->Detector(), digit->Ring(),
 281                       digit->Sector(), digit->Strip())) {
 282       AliFMDDebug(10, ("FMD%d%c[%2d,%3d] is dead", digit->Detector(),
 283                         digit->Ring(), digit->Sector(), digit->Strip()));
 284       continue;
 285     }
 286
 287     // digit->Print();
 288     // Get eta and phi
 289     Float_t eta, phi;
 290     PhysicalCoordinates(digit, eta, phi);
 291
 292     // Substract pedestal.
 293     UShort_t counts   = SubtractPedestal(digit);
 294
 295     // Gain match digits.
 296     Double_t edep     = Adc2Energy(digit, eta, counts);
 297
 298     // Make rough multiplicity
 299     Double_t mult     = Energy2Multiplicity(digit, edep);
 300
 301     AliFMDDebug(10, ("FMD%d%c[%2d,%3d]: "
 302                       "ADC: %d, Counts: %d, Energy: %f, Mult: %f",
 303                       digit->Detector(), digit->Ring(), digit->Sector(),
 304                       digit->Strip(), digit->Counts(), counts, edep, mult));
 305
 306     // Create a `RecPoint' on the output branch.
 307     if (fMult) {
 308       AliFMDRecPoint* m =
 309         new ((*fMult)[fNMult]) AliFMDRecPoint(digit->Detector(),
 310                                               digit->Ring(),
 311                                               digit->Sector(),
 312                                               digit->Strip(),
 313                                               eta, phi,
 314                                               edep, mult);
 315       (void)m; // Suppress warnings about unused variables.
 316       fNMult++;
 317     }
 318
 319     fESDObj->SetMultiplicity(digit->Detector(), digit->Ring(),
 320                              digit->Sector(),  digit->Strip(), mult);
 321     fESDObj->SetEta(digit->Detector(), digit->Ring(),
 322                     digit->Sector(),  digit->Strip(), eta);
 323
 324     if (fDiagAll) fDiagAll->Fill(digit->Counts(), mult);
 325   }
 326 }
 327
 328 //____________________________________________________________________
 329 UShort_t
 330 AliFMDReconstructor::SubtractPedestal(AliFMDDigit* digit) const
 331 {
 332   // Member function to subtract the pedestal from a digit
 333   // This implementation does nothing, but a derived class could over
 334   // load this to subtract a pedestal that was given in a database or
 335   // something like that.
 336
 337   Int_t             counts = 0;
 338   Int_t             adc    = 0;
 339   AliFMDParameters* param  = AliFMDParameters::Instance();
 340   Float_t           ped    = param->GetPedestal(digit->Detector(),
 341                                                 digit->Ring(),
 342                                                 digit->Sector(),
 343                                                 digit->Strip());
 344   Float_t           noise  = param->GetPedestalWidth(digit->Detector(),
 345                                                      digit->Ring(),
 346                                                      digit->Sector(),
 347                                                      digit->Strip());
 348   AliFMDDebug(15, ("Subtracting pedestal %f from signal %d",
 349                    ped, digit->Counts()));
 350   if (digit->Count3() > 0)      adc = digit->Count3();
 351   else if (digit->Count2() > 0) adc = digit->Count2();
 352   else                          adc = digit->Count1();
 353   counts = TMath::Max(Int_t(adc - ped), 0);
 354   if (counts < noise * fNoiseFactor) counts = 0;
 355   if (counts > 0) AliFMDDebug(15, ("Got a hit strip"));
 356   if (fDiagStep1) fDiagStep1->Fill(adc, counts);
 357
 358   return  UShort_t(counts);
 359 }
 360
 361 //____________________________________________________________________
 362 Float_t
 363 AliFMDReconstructor::Adc2Energy(AliFMDDigit* digit,
 364                                 Float_t      eta,
 365                                 UShort_t     count) const
 366 {
 367   // Converts number of ADC counts to energy deposited.
 368   // Note, that this member function can be overloaded by derived
 369   // classes to do strip-specific look-ups in databases or the like,
 370   // to find the proper gain for a strip.
 371   //
 372   // In this simple version, we calculate the energy deposited as
 373   //
 374   //    EnergyDeposited = cos(theta) * gain * count
 375   //
 376   // where
 377   //
 378   //           Pre_amp_MIP_Range
 379   //    gain = ----------------- * Energy_deposited_per_MIP
 380   //           ADC_channel_size
 381   //
 382   // is constant and the same for all strips.
