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 // TODO:
  19 //
  20 // - Introduce a rough pt estimation from the difference in phi ?
  21 // - Allow for a more refined selection criterium in case of multiple
  22 //   candidates (for instance by introducing weights for the difference
  23 //   in Phi and Zeta).
  24 //
  25 //____________________________________________________________________
  26
  27 #include "AliITSMultReconstructor.h"
  28
  29 #include "TTree.h"
  30 #include "TH1F.h"
  31 #include "TH2F.h"
  32
  33
  34 #include "AliITSclusterV2.h"
  35 #include "AliITSgeom.h"
  36 #include "AliLog.h"
  37
  38 //____________________________________________________________________
  39 ClassImp(AliITSMultReconstructor)
  40
  41 //____________________________________________________________________
  42 AliITSMultReconstructor::AliITSMultReconstructor() {
  43
  44   fGeometry =0;
  45
  46   SetHistOn();
  47   SetPhiWindow();
  48   SetZetaWindow();
  49   SetOnlyOneTrackletPerC2();
  50
  51   fClustersLay1       = new Float_t*[300000];
  52   fClustersLay2       = new Float_t*[300000];
  53   fTracklets          = new Float_t*[300000];
  54   fAssociationFlag    = new Bool_t[300000];
  55
  56   for(Int_t i=0; i<300000; i++) {
  57     fClustersLay1[i]       = new Float_t[3];
  58     fClustersLay2[i]       = new Float_t[3];
  59     fTracklets[i]          = new Float_t[3];
  60     fAssociationFlag[i]    = kFALSE;
  61   }
  62
  63   // definition of histograms
  64   fhClustersDPhi   = new TH1F("dphi",  "dphi",  200,-0.1,0.1);
  65   fhClustersDPhi->SetDirectory(0);
  66   fhClustersDTheta = new TH1F("dtheta","dtheta",200,-0.1,0.1);
  67   fhClustersDTheta->SetDirectory(0);
  68   fhClustersDZeta = new TH1F("dzeta","dzeta",200,-0.2,0.2);
  69   fhClustersDZeta->SetDirectory(0);
  70
  71   fhDPhiVsDThetaAll = new TH2F("dphiVsDthetaAll","",200,-0.1,0.1,200,-0.1,0.1);
  72   fhDPhiVsDThetaAll->SetDirectory(0);
  73   fhDPhiVsDThetaAcc = new TH2F("dphiVsDthetaAcc","",200,-0.1,0.1,200,-0.1,0.1);
  74   fhDPhiVsDThetaAcc->SetDirectory(0);
  75
  76 }
  77
  78
  79 //____________________________________________________________________
  80 void
  81 AliITSMultReconstructor::Reconstruct(TTree* clusterTree, Float_t* vtx, Float_t* /* vtxRes*/) {
  82   //
  83   // - calls LoadClusterArray that finds the position of the clusters
  84   //   (in global coord)
  85   // - convert the cluster coordinates to theta, phi (seen from the
  86   //   interaction vertex). The third coordinate is used for ....
  87   // - makes an array of tracklets
  88   //
  89   // After this method has been called, the clusters of the two layers
  90   // and the tracklets can be retrieved by calling the Get'er methods.
