ITS/AliITSVertexer3D.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2006-2008, 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 #include <TH3F.h>
  16 #include <TTree.h>
  17 #include "AliESDVertex.h"
  18 #include "AliLog.h"
  19 #include "AliStrLine.h"
  20 #include "AliTracker.h"
  21 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  22 #include "AliITSRecPoint.h"
  23 #include "AliITSgeomTGeo.h"
  24 #include "AliVertexerTracks.h"
  25 #include "AliITSVertexer3D.h"
  26 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  27 // this class implements a method to determine
  28 // the 3 coordinates of the primary vertex
  29 // for p-p collisions
  30 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  31 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  32
  33 ClassImp(AliITSVertexer3D)
  34
  35 /* $Id$ */
  36
  37 //______________________________________________________________________
  38 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D():AliITSVertexer(),
  39 fLines("AliStrLine",1000),
  40 fVert3D(),
  41 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  42 fCoarseMaxRCut(0.),
  43 fMaxRCut(0.),
  44 fZCutDiamond(0.),
  45 fMaxZCut(0.),
  46 fDCAcut(0.),
  47 fDiffPhiMax(0.),
  48 fMeanPSelTrk(0.),
  49 fMeanPtSelTrk(0.)
  50 {
  51   // Default constructor
  52   SetCoarseDiffPhiCut();
  53   SetCoarseMaxRCut();
  54   SetMaxRCut();
  55   SetZCutDiamond();
  56   SetMaxZCut();
  57   SetDCAcut();
  58   SetDiffPhiMax();
  59   SetMeanPSelTracks();
  60   SetMeanPtSelTracks();
  61 }
  62
  63 //______________________________________________________________________
  64 AliITSVertexer3D::~AliITSVertexer3D() {
  65   // Destructor
  66   fLines.Clear("C");
  67 }
  68
  69 //______________________________________________________________________
  70 void AliITSVertexer3D::ResetVert3D(){
  71   //
  72   fVert3D.SetXv(0.);
  73   fVert3D.SetYv(0.);
  74   fVert3D.SetZv(0.);
  75   fVert3D.SetDispersion(0.);
  76   fVert3D.SetNContributors(0);
  77 }
  78 //______________________________________________________________________
  79 AliESDVertex* AliITSVertexer3D::FindVertexForCurrentEvent(TTree *itsClusterTree){
  80   // Defines the AliESDVertex for the current event
  81   ResetVert3D();
  82   AliDebug(1,"FindVertexForCurrentEvent - 3D - PROCESSING NEXT EVENT");
  83   fLines.Clear();
  84
  85   Int_t nolines = FindTracklets(itsClusterTree,0);
  86   fCurrentVertex = 0;
  87   if(nolines<2)return fCurrentVertex;
  88   Int_t rc=Prepare3DVertex(0);
  89   if(rc==0) fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(&fLines,0);
  90   /*  uncomment to debug
  91     printf("Vertex found in first iteration:\n");
  92     fVert3D.Print();
  93     printf("Start second iteration\n");
  94   end of debug lines  */
  95   if(fVert3D.GetNContributors()>0){
  96     fLines.Clear("C");
  97     nolines = FindTracklets(itsClusterTree,1);
  98     if(nolines>=2){
  99       rc=Prepare3DVertex(1);
 100       if(rc==0) fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(&fLines,0);
 101     }
 102   }
 103   /*  uncomment to debug
 104     printf("Vertex found in second iteration:\n");
 105     fVert3D.Print();
 106    end of debug lines  */
 107
 108   Float_t vRadius=TMath::Sqrt(fVert3D.GetXv()*fVert3D.GetXv()+fVert3D.GetYv()*fVert3D.GetYv());
 109   if(vRadius<GetPipeRadius() && fVert3D.GetNContributors()>0){
 110     Double_t position[3]={fVert3D.GetXv(),fVert3D.GetYv(),fVert3D.GetZv()};
 111     Double_t covmatrix[6];
 112     fVert3D.GetCovMatrix(covmatrix);
 113     Double_t chi2=99999.;
 114     Int_t    nContr=fVert3D.GetNContributors();
 115     fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,chi2,nContr);
 116     fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
 117     fCurrentVertex->SetName("Vertex");
 118     fCurrentVertex->SetDispersion(fVert3D.GetDispersion());
 119   }
 120   FindMultiplicity(itsClusterTree);
 121   return fCurrentVertex;
 122 }
 123
 124 //______________________________________________________________________
 125 Int_t AliITSVertexer3D::FindTracklets(TTree *itsClusterTree, Int_t optCuts){
 126   // All the possible combinations between recpoints on layer 1and 2 are
 127   // considered. Straight lines (=tracklets)are formed.