 383   if (count <= 0) return 0;
 384   AliFMDParameters* param = AliFMDParameters::Instance();
 385   Float_t           gain  = param->GetPulseGain(digit->Detector(),
 386                                                 digit->Ring(),
 387                                                 digit->Sector(),
 388                                                 digit->Strip());
 389   AliFMDDebug(15, ("Converting counts %d to energy via factor %f",
 390                     count, gain));
 391
 392   Double_t edep  = count * gain;
 393   if (fDiagStep2) fDiagStep2->Fill(count, edep);
 394   if (fAngleCorrect) {
 395     Double_t theta = 2 * TMath::ATan(TMath::Exp(-eta));
 396     Double_t corr  = TMath::Abs(TMath::Cos(theta));
 397     Double_t cedep = corr * edep;
 398     AliFMDDebug(10, ("correcting for path %f * %f = %f (eta=%f, theta=%f)",
 399                       edep, corr, cedep, eta, theta));
 400     if (fDiagStep3) fDiagStep3->Fill(edep, cedep);
 401     edep = cedep;
 402   }
 403   return edep;
 404 }
 405
 406 //____________________________________________________________________
 407 Float_t
 408 AliFMDReconstructor::Energy2Multiplicity(AliFMDDigit* /* digit */,
 409                                          Float_t      edep) const
 410 {
 411   // Converts an energy signal to number of particles.
 412   // Note, that this member function can be overloaded by derived
 413   // classes to do strip-specific look-ups in databases or the like,
 414   // to find the proper gain for a strip.
 415   //
 416   // In this simple version, we calculate the multiplicity as
 417   //
 418   //   multiplicity = Energy_deposited / Energy_deposited_per_MIP
 419   //
 420   // where
 421   //
 422   //   Energy_deposited_per_MIP = 1.664 * SI_density * SI_thickness
 423   //
 424   // is constant and the same for all strips
 425   AliFMDParameters* param   = AliFMDParameters::Instance();
 426   Double_t          edepMIP = param->GetEdepMip();
 427   Float_t           mult    = edep / edepMIP;
 428   if (edep > 0)
 429     AliFMDDebug(15, ("Translating energy %f to multiplicity via "
 430                      "divider %f->%f", edep, edepMIP, mult));
 431   if (fDiagStep4) fDiagStep4->Fill(edep, mult);
 432   return mult;
 433 }
 434
 435 //____________________________________________________________________
 436 void
 437 AliFMDReconstructor::PhysicalCoordinates(AliFMDDigit* digit,
 438                                          Float_t& eta,
 439                                          Float_t& phi) const
 440 {
 441   // Get the eta and phi of a digit
 442   //
 443   // Get geometry.
 444   AliFMDGeometry* geom = AliFMDGeometry::Instance();
 445   Double_t x, y, z, r, theta;
 446   geom->Detector2XYZ(digit->Detector(), digit->Ring(), digit->Sector(),
 447                     digit->Strip(), x, y, z);
 448   // Correct for vertex offset.
 449   z     += fCurrentVertex;
 450   phi   =  TMath::ATan2(y, x);
 451   r     =  TMath::Sqrt(y * y + x * x);
 452   theta =  TMath::ATan2(r, z);
 453   eta   = -TMath::Log(TMath::Tan(theta / 2));
 454 }
 455
 456
 457
 458 //____________________________________________________________________
 459 void
 460 AliFMDReconstructor::FillESD(TTree*  /* digitsTree */,
 461                              TTree*  /* clusterTree */,
 462                              AliESDEvent* esd) const
 463 {
 464   // nothing to be done
 465   // FIXME: The vertex may not be known when Reconstruct is executed,
 466   // so we may have to move some of that member function here.
 467   AliFMDDebug(2, ("Calling FillESD with two trees and one ESD"));
 468   // fESDObj->Print();
 469
 470   if (esd) {
 471     AliFMDDebug(2, ("Writing FMD data to ESD tree"));
 472     esd->SetFMDData(fESDObj);
 473   }
 474
 475   if (!fDiagnostics || !esd) return;
 476   static bool first = true;
 477   // This is most likely NOT the event number you'd like to use. It
 478   // has nothing to do with the 'real' event number.
 479   // - That's OK.  We just use it for the name of the directory -
 480   // nothing else.  Christian
 481   Int_t evno = esd->GetEventNumberInFile();
 482   AliFMDDebug(1, ("Writing diagnostics histograms to FMD.Diag.root/%03d",evno));
 483   TFile f("FMD.Diag.root", (first ? "RECREATE" : "UPDATE"));
 484   first = false;
 485   f.cd();
 486   TDirectory* d = f.mkdir(Form("%03d", evno),
 487                           Form("Diagnostics histograms for event # %d", evno));
 488   d->cd();
 489   if (fDiagStep1) fDiagStep1->Write();
 490   if (fDiagStep2) fDiagStep2->Write();
 491   if (fDiagStep3) fDiagStep3->Write();
 492   if (fDiagStep4) fDiagStep4->Write();
 493   if (fDiagAll)   fDiagAll->Write();
 494   d->Write();
 495   f.Write();
 496   f.Close();
 497
 498   if (fDiagStep1) fDiagStep1->Reset();
 499   if (fDiagStep2) fDiagStep2->Reset();
 500   if (fDiagStep3) fDiagStep3->Reset();
 501   if (fDiagStep4) fDiagStep4->Reset();
 502   if (fDiagAll)   fDiagAll->Reset();
 503 }
 504
 505 //____________________________________________________________________
 506 //
 507 // EOF
 508 //