ITS/AliITSMultReconstructor.cxx

   1 //____________________________________________________________________
   2 //
   3 // AliITSMultReconstructor - find clusters in the pixels (theta and
   4 // phi) and tracklets.
   5 //
   6 // These can be used to extract charged particles multiplcicity from the ITS.
   7 //
   8 // A tracklet consist of two ITS clusters, one in the first pixel
   9 // layer and one in the second. The clusters are associates if the
  10 // differencies in Phi (azimuth) and Zeta (longitudinal) are inside
  11 // a fiducial volume. In case of multiple candidates it is selected the
  12 // candidate with minimum distance in Phi.
  13 // The parameter AssociationChoice allows to control if two clusters
  14 // in layer 2 can be associated to the same cluster in layer 1 or not.
  15 //
  16 // -----------------------------------------------------------------
  17 //
  18 // NOTE: The cuts on phi and zeta depends on the interacting system (p-p
  19 //  or Pb-Pb). Please, check the file AliITSMultReconstructor.h and be
  20 //  sure that SetPhiWindow and SetZetaWindow are defined accordingly.
  21 //
  22 //
  23 //
  24 //
  25 //____________________________________________________________________
  26
  27 #include "AliITSMultReconstructor.h"
  28
  29 #include "TTree.h"
  30 #include "TH1F.h"
  31 #include "TH2F.h"
  32
  33 #include "AliITSRecPoint.h"
  34 #include "AliITSgeom.h"
  35 #include "AliLog.h"
  36
  37 //____________________________________________________________________
  38 ClassImp(AliITSMultReconstructor)
  39
  40
  41 //____________________________________________________________________
  42 AliITSMultReconstructor::AliITSMultReconstructor() {
  43   // Method to reconstruct the charged particles multiplicity with the
  44   // SPD (tracklets).
  45
  46   fGeometry =0;
  47
  48   SetHistOn();
  49   SetPhiWindow();
  50   SetZetaWindow();
  51   SetOnlyOneTrackletPerC2();
  52
  53   fClustersLay1       = new Float_t*[300000];
  54   fClustersLay2       = new Float_t*[300000];
  55   fTracklets          = new Float_t*[300000];
  56   fAssociationFlag    = new Bool_t[300000];
  57
  58   for(Int_t i=0; i<300000; i++) {
  59     fClustersLay1[i]       = new Float_t[3];
  60     fClustersLay2[i]       = new Float_t[3];
  61     fTracklets[i]          = new Float_t[3];
  62     fAssociationFlag[i]    = kFALSE;
  63   }
  64
  65   // definition of histograms
  66   fhClustersDPhiAcc   = new TH1F("dphiacc",  "dphi",  100,-0.1,0.1);
  67   fhClustersDPhiAcc->SetDirectory(0);
  68   fhClustersDThetaAcc = new TH1F("dthetaacc","dtheta",100,-0.1,0.1);
  69   fhClustersDThetaAcc->SetDirectory(0);
  70   fhClustersDZetaAcc = new TH1F("dzetaacc","dzeta",100,-1.,1.);
  71   fhClustersDZetaAcc->SetDirectory(0);
  72
  73   fhDPhiVsDZetaAcc = new TH2F("dphiVsDzetaacc","",100,-1.,1.,100,-0.1,0.1);
  74   fhDPhiVsDZetaAcc->SetDirectory(0);
  75   fhDPhiVsDThetaAcc = new TH2F("dphiVsDthetaAcc","",100,-0.1,0.1,100,-0.1,0.1);
  76   fhDPhiVsDThetaAcc->SetDirectory(0);
  77
  78   fhClustersDPhiAll   = new TH1F("dphiall",  "dphi",  100,-0.5,0.5);
  79   fhClustersDPhiAll->SetDirectory(0);
  80   fhClustersDThetaAll = new TH1F("dthetaall","dtheta",100,-0.5,0.5);
  81   fhClustersDThetaAll->SetDirectory(0);
  82   fhClustersDZetaAll = new TH1F("dzetaall","dzeta",100,-5.,5.);
  83   fhClustersDZetaAll->SetDirectory(0);
  84
  85   fhDPhiVsDZetaAll = new TH2F("dphiVsDzetaall","",100,-5.,5.,100,-0.5,0.5);
  86   fhDPhiVsDZetaAll->SetDirectory(0);
  87   fhDPhiVsDThetaAll = new TH2F("dphiVsDthetaAll","",100,-0.5,0.5,100,-0.5,0.5);
  88   fhDPhiVsDThetaAll->SetDirectory(0);
  89
  90   fhetaTracklets  = new TH1F("etaTracklets",  "eta",  100,-2.,2.);
  91   fhphiTracklets  = new TH1F("phiTracklets",  "phi",  100,-3.14159,3.14159);
  92   fhetaClustersLay1  = new TH1F("etaClustersLay1",  "etaCl1",  100,-2.,2.);
  93   fhphiClustersLay1  = new TH1F("phiClustersLay1", "phiCl1", 100,-3.141,3.141);
  94
  95 }
  96
  97 //______________________________________________________________________
  98 AliITSMultReconstructor::AliITSMultReconstructor(const AliITSMultReconstructor &mr) : TObject(mr) {
  99   // Copy constructor
 100   // Copies are not allowed. The method is protected to avoid misuse.