 128   // The tracklets are processed in Prepare3DVertex
 129   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 130
 131   TTree *tR = itsClusterTree;
 132   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 133   TClonesArray *itsRec  = 0;
 134   // lc1 and gc1 are local and global coordinates for layer 1
 135   //  Float_t lc1[3]={0.,0.,0.};
 136   Float_t gc1[3]={0.,0.,0.};
 137   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 138   //  Float_t lc2[3]={0.,0.,0.};
 139   Float_t gc2[3]={0.,0.,0.};
 140
 141   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 142   TBranch *branch;
 143   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 144
 145   // Set values for cuts
 146   Float_t xbeam=0., ybeam=0.;
 147   Float_t zvert=0.;
 148   Float_t deltaPhi=fCoarseDiffPhiCut;
 149   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 150   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 151   if(optCuts){
 152     xbeam=fVert3D.GetXv();
 153     ybeam=fVert3D.GetYv();
 154     zvert=fVert3D.GetZv();
 155     deltaPhi = fDiffPhiMax;
 156     deltaR=fMaxRCut;
 157     dZmax=fMaxZCut;
 158   }
 159   Int_t nrpL1 = 0;    // number of rec points on layer 1
 160   Int_t nrpL2 = 0;    // number of rec points on layer 2
 161
 162   // By default irstL1=0 and lastL1=79
 163   Int_t firstL1 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(1,1,1);
 164   Int_t lastL1 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,1,1)-1;
 165   for(Int_t module= firstL1; module<=lastL1;module++){  // count number of recopints on layer 1
 166     branch->GetEvent(module);
 167     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 168     detTypeRec.ResetRecPoints();
 169   }
 170   //By default firstL2=80 and lastL2=239
 171   Int_t firstL2 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,1,1);
 172   Int_t lastL2 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(3,1,1)-1;
 173   for(Int_t module= firstL2; module<=lastL2;module++){  // count number of recopints on layer 2
 174     branch->GetEvent(module);
 175     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 176     detTypeRec.ResetRecPoints();
 177   }
 178   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 179     return -1;
 180   }
 181   AliDebug(1,Form("RecPoints on Layer 1,2 = %d, %d\n",nrpL1,nrpL2));
 182
 183   Double_t a[3]={xbeam,ybeam,0.};
 184   Double_t b[3]={xbeam,ybeam,10.};
 185   AliStrLine zeta(a,b,kTRUE);
 186   Float_t bField=AliTracker::GetBz()/10.; //T
 187   SetMeanPPtSelTracks(bField);
 188
 189   Int_t nolines = 0;
 190   // Loop on modules of layer 1
 191   for(Int_t modul1= firstL1; modul1<=lastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 192     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1; // ladders are numbered starting from 1
 193     branch->GetEvent(modul1);
 194     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 195     static TClonesArray prpl1("AliITSRecPoint",nrecp1);
 196     prpl1.SetOwner();
 197     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 198       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 199       new(prpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 200     }
 201     detTypeRec.ResetRecPoints();
 202     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 203       AliITSRecPoint *recp1 = (AliITSRecPoint*)prpl1.At(j);
 204       // Local coordinates of this recpoint
 205       /*
 206       lc[0]=recp1->GetDetLocalX();
 207       lc[2]=recp1->GetDetLocalZ();
 208       */
 209       recp1->GetGlobalXYZ(gc1);
 210       Double_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1]-ybeam,gc1[0]-xbeam);
 211       if(phi1<0)phi1=2*TMath::Pi()+phi1;