  91
  92   // reset counters
  93   fNClustersLay1 = 0;
  94   fNClustersLay2 = 0;
  95   fNTracklets = 0;
  96
  97   // loading the clusters
  98   LoadClusterArrays(clusterTree);
  99
 100   // find the tracklets
 101   AliDebug(1,"Looking for tracklets... ");
 102
 103   //###########################################################
 104   // Loop on layer 1 : finding theta, phi and z
 105   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 106     Float_t x = fClustersLay1[iC1][0] - vtx[0];
 107     Float_t y = fClustersLay1[iC1][1] - vtx[1];
 108     Float_t z = fClustersLay1[iC1][2] - vtx[2];
 109
 110     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 111                                TMath::Power(y,2) +
 112                                TMath::Power(z,2));
 113
 114     fClustersLay1[iC1][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 115     fClustersLay1[iC1][1] = TMath::ATan(y/x);  // Store Phi
 116     fClustersLay1[iC1][2] = z/r;               // Store scaled z
 117   }
 118
 119   // Loop on layer 2 : finding theta, phi and r
 120   for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 121     Float_t x = fClustersLay2[iC2][0] - vtx[0];
 122     Float_t y = fClustersLay2[iC2][1] - vtx[1];
 123     Float_t z = fClustersLay2[iC2][2] - vtx[2];
 124
 125     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 126                                TMath::Power(y,2) +
 127                                TMath::Power(z,2));
 128
 129     fClustersLay2[iC2][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 130     fClustersLay2[iC2][1] = TMath::ATan(y/x);  // Store Phi
 131     fClustersLay2[iC2][2] = z;                 // Store z
 132
 133     // this only needs to be initialized for the fNClustersLay2 first associations
 134     fAssociationFlag[iC2] = kFALSE;
 135   }
 136
 137   //###########################################################
 138   // Loop on layer 1
 139   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 140
 141     // reset of variables for multiple candidates
 142     Int_t   iC2WithBestPhi = 0;     // reset
 143     Float_t dPhimin        = 100.;  // just to put a huge number!
 144
 145     // Loop on layer 2
 146     for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 147
 148       // The following excludes double associations
 149       if (!fAssociationFlag[iC2]) {
 150
 151         // find the difference in angles
 152         Float_t dTheta = fClustersLay2[iC2][0] - fClustersLay1[iC1][0];
 153         Float_t dPhi   = fClustersLay2[iC2][1] - fClustersLay1[iC1][1];
 154
 155         // find the difference in z (between linear projection from layer 1
 156         // and the actual point: Dzeta= z1/r1*r2 -z2)
 157         Float_t r2     = fClustersLay2[iC2][2]/TMath::Cos(fClustersLay2[iC2][0]);
 158         Float_t dZeta  = fClustersLay2[iC1][2]*r2 - fClustersLay2[iC2][2];
 159
 160         if (fHistOn) {
 161           fhClustersDPhi->Fill(dPhi);
 162           fhClustersDTheta->Fill(dTheta);
 163           fhClustersDZeta->Fill(dZeta);
 164           fhDPhiVsDThetaAll->Fill(dTheta, dPhi);
 165         }
 166         // make "elliptical" cut in Phi and Zeta!
 167         Float_t d = TMath::Sqrt(TMath::Power(dPhi/fPhiWindow,2) + TMath::Power(dZeta/fZetaWindow,2));
 168         if (d>1) continue;
 169
 170         //look for the minimum distance in Phi: the minimum is in iC2WithBestPhi
 171         if (TMath::Abs(dPhi) < dPhimin) {
 172           dPhimin = TMath::Abs(dPhi);
 173           iC2WithBestPhi = iC2;
 174         }
 175       }
 176     } // end of loop over clusters in layer 2
 177
 178     if (dPhimin<100) { // This means that a cluster in layer 2 was found that mathes with iC1
 179
 180       if (fOnlyOneTrackletPerC2) fAssociationFlag[iC2WithBestPhi] = kTRUE; // flag the association
 181
 182       // store the tracklet
 183