 101   Error("AliITSMultReconstructor","Copy constructor not allowed\n");
 102 }
 103
 104 //______________________________________________________________________
 105 AliITSMultReconstructor& AliITSMultReconstructor::operator=(const AliITSMultReconstructor& /* mr */){
 106   // Assignment operator
 107   // Assignment is not allowed. The method is protected to avoid misuse.
 108   Error("= operator","Assignment operator not allowed\n");
 109   return *this;
 110 }
 111
 112 //______________________________________________________________________
 113 AliITSMultReconstructor::~AliITSMultReconstructor(){
 114   // Destructor
 115
 116   // delete histograms
 117   delete fhClustersDPhiAcc;
 118   delete fhClustersDThetaAcc;
 119   delete fhClustersDZetaAcc;
 120   delete fhClustersDPhiAll;
 121   delete fhClustersDThetaAll;
 122   delete fhClustersDZetaAll;
 123   delete fhDPhiVsDThetaAll;
 124   delete fhDPhiVsDThetaAcc;
 125   delete fhDPhiVsDZetaAll;
 126   delete fhDPhiVsDZetaAcc;
 127   delete fhetaTracklets;
 128   delete fhphiTracklets;
 129   delete fhetaClustersLay1;
 130   delete fhphiClustersLay1;
 131
 132   // delete arrays
 133   for(Int_t i=0; i<300000; i++) {
 134     delete [] fClustersLay1[i];
 135     delete [] fClustersLay2[i];
 136     delete [] fTracklets[i];
 137   }
 138   delete [] fClustersLay1;
 139   delete [] fClustersLay2;
 140   delete [] fTracklets;
 141
 142   delete [] fAssociationFlag;
 143 }
 144
 145 //____________________________________________________________________
 146 void
 147 AliITSMultReconstructor::Reconstruct(TTree* clusterTree, Float_t* vtx, Float_t* /* vtxRes*/) {
 148   //
 149   // - calls LoadClusterArray that finds the position of the clusters
 150   //   (in global coord)
 151   // - convert the cluster coordinates to theta, phi (seen from the
 152   //   interaction vertex). The third coordinate is used for ....
 153   // - makes an array of tracklets
 154   //
 155   // After this method has been called, the clusters of the two layers
 156   // and the tracklets can be retrieved by calling the Get'er methods.
 157
 158   // reset counters
 159   fNClustersLay1 = 0;
 160   fNClustersLay2 = 0;
 161   fNTracklets = 0;
 162
 163   // loading the clusters
 164   LoadClusterArrays(clusterTree);
 165
 166   // find the tracklets
 167   AliDebug(1,"Looking for tracklets... ");
 168
 169   //###########################################################
 170   // Loop on layer 1 : finding theta, phi and z
 171   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 172     Float_t x = fClustersLay1[iC1][0] - vtx[0];
 173     Float_t y = fClustersLay1[iC1][1] - vtx[1];
 174     Float_t z = fClustersLay1[iC1][2] - vtx[2];
 175
 176     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 177                                TMath::Power(y,2) +
 178                                TMath::Power(z,2));
 179
 180     fClustersLay1[iC1][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 181     fClustersLay1[iC1][1] = TMath::ATan2(x,y);  // Store Phi
 182     fClustersLay1[iC1][2] = z/r;               // Store scaled z
 183     if (fHistOn) {
 184       Float_t eta=fClustersLay1[iC1][0];
 185       eta= TMath::Tan(eta/2.);
 186       eta=-TMath::Log(eta);
 187       fhetaClustersLay1->Fill(eta);
 188       fhphiClustersLay1->Fill(fClustersLay1[iC1][1]);
 189     }
 190 }
 191
 192   // Loop on layer 2 : finding theta, phi and r
 193   for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 194     Float_t x = fClustersLay2[iC2][0] - vtx[0];
 195     Float_t y = fClustersLay2[iC2][1] - vtx[1];
 196     Float_t z = fClustersLay2[iC2][2] - vtx[2];
 197
 198     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 199                                TMath::Power(y,2) +
 200                                TMath::Power(z,2));
 201
 202     fClustersLay2[iC2][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 203     fClustersLay2[iC2][1] = TMath::ATan2(x,y);  // Store Phi
 204     fClustersLay2[iC2][2] = z;                 // Store z
 205
 206  // this only needs to be initialized for the fNClustersLay2 first associations
 207     fAssociationFlag[iC2] = kFALSE;