 212       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 213         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 214           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 215           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
 216           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 217           branch->GetEvent(modul2);
 218           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 219           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 220             AliITSRecPoint *recp2 = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 221             /*
 222             lc2[0]=recp2->GetDetLocalX();
 223             lc2[2]=recp2->GetDetLocalZ();
 224             */
 225             recp2->GetGlobalXYZ(gc2);
 226             Double_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1]-ybeam,gc2[0]-xbeam);
 227             if(phi2<0)phi2=2*TMath::Pi()+phi2;
 228             Double_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 229             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 230             if(diff>deltaPhi)continue;
 231             AliStrLine line(gc1,gc2,kTRUE);
 232             Double_t cp[3];
 233             Int_t retcode = line.Cross(&zeta,cp);
 234             if(retcode<0)continue;
 235             Double_t dca = line.GetDCA(&zeta);
 236             if(dca<0.) continue;
 237             if(dca>deltaR)continue;
 238             Double_t deltaZ=cp[2]-zvert;
 239             if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 240
 241             if(nolines == 0){
 242               if(fLines.GetEntriesFast()>0)fLines.Clear("C");
 243             }
 244             Float_t cov[6];
 245             recp2->GetGlobalCov(cov);
 246
 247
 248             Float_t rad1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
 249             Float_t rad2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
 250             Float_t factor=(rad1+rad2)/(rad2-rad1); //factor to account for error on tracklet direction
 251
 252             Float_t curvErr=0;
 253             if(bField>0.00001){
 254               Float_t curvRadius=fMeanPtSelTrk/(0.3*bField)*100; //cm
 255               Float_t dRad=TMath::Sqrt(TMath::Power((gc1[0]-gc2[0]),2)+TMath::Power((gc1[1]-gc2[1]),2));
 256               Float_t aux=dRad/2.+rad1;
 257               curvErr=TMath::Sqrt(curvRadius*curvRadius-dRad*dRad/4.)-TMath::Sqrt(curvRadius*curvRadius-aux*aux); //cm
 258             }
 259
 260             Float_t sigmasq[3];
 261             sigmasq[0]=(cov[0]+curvErr*curvErr/2.)*factor*factor;
 262             sigmasq[1]=(cov[3]+curvErr*curvErr/2.)*factor*factor;
 263             sigmasq[2]=cov[5]*factor*factor;
 264
 265             // Multiple scattering
 266             Float_t beta=1.;
 267             Float_t beta2=beta*beta;
 268             Float_t p2=fMeanPSelTrk*fMeanPSelTrk;
 269             Float_t rBP=GetPipeRadius();
 270             Float_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
 271             Float_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length
 272             Float_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dBP);
 273             Float_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dL1);
 274             Float_t thetaBP=TMath::Sqrt(theta2BP);
 275             Float_t thetaL1=TMath::Sqrt(theta2L1);
 276 //          Float_t geomfac[3];
 277 //          geomfac[0]=sin(phi1)*sin(phi1);
 278 //          geomfac[1]=cos(phi1)*cos(phi1);
 279 //          Float_t tgth=(gc2[2]-gc1[2])/(rad2-rad1);
 280 //          geomfac[2]=1+tgth*tgth;
 281             for(Int_t ico=0; ico<3;ico++){
 282 //            printf("Error on coord. %d due to cov matrix+curvErr=%f\n",ico,sigmasq[ico]);
