ITS/AliITSVertexerZ.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-2003, 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 "AliITSVertexerZ.h"
  16 #include<TBranch.h>
  17 #include<TClonesArray.h>
  18 #include<TH1.h>
  19 #include <TString.h>
  20 #include<TTree.h>
  21 #include "AliESDVertex.h"
  22 #include "AliITSgeomTGeo.h"
  23 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  24 #include "AliITSRecPoint.h"
  25 #include "AliITSZPoint.h"
  26
  27 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  28 // this class implements a fast method to determine
  29 // the Z coordinate of the primary vertex
  30 // for p-p collisions it seems to give comparable or better results
  31 // with respect to what obtained with AliITSVertexerPPZ
  32 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  33 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  34
  35 ClassImp(AliITSVertexerZ)
  36
  37
  38
  39 //______________________________________________________________________
  40 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ():AliITSVertexer(),
  41 fFirstL1(0),
  42 fLastL1(0),
  43 fFirstL2(0),
  44 fLastL2(0),
  45 fDiffPhiMax(0),
  46 fZFound(0),
  47 fZsig(0.),
  48 fZCombc(0),
  49 fLowLim(0.),
  50 fHighLim(0.),
  51 fStepCoarse(0),
  52 fTolerance(0.),
  53 fMaxIter(0),
  54 fWindowWidth(0) {
  55   // Default constructor
  56   SetDiffPhiMax();
  57   SetFirstLayerModules();
  58   SetSecondLayerModules();
  59   SetLowLimit();
  60   SetHighLimit();
  61   SetBinWidthCoarse();
  62   SetTolerance();
  63   SetPPsetting();
  64   ConfigIterations();
  65   SetWindowWidth();
  66 }
  67
  68 //______________________________________________________________________
  69 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(),
  70 fFirstL1(0),
  71 fLastL1(0),
  72 fFirstL2(0),
  73 fLastL2(0),
  74 fDiffPhiMax(0),
  75 fZFound(0),
  76 fZsig(0.),
  77 fZCombc(0),
  78 fLowLim(0.),
  79 fHighLim(0.),
  80 fStepCoarse(0),
  81 fTolerance(0.),
  82 fMaxIter(0),
  83 fWindowWidth(0) {
  84   // Standard Constructor
  85   SetDiffPhiMax();
  86   SetFirstLayerModules();
  87   SetSecondLayerModules();
  88   SetLowLimit();
  89   SetHighLimit();
  90   SetBinWidthCoarse();
  91   SetTolerance();
  92   SetPPsetting();
  93   ConfigIterations();
  94   SetWindowWidth();
  95   SetVtxStart((Double_t)x0,(Double_t)y0,0.);
  96
  97 }
  98
  99 //______________________________________________________________________
 100 AliITSVertexerZ::~AliITSVertexerZ() {
 101   // Destructor
 102   delete fZCombc;
 103 }
 104
 105 //______________________________________________________________________
 106 void AliITSVertexerZ::ConfigIterations(Int_t noiter,Float_t *ptr){
 107   // configure the iterative procedure to gain efficiency for
 108   // pp events with very low multiplicity
 109   Float_t defaults[5]={0.05,0.1,0.2,0.3,0.5};
 110   fMaxIter=noiter;
 111   if(noiter>5){
 112     Error("ConfigIterations","Maximum number of iterations is 5\n");
 113     fMaxIter=5;
 114   }
 115   for(Int_t j=0;j<5;j++)fPhiDiffIter[j]=defaults[j];
 116   if(ptr)for(Int_t j=0;j<fMaxIter;j++)fPhiDiffIter[j]=ptr[j];
 117 }
 118
 119 //______________________________________________________________________
 120 Int_t AliITSVertexerZ::GetPeakRegion(TH1F*h, Int_t &binmin, Int_t &binmax){
 121   // Finds a region around a peak in the Z histogram
 122   // Case of 2 peaks is treated
 123   Int_t imax=h->GetNbinsX();
 124   Float_t maxval=0;
 125   Int_t bi1=h->GetMaximumBin();
 126   Int_t bi2=0;
 127   for(Int_t i=imax;i>=1;i--){
 128     if(h->GetBinContent(i)>maxval){
 129       maxval=h->GetBinContent(i);
 130       bi2=i;
 131     }
 132   }
 133   Int_t npeaks=0;
 134
 135   if(bi1==bi2){
 136     binmin=bi1-3;
 137     binmax=bi1+3;
 138     npeaks=1;
 139   }else{
 140     TH1F *copy = new TH1F(*h);
 141     copy->SetBinContent(bi1,0.);
 142     copy->SetBinContent(bi2,0.);
 143     Int_t l1=TMath::Max(bi1-3,1);
 144     Int_t l2=TMath::Min(bi1+3,h->GetNbinsX());
 145     Float_t cont1=copy->Integral(l1,l2);
 146     Int_t ll1=TMath::Max(bi2-3,1);
 147     Int_t ll2=TMath::Min(bi2+3,h->GetNbinsX());