 208   }
 209
 210   //###########################################################
 211   // Loop on layer 1
 212   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 213
 214     // reset of variables for multiple candidates
 215     Int_t  iC2WithBestDist = 0;     // reset
 216     Float_t distmin        = 100.;  // just to put a huge number!
 217     Float_t dPhimin        = 0.;  // Used for histograms only!
 218     Float_t dThetamin      = 0.;  // Used for histograms only!
 219     Float_t dZetamin       = 0.;  // Used for histograms only!
 220
 221     // Loop on layer 2
 222     for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 223
 224       // The following excludes double associations
 225       if (!fAssociationFlag[iC2]) {
 226
 227         // find the difference in angles
 228         Float_t dTheta = fClustersLay2[iC2][0] - fClustersLay1[iC1][0];
 229         Float_t dPhi   = fClustersLay2[iC2][1] - fClustersLay1[iC1][1];
 230
 231         // find the difference in z (between linear projection from layer 1
 232         // and the actual point: Dzeta= z1/r1*r2 -z2)
 233         Float_t r2   = fClustersLay2[iC2][2]/TMath::Cos(fClustersLay2[iC2][0]);
 234         Float_t dZeta  = fClustersLay1[iC1][2]*r2 - fClustersLay2[iC2][2];
 235
 236         if (fHistOn) {
 237           fhClustersDPhiAll->Fill(dPhi);
 238           fhClustersDThetaAll->Fill(dTheta);
 239           fhClustersDZetaAll->Fill(dZeta);
 240           fhDPhiVsDThetaAll->Fill(dTheta, dPhi);
 241           fhDPhiVsDZetaAll->Fill(dZeta, dPhi);
 242         }
 243         // make "elliptical" cut in Phi and Zeta!
 244         Float_t d = TMath::Sqrt(TMath::Power(dPhi/fPhiWindow,2) + TMath::Power(dZeta/fZetaWindow,2));
 245
 246         if (d>1) continue;
 247
 248         //look for the minimum distance: the minimum is in iC2WithBestDist
 249         if (TMath::Sqrt(dZeta*dZeta+(r2*dPhi*r2*dPhi)) < distmin ) {
 250           distmin=TMath::Sqrt(dZeta*dZeta + (r2*dPhi*r2*dPhi));
 251           dPhimin = dPhi;
 252           dThetamin = dTheta;
 253           dZetamin = dZeta;
 254           iC2WithBestDist = iC2;
 255         }
 256       }
 257     } // end of loop over clusters in layer 2
 258
 259     if (distmin<100) { // This means that a cluster in layer 2 was found that mathes with iC1
 260
 261       if (fHistOn) {
 262         fhClustersDPhiAcc->Fill(dPhimin);
 263         fhClustersDThetaAcc->Fill(dThetamin);
 264         fhClustersDZetaAcc->Fill(dZetamin);
 265         fhDPhiVsDThetaAcc->Fill(dThetamin, dPhimin);
 266         fhDPhiVsDZetaAcc->Fill(dZetamin, dPhimin);
 267       }
 268
 269       if (fOnlyOneTrackletPerC2) fAssociationFlag[iC2WithBestDist] = kTRUE; // flag the association
 270
 271       // store the tracklet
 272
 273       // use the theta from the clusters in the first layer
 274       fTracklets[fNTracklets][0] = fClustersLay1[iC1][0];
 275       // use the phi from the clusters in the first layer
 276       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
 277       // Store the difference between phi1 and phi2
 278       fTracklets[fNTracklets][2] = fClustersLay1[iC1][1] - fClustersLay2[iC2WithBestDist][1];
 279
 280       if (fHistOn) {
 281         Float_t eta=fTracklets[fNTracklets][0];
 282         eta= TMath::Tan(eta/2.);
 283         eta=-TMath::Log(eta);
 284         fhetaTracklets->Fill(eta);
 285         fhphiTracklets->Fill(fTracklets[fNTracklets][1]);
 286       }
 287
 288       AliDebug(1,Form(" Adding tracklet candidate %d ", fNTracklets));
 289       AliDebug(1,Form(" Cl. %d of Layer 1 and %d of Layer 2", iC1,
 290                       iC2WithBestDist));
 291       fNTracklets++;
 292     }
 293
 294     // Delete the following else if you do not want to save Clusters!
 295
 296     else { // This means that the cluster has not been associated
 297
 298       // store the cluster
 299
 300       fTracklets[fNTracklets][0] = fClustersLay1[iC1][0];
 301       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
 302       // Store a flag. This will indicate that the "tracklet"
 303       // was indeed a single cluster!