 283 //            //              sigmasq[ico]+=rad1*rad1*geomfac[ico]*theta2L1/2; // multiple scattering in layer 1
 284 //            //  sigmasq[ico]+=rBP*rBP*geomfac[ico]*theta2BP/2; // multiple scattering in beam pipe
 285               sigmasq[ico]+=TMath::Power(rad1*TMath::Tan(thetaL1),2)/3.;
 286               sigmasq[ico]+=TMath::Power(rBP*TMath::Tan(thetaBP),2)/3.;
 287
 288 //            printf("Multipl. scatt. contr %d = %f (LAY1), %f (BP)\n",ico,rad1*rad1*geomfac[ico]*theta2L1/2,rBP*rBP*geomfac[ico]*theta2BP/2);
 289 //            printf("Total error on coord %d = %f\n",ico,sigmasq[ico]);
 290             }
 291             Float_t wmat[9]={1.,0.,0.,0.,1.,0.,0.,0.,1.};
 292             if(sigmasq[0]!=0.) wmat[0]=1./sigmasq[0];
 293             if(sigmasq[1]!=0.) wmat[4]=1./sigmasq[1];
 294             if(sigmasq[2]!=0.) wmat[8]=1./sigmasq[2];
 295             new(fLines[nolines++])AliStrLine(gc1,sigmasq,wmat,gc2,kTRUE);
 296
 297           }
 298           detTypeRec.ResetRecPoints();
 299         }
 300       }
 301     }
 302     prpl1.Clear();
 303   }
 304   if(nolines == 0)return -2;
 305   return nolines;
 306 }
 307
 308 //______________________________________________________________________
 309 Int_t  AliITSVertexer3D::Prepare3DVertex(Int_t optCuts){
 310   // Finds the 3D vertex information using tracklets
 311   Int_t retcode = -1;
 312
 313   Float_t xbeam=0.;
 314   Float_t ybeam=0.;
 315   Float_t zvert=0.;
 316   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 317   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 318   if(optCuts){
 319     xbeam=fVert3D.GetXv();
 320     ybeam=fVert3D.GetYv();
 321     zvert=fVert3D.GetZv();
 322     deltaR=fMaxRCut;
 323     dZmax=fMaxZCut;
 324   }
 325
 326   Int_t nbr=50;
 327   Float_t rl=-fCoarseMaxRCut;
 328   Float_t rh=fCoarseMaxRCut;
 329   Int_t nbz=100;
 330   Float_t zl=-fZCutDiamond;
 331   Float_t zh=fZCutDiamond;
 332   Float_t binsizer=(rh-rl)/nbr;
 333   Float_t binsizez=(zh-zl)/nbz;
 334   TH3F *h3d = new TH3F("h3d","xyz distribution",nbr,rl,rh,nbr,rl,rh,nbz,zl,zh);
 335
 336   // cleanup of the TCLonesArray of tracklets (i.e. fakes are removed)
 337   Int_t *validate = new Int_t [fLines.GetEntriesFast()];
 338   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++)validate[i]=0;
 339   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast()-1;i++){
 340     if(validate[i]==1)continue;
 341     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(i);
 342     for(Int_t j=i+1;j<fLines.GetEntriesFast();j++){
 343       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines.At(j);
 344       Float_t dca=l1->GetDCA(l2);
 345       if(dca > fDCAcut || dca<0.00001) continue;
 346       Double_t point[3];
 347       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
 348       if(retc<0)continue;
 349       Double_t deltaZ=point[2]-zvert;
 350      if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 351       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
 352       if(rad>fCoarseMaxRCut)continue;
 353       Double_t deltaX=point[0]-xbeam;
 354       Double_t deltaY=point[1]-ybeam;
 355       Double_t raddist=TMath::Sqrt(deltaX*deltaX+deltaY*deltaY);
 356       if(raddist>deltaR)continue;
 357       validate[i]=1;
 358       validate[j]=1;
 359       h3d->Fill(point[0],point[1],point[2]);
 360     }
 361   }
 362
 363
 364
 365   Int_t numbtracklets=0;
 366   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++)if(validate[i]>=1)numbtracklets++;
 367   if(numbtracklets<2){delete [] validate; delete h3d; return retcode; }
 368
 369   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
 370     if(validate[i]<1)fLines.RemoveAt(i);
 371   }
 372   fLines.Compress();