 184       // use the average theta from the clusters in the two layers
 185       fTracklets[fNTracklets][0] = 0.5*(fClustersLay1[iC1][0]+fClustersLay2[iC2WithBestPhi][0]);
 186       // use the phi from the clusters in the first layer
 187       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
 188       // Store the difference between phi1 and phi2
 189       fTracklets[fNTracklets][2] = fClustersLay1[iC1][1] - fClustersLay2[iC2WithBestPhi][1];
 190       fNTracklets++;
 191
 192       AliDebug(1,Form(" Adding tracklet candidate %d (cluster %d  of layer 1 and %d  of layer 2)", fNTracklets, iC1));
 193     }
 194   } // end of loop over clusters in layer 1
 195
 196   AliDebug(1,Form("%d tracklets found", fNTracklets));
 197 }
 198
 199 //____________________________________________________________________
 200 void
 201 AliITSMultReconstructor::LoadClusterArrays(TTree* itsClusterTree) {
 202   // This method
 203   // - gets the clusters from the cluster tree
 204   // - convert them into global coordinates
 205   // - store them in the internal arrays
 206
 207   AliDebug(1,"Loading clusters ...");
 208
 209   fNClustersLay1 = 0;
 210   fNClustersLay2 = 0;
 211
 212   TClonesArray* itsClusters = new TClonesArray("AliITSclusterV2");
 213   TBranch* itsClusterBranch=itsClusterTree->GetBranch("Clusters");
 214   itsClusterBranch->SetAddress(&itsClusters);
 215
 216   Int_t nItsSubs = (Int_t)itsClusterTree->GetEntries();
 217
 218   // loop over the its subdetectors
 219   for (Int_t iIts=0; iIts < nItsSubs; iIts++) {
 220
 221     if (!itsClusterTree->GetEvent(iIts))
 222       continue;
 223
 224     Int_t nClusters = itsClusters->GetEntriesFast();
 225
 226     // stuff needed to get the global coordinates
 227     Double_t rot[9];   fGeometry->GetRotMatrix(iIts,rot);
 228     Int_t lay,lad,det; fGeometry->GetModuleId(iIts,lay,lad,det);
 229     Float_t tx,ty,tz;  fGeometry->GetTrans(lay,lad,det,tx,ty,tz);
 230
 231     // Below:
 232     // "alpha" is the angle from the global X-axis to the
 233     //         local GEANT X'-axis  ( rot[0]=cos(alpha) and rot[1]=sin(alpha) )
 234     // "phi" is the angle from the global X-axis to the
 235     //       local cluster X"-axis
 236
 237     Double_t alpha   = TMath::ATan2(rot[1],rot[0])+TMath::Pi();
 238     Double_t itsPhi = TMath::Pi()/2+alpha;
 239
 240     if (lay==1) itsPhi+=TMath::Pi();
 241     Double_t cp=TMath::Cos(itsPhi), sp=TMath::Sin(itsPhi);
 242     Double_t r=tx*cp+ty*sp;
 243
 244     // loop over clusters
 245     while(nClusters--) {
 246       AliITSclusterV2* cluster = (AliITSclusterV2*)itsClusters->UncheckedAt(nClusters);
 247
 248       if (cluster->GetLayer()>1)
 249         continue;
 250
 251       Float_t x = r*cp - cluster->GetY()*sp;
 252       Float_t y = r*sp + cluster->GetY()*cp;
 253       Float_t z = cluster->GetZ();
 254
 255       if (cluster->GetLayer()==0) {
 256         fClustersLay1[fNClustersLay1][0] = x;
 257         fClustersLay1[fNClustersLay1][1] = y;
 258         fClustersLay1[fNClustersLay1][2] = z;
 259         fNClustersLay1++;
 260       }
 261       if (cluster->GetLayer()==1) {
 262         fClustersLay2[fNClustersLay2][0] = x;
 263         fClustersLay2[fNClustersLay2][1] = y;
 264         fClustersLay2[fNClustersLay2][2] = z;
 265         fNClustersLay2++;
 266       }
 267
 268     }// end of cluster loop
 269   } // end of its "subdetector" loop
 270
 271   AliDebug(1,Form("(clusters in layer 1 : %d,  layer 2: %d)",fNClustersLay1,fNClustersLay2));
 272 }
 273 //____________________________________________________________________
 274 void
 275 AliITSMultReconstructor::SaveHists() {
 276
 277   if (!fHistOn)
 278     return;
 279
 280   fhClustersDPhi->Write();
 281   fhClustersDTheta->Write();
 282   fhClustersDZeta->Write();
 283   fhDPhiVsDThetaAll->Write();
 284   fhDPhiVsDThetaAcc->Write();
 285 }