 148     Float_t cont2=copy->Integral(ll1,ll2);
 149     if(cont1>cont2){
 150       binmin=l1;
 151       binmax=l2;
 152       npeaks=1;
 153     }
 154     if(cont2>cont1){
 155       binmin=ll1;
 156       binmax=ll2;
 157       npeaks=1;
 158     }
 159     if(cont1==cont2){
 160       binmin=l1;
 161       binmax=ll2;
 162       if(bi2-bi1==1) npeaks=1;
 163       else npeaks=2;
 164     }
 165     delete copy;
 166   }
 167   return npeaks;
 168 }
 169 //______________________________________________________________________
 170 AliESDVertex* AliITSVertexerZ::FindVertexForCurrentEvent(TTree *itsClusterTree){
 171   // Defines the AliESDVertex for the current event
 172   VertexZFinder(itsClusterTree);
 173   Int_t ntrackl=0;
 174   for(Int_t iteraz=0;iteraz<fMaxIter;iteraz++){
 175     if(fCurrentVertex) ntrackl=fCurrentVertex->GetNContributors();
 176     if(!fCurrentVertex || ntrackl==0 || ntrackl==-1){
 177       Float_t diffPhiMaxOrig=fDiffPhiMax;
 178       fDiffPhiMax=GetPhiMaxIter(iteraz);
 179       VertexZFinder(itsClusterTree);
 180       fDiffPhiMax=diffPhiMaxOrig;
 181     }
 182   }
 183   FindMultiplicity(itsClusterTree);
 184   return fCurrentVertex;
 185 }
 186
 187 //______________________________________________________________________
 188 void AliITSVertexerZ::VertexZFinder(TTree *itsClusterTree){
 189   // Defines the AliESDVertex for the current event
 190   fCurrentVertex = 0;
 191   ResetVertex();
 192
 193   if(!GetDetTypeRec())AliFatal("DetTypeRec pointer has not been set");
 194
 195   TTree *tR = itsClusterTree;
 196   fDetTypeRec->SetTreeAddressR(tR);
 197   TClonesArray *itsRec  = 0;
 198   // lc1 and gc1 are local and global coordinates for layer 1
 199   Float_t lc1[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc1[ii]=0.;
 200   Float_t gc1[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc1[ii]=0.;
 201   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 202   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 203   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 204
 205   itsRec = fDetTypeRec->RecPoints();
 206   TBranch *branch;
 207   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 208   if(!branch){
 209     AliWarning("Null pointer for RecPoints branch, vertex not calculated");
 210     ResetHistograms();
 211     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 212     return;
 213   }
 214
 215   Int_t nrpL1 = 0;
 216   Int_t nrpL2 = 0;
 217
 218   // By default fFirstL1=0 and fLastL1=79
 219   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 220     branch->GetEvent(module);
 221     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 222     fDetTypeRec->ResetRecPoints();
 223   }
 224   //By default fFirstL2=80 and fLastL2=239
 225   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 226     branch->GetEvent(module);
 227     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 228     fDetTypeRec->ResetRecPoints();
 229   }
 230   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 231     AliDebug(1,Form("No RecPoints in at least one SPD layer (%d %d)",nrpL1,nrpL2));
 232     ResetHistograms();
 233     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 234     return;
 235   }
 236   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 237   // is low
 238   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 239   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 240   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 241   if(fZCombc)delete fZCombc;
 242   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 243
 244  /* Test the ffect of mutiple scatternig on error. Negligible
 245   // Multiple scattering
 246   Float_t beta=1.,pmed=0.875; //pmed=875 MeV (for tracks with dphi<0.01 rad)
 247   Float_t beta2=beta*beta;
 248   Float_t p2=pmed*pmed;
 249   Float_t rBP=3; //Beam Pipe radius = 3cm
 250   Float_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
 251   Float_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length
 252   Float_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dBP);
 253   Float_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dL1);