 373   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after compress)%d ",fLines.GetEntriesFast()));
 374   delete [] validate;
 375
 376
 377   // finds peak in histo
 378   TAxis *xax = h3d->GetXaxis();
 379   TAxis *yax = h3d->GetYaxis();
 380   TAxis *zax = h3d->GetZaxis();
 381   Double_t peak[3]={0.,0.,0.};
 382   Float_t contref = 0.;
 383   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
 384     Float_t xval = xax->GetBinCenter(i);
 385     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
 386       Float_t yval = yax->GetBinCenter(j);
 387       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
 388         Float_t bc = h3d->GetBinContent(i,j,k);
 389         Float_t zval = zax->GetBinCenter(k);
 390         if(bc>contref){
 391           contref = bc;
 392           peak[2] = zval;
 393           peak[1] = yval;
 394           peak[0] = xval;
 395         }
 396       }
 397     }
 398   }
 399   delete h3d;
 400
 401   //         Second selection loop
 402   Float_t bs=(binsizer+binsizez)/2.;
 403   for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
 404     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(i);
 405     if(l1->GetDistFromPoint(peak)>2.5*bs)fLines.RemoveAt(i);
 406   }
 407   fLines.Compress();
 408   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 2nd compression) %d",fLines.GetEntriesFast()));
 409
 410   if(fLines.GetEntriesFast()>1){
 411     //  find a first candidate for the primary vertex
 412     fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(&fLines,0);
 413     // make a further selection on tracklets based on this first candidate
 414     fVert3D.GetXYZ(peak);
 415     AliDebug(1,Form("FIRST V candidate: %f ; %f ; %f",peak[0],peak[1],peak[2]));
 416     for(Int_t i=0; i<fLines.GetEntriesFast();i++){
 417       AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines.At(i);
 418       if(l1->GetDistFromPoint(peak)> fDCAcut)fLines.RemoveAt(i);
 419     }
 420     fLines.Compress();
 421     AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 3rd compression) %d",fLines.GetEntriesFast()));
 422     if(fLines.GetEntriesFast()>1) retcode=0; // this new tracklet selection is used
 423     else retcode =1; // the previous tracklet selection will be used
 424   }
 425   else {
 426     retcode = 0;
 427   }
 428   return retcode;
 429 }
 430
 431 //________________________________________________________
 432 void AliITSVertexer3D::SetMeanPPtSelTracks(Float_t fieldTesla){
 433   // Sets mean values of P and Pt based on the field
 434   if(TMath::Abs(fieldTesla-0.5)<0.01){
 435     SetMeanPSelTracks(0.885);
 436     SetMeanPtSelTracks(0.630);
 437   }else if(TMath::Abs(fieldTesla-0.4)<0.01){
 438     SetMeanPSelTracks(0.805);
 439     SetMeanPtSelTracks(0.580);
 440   }else if(TMath::Abs(fieldTesla-0.2)<0.01){
 441     SetMeanPSelTracks(0.740);
 442     SetMeanPtSelTracks(0.530);
 443   }else if(fieldTesla<0.00001){
 444     SetMeanPSelTracks(0.730);
 445     SetMeanPtSelTracks(0.510);
 446   }else{
 447     SetMeanPSelTracks();
 448     SetMeanPtSelTracks();
 449   }
 450 }
 451
 452
 453 //________________________________________________________
 454 void AliITSVertexer3D::PrintStatus() const {
 455   // Print current status
 456   printf("=======================================================\n");
 457   printf("Loose cut on Delta Phi %f\n",fCoarseDiffPhiCut);
 458   printf("Cut on tracklet DCA to Z axis %f\n",fCoarseMaxRCut);
 459   printf("Cut on tracklet DCA to beam axis %f\n",fMaxRCut);
 460   printf("Cut on diamond (Z) %f\n",fZCutDiamond);
 461   printf("Cut on DCA - tracklet to tracklet and to vertex %f\n",fDCAcut);
 462   printf(" Max Phi difference: %f\n",fDiffPhiMax);
 463   printf("=======================================================\n");
 464 }