 304       fTracklets[fNTracklets][2] = -999999.;
 305       AliDebug(1,Form(" Adding a single cluster %d (cluster %d  of layer 1)",
 306                       fNTracklets, iC1));
 307       fNTracklets++;
 308     }
 309
 310   } // end of loop over clusters in layer 1
 311
 312   AliDebug(1,Form("%d tracklets found", fNTracklets));
 313 }
 314
 315 //____________________________________________________________________
 316 void
 317 AliITSMultReconstructor::LoadClusterArrays(TTree* itsClusterTree) {
 318   // This method
 319   // - gets the clusters from the cluster tree
 320   // - convert them into global coordinates
 321   // - store them in the internal arrays
 322
 323   AliDebug(1,"Loading clusters ...");
 324
 325   fNClustersLay1 = 0;
 326   fNClustersLay2 = 0;
 327
 328   TClonesArray* itsClusters = new TClonesArray("AliITSRecPoint");
 329   TBranch* itsClusterBranch=itsClusterTree->GetBranch("ITSRecPoints");
 330
 331   itsClusterBranch->SetAddress(&itsClusters);
 332
 333   Int_t nItsSubs = (Int_t)itsClusterTree->GetEntries();
 334
 335   // loop over the its subdetectors
 336   for (Int_t iIts=0; iIts < nItsSubs; iIts++) {
 337
 338     if (!itsClusterTree->GetEvent(iIts))
 339       continue;
 340
 341     Int_t nClusters = itsClusters->GetEntriesFast();
 342
 343     // stuff needed to get the global coordinates
 344     Double_t rot[9];   fGeometry->GetRotMatrix(iIts,rot);
 345     Int_t lay,lad,det; fGeometry->GetModuleId(iIts,lay,lad,det);
 346     Float_t tx,ty,tz;  fGeometry->GetTrans(lay,lad,det,tx,ty,tz);
 347
 348     // Below:
 349     // "alpha" is the angle from the global X-axis to the
 350     //         local GEANT X'-axis  ( rot[0]=cos(alpha) and rot[1]=sin(alpha) )
 351     // "phi" is the angle from the global X-axis to the
 352     //       local cluster X"-axis
 353
 354     Double_t alpha   = TMath::ATan2(rot[1],rot[0])+TMath::Pi();
 355     Double_t itsPhi = TMath::Pi()/2+alpha;
 356
 357     if (lay==1) itsPhi+=TMath::Pi();
 358     Double_t cp=TMath::Cos(itsPhi), sp=TMath::Sin(itsPhi);
 359     Double_t r=tx*cp+ty*sp;
 360
 361     // loop over clusters
 362     while(nClusters--) {
 363       AliITSRecPoint* cluster = (AliITSRecPoint*)itsClusters->UncheckedAt(nClusters);
 364
 365       if (cluster->GetLayer()>1)
 366         continue;
 367
 368       Float_t x = r*cp - cluster->GetY()*sp;
 369       Float_t y = r*sp + cluster->GetY()*cp;
 370       Float_t z = cluster->GetZ();
 371
 372       if (cluster->GetLayer()==0) {
 373         fClustersLay1[fNClustersLay1][0] = x;
 374         fClustersLay1[fNClustersLay1][1] = y;
 375         fClustersLay1[fNClustersLay1][2] = z;
 376         fNClustersLay1++;
 377       }
 378       if (cluster->GetLayer()==1) {
 379         fClustersLay2[fNClustersLay2][0] = x;
 380         fClustersLay2[fNClustersLay2][1] = y;
 381         fClustersLay2[fNClustersLay2][2] = z;
 382         fNClustersLay2++;
 383       }
 384
 385     }// end of cluster loop
 386   } // end of its "subdetector" loop
 387
 388   AliDebug(1,Form("(clusters in layer 1 : %d,  layer 2: %d)",fNClustersLay1,fNClustersLay2));
 389 }
 390 //____________________________________________________________________
 391 void
 392 AliITSMultReconstructor::SaveHists() {
 393   // This method save the histograms on the output file
 394   // (only if fHistOn is TRUE).
 395
 396   if (!fHistOn)
 397     return;
 398
 399   fhClustersDPhiAll->Write();
 400   fhClustersDThetaAll->Write();
 401   fhClustersDZetaAll->Write();
 402   fhDPhiVsDThetaAll->Write();
 403   fhDPhiVsDZetaAll->Write();
 404
 405   fhClustersDPhiAcc->Write();
 406   fhClustersDThetaAcc->Write();
 407   fhClustersDZetaAcc->Write();
 408   fhDPhiVsDThetaAcc->Write();
 409   fhDPhiVsDZetaAcc->Write();
 410
 411   fhetaTracklets->Write();
 412   fhphiTracklets->Write();
 413   fhetaClustersLay1->Write();
 414   fhphiClustersLay1->Write();
 415 }