 254 */
 255   Int_t maxdim=TMath::Min(nrpL1*nrpL2,50000);  // temporary; to limit the size in PbPb
 256   static TClonesArray points("AliITSZPoint",maxdim);
 257   Int_t nopoints =0;
 258   for(Int_t modul1= fFirstL1; modul1<=fLastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 259     if(!fUseModule[modul1]) continue;
 260     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1;  // ladders are numbered starting from 1
 261     branch->GetEvent(modul1);
 262     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 263     static TClonesArray prpl1("AliITSRecPoint",nrecp1);
 264     prpl1.SetOwner();
 265     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 266       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 267       new(prpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 268     }
 269     fDetTypeRec->ResetRecPoints();
 270     for(Int_t j1=0;j1<nrecp1;j1++){
 271       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1.At(j1);
 272       /*
 273       lc1[0]=recp->GetDetLocalX();
 274       lc1[2]=recp->GetDetLocalZ();
 275       geom->LtoG(modul1,lc1,gc1);
 276       // Global coordinates of this recpoints
 277       */
 278       recp->GetGlobalXYZ(gc1);
 279       gc1[0]-=GetNominalPos()[0]; // Possible beam offset in the bending plane
 280       gc1[1]-=GetNominalPos()[1]; //   "               "
 281       Float_t r1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
 282       Float_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1],gc1[0]);
 283       if(phi1<0)phi1+=2*TMath::Pi();
 284       Float_t zc1=gc1[2];
 285       Float_t erz1=recp->GetSigmaZ2();
 286       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 287         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 288           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 289           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
 290           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 291           if(!fUseModule[modul2]) continue;
 292           branch->GetEvent(modul2);
 293           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 294           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 295             recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 296             /*
 297             lc2[0]=recp->GetDetLocalX();
 298             lc2[2]=recp->GetDetLocalZ();
 299             geom->LtoG(modul2,lc2,gc2);
 300             */
 301             recp->GetGlobalXYZ(gc2);
 302             gc2[0]-=GetNominalPos()[0];
 303             gc2[1]-=GetNominalPos()[1];
 304             Float_t r2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
 305             Float_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1],gc2[0]);
 306             if(phi2<0)phi2+=2*TMath::Pi();
 307             Float_t zc2=gc2[2];
 308             Float_t erz2=recp->GetSigmaZ2();
 309
 310             Float_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 311             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 312             if(diff<fDiffPhiMax){
 313               //        Float_t tgth=(zc2[j]-zc1[i])/(r2-r1); // slope (used for multiple scattering)
 314               Float_t zr0=(r2*zc1-r1*zc2)/(r2-r1); //Z @ null radius
 315               Float_t ezr0q=(r2*r2*erz1+r1*r1*erz2)/(r2-r1)/(r2-r1); //error on Z @ null radius
 316          /*
 317          // Multiple scattering
 318         ezr0q+=r1*r1*(1+tgth*tgth)*theta2L1/2; // multiple scattering in layer 1
 319         ezr0q+=rBP*rBP*(1+tgth*tgth)*theta2BP/2; // multiple scattering in beam pipe
 320         */
 321               if(nopoints<maxdim) new(points[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q);
 322               fZCombc->Fill(zr0);
 323             }
 324           }
 325           fDetTypeRec->ResetRecPoints();
 326         }
 327       }
 328     }
 329     prpl1.Clear();
 330   }
 331
 332   points.Sort();
 333
 334   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
 335   if(contents<1.){
 336     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 337     ResetHistograms();
 338     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-1);
 339     points.Clear();
 340     return;
 341   }
 342
 343   TH1F *hc = fZCombc;
 344
 345
 346   if(hc->GetBinContent(hc->GetMaximumBin())<3)hc->Rebin(4);
 347   Int_t binmin,binmax;
 348   Int_t nPeaks=GetPeakRegion(hc,binmin,binmax);
 349   if(nPeaks==2)AliWarning("2 peaks found");
 350   Float_t zm =0.;
 351   Float_t ezm =0.;
 352   Float_t lim1 = hc->GetBinLowEdge(binmin);
 353   Float_t lim2 = hc->GetBinLowEdge(binmax)+hc->GetBinWidth(binmax);
 354
 355   if(nPeaks ==1 && (lim2-lim1)<fWindowWidth){
 356     Float_t c=(lim1+lim2)/2.;
 357     lim1=c-fWindowWidth/2.;
 358     lim2=c+fWindowWidth/2.;
 359   }
 360   Int_t niter = 0, ncontr=0;
 361   do {
 362     // symmetrization
 363     if(zm  !=0.){
 364       Float_t semilarg=TMath::Min((lim2-zm),(zm-lim1));
 365       lim1=zm - semilarg;
 366       lim2=zm + semilarg;
 367     }
 368
 369     zm=0.;
 370     ezm=0.;
 371     ncontr=0;
 372     for(Int_t i =0; i<points.GetEntries(); i++){
 373       AliITSZPoint* p=(AliITSZPoint*)points.UncheckedAt(i);
 374       if(p->GetZ()>lim1 && p->GetZ()<lim2){
 375         Float_t deno = p->GetErrZ();
 376         zm+=p->GetZ()/deno;
 377         ezm+=1./deno;
 378         ncontr++;
 379       }
 380     }
 381     if(ezm>0) {
 382       zm/=ezm;
 383       ezm=TMath::Sqrt(1./ezm);
 384     }
 385     niter++;
 386   } while(niter<10 && TMath::Abs((zm-lim1)-(lim2-zm))>fTolerance);
 387   fCurrentVertex = new AliESDVertex(zm,ezm,ncontr);
 388   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: Z");
 389   fNoVertices=1;
 390   points.Clear();
 391   if(ncontr>fMinTrackletsForPilup){
 392     Float_t secPeakPos;
 393     Int_t ncontr2=FindSecondPeak(fZCombc,binmin,binmax,secPeakPos);
 394     if(ncontr2>=fMinTrackletsForPilup){
 395       fIsPileup=kTRUE;
 396       fNoVertices=2;
 397       fZpuv=secPeakPos;
 398       fNTrpuv=ncontr2;
 399       AliESDVertex secondVert(secPeakPos,0.1,ncontr2);
 400       fVertArray = new AliESDVertex[2];
 401       fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
 402       fVertArray[1]=secondVert;
 403     }
 404   }
 405   if(fNoVertices==1){
 406     fVertArray = new AliESDVertex[1];
 407     fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
 408   }
 409
 410   ResetHistograms();
 411   return;
 412 }
 413
 414 //_____________________________________________________________________
 415 Int_t AliITSVertexerZ::FindSecondPeak(TH1F* h, Int_t binmin,Int_t binmax, Float_t& secPeakPos){
 416   for(Int_t i=binmin-1;i<=binmax+1;i++){
 417     h->SetBinContent(i,0.);
 418   }
 419   Int_t secPeakBin=h->GetMaximumBin();
 420   secPeakPos=h->GetBinCenter(secPeakBin);
 421   Int_t secPeakCont=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin);
 422   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-1);
 423   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+1);
 424   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-2);
 425   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+2);
 426   return secPeakCont;
 427 }
 428
 429 //_____________________________________________________________________
 430 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 431   // delete TH1 data members
 432   if(fZCombc)delete fZCombc;
 433   fZCombc = 0;
 434 }
 435
 436 //________________________________________________________
 437 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 438   // Print current status
 439   cout <<"=======================================================\n";
 440   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 441   cout <<fLastL1<<endl;
 442   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 443   cout <<fLastL2<<endl;
 444   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 445   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 446   cout <<"Bin sizes for coarse z histos "<<fStepCoarse<<endl;
 447   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 448   if(fZCombc){
 449     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 450   }
 451   else{
 452     cout<<"fZCombc does not exist\n";
 453   }
 454
 455   cout <<"=======================================================\n";
 456 }
 457