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 <TString.h>
  17 #include "AliITSLoader.h"
  18 #include<TBranch.h>
  19 #include<TClonesArray.h>
  20 #include<TH1.h>
  21 #include<TTree.h>
  22 #include <AliITSgeom.h>
  23 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  24 #include <AliITSRecPoint.h>
  25
  26 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  27 // this class implements a fast method to determine
  28 // the Z coordinate of the primary vertex
  29 // for p-p collisions it seems to give comparable or better results
  30 // with respect to what obtained with AliITSVertexerPPZ
  31 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  32 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  33
  34 ClassImp(AliITSVertexerZ)
  35
  36
  37
  38 //______________________________________________________________________
  39 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ():AliITSVertexer() {
  40   // Default constructor
  41   SetDiffPhiMax(0);
  42   fX0 = 0.;
  43   fY0 = 0.;
  44   SetFirstLayerModules(0);
  45   SetSecondLayerModules(0);
  46   fZFound = 0;
  47   fZsig = 0.;
  48   fZCombc = 0;
  49   fZCombf = 0;
  50   fZCombv = 0;
  51   SetLowLimit(0.);
  52   SetHighLimit(0.);
  53   SetBinWidthCoarse(0.);
  54   SetBinWidthFine(0.);
  55   SetTolerance(0.);
  56   SetPPsetting(0.,0.);
  57   ConfigIterations();
  58 }
  59
  60 //______________________________________________________________________
  61 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(TString fn, Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(fn) {
  62   // Standard Constructor
  63   SetDiffPhiMax();
  64   fX0 = x0;
  65   fY0 = y0;
  66   SetFirstLayerModules();
  67   SetSecondLayerModules();
  68   fZFound = 0;
  69   fZsig = 0.;
  70   fZCombc = 0;
  71   fZCombf = 0;
  72   fZCombv = 0;
  73   SetLowLimit();
  74   SetHighLimit();
  75   SetBinWidthCoarse();
  76   SetBinWidthFine();
  77   SetTolerance();
  78   SetPPsetting();
  79   ConfigIterations();
  80
  81 }
  82
  83 //______________________________________________________________________
  84 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(const AliITSVertexerZ &vtxr) : AliITSVertexer(vtxr) {
  85   // Copy constructor
  86   // Copies are not allowed. The method is protected to avoid misuse.
  87   Error("AliITSVertexerZ","Copy constructor not allowed\n");
  88 }
  89
  90 //______________________________________________________________________
  91 AliITSVertexerZ& AliITSVertexerZ::operator=(const AliITSVertexerZ& /* vtxr */){
  92   // Assignment operator
  93   // Assignment is not allowed. The method is protected to avoid misuse.
  94   Error("= operator","Assignment operator not allowed\n");
  95   return *this;
  96 }
  97
  98 //______________________________________________________________________
  99 AliITSVertexerZ::~AliITSVertexerZ() {
 100   // Destructor
 101   delete fZCombc;
 102   delete fZCombf;
 103   delete fZCombv;
 104 }
 105
 106 //______________________________________________________________________
 107 void AliITSVertexerZ::ConfigIterations(Int_t noiter,Float_t *ptr){
 108   // configure the iterative procedure to gain efficiency for
 109   // pp events with very low multiplicity
 110   Float_t defaults[5]={0.05,0.1,0.2,0.3,0.5};
 111   fMaxIter=noiter;
 112   if(noiter>5){
 113     Error("ConfigIterations","Maximum number of iterations is 5\n");
 114     fMaxIter=5;
 115   }
 116   for(Int_t j=0;j<5;j++)fPhiDiffIter[j]=defaults[j];
 117   if(ptr)for(Int_t j=0;j<fMaxIter;j++)fPhiDiffIter[j]=ptr[j];
 118 }
 119
 120 //______________________________________________________________________
 121 AliESDVertex* AliITSVertexerZ::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
 122   // Defines the AliESDVertex for the current event
 123   VertexZFinder(evnumber);
 124   Int_t ntrackl=0;
 125   for(Int_t iteraz=0;iteraz<fMaxIter;iteraz++){
 126     if(fCurrentVertex) ntrackl=fCurrentVertex->GetNContributors();
 127     if(!fCurrentVertex || ntrackl==0 || ntrackl==-1){
 128       Float_t diffPhiMaxOrig=fDiffPhiMax;
 129       fDiffPhiMax=GetPhiMaxIter(iteraz);
 130       VertexZFinder(evnumber);
 131       fDiffPhiMax=diffPhiMaxOrig;
 132     }
 133   }
 134
 135   return fCurrentVertex;
 136 }
 137
 138 //______________________________________________________________________
 139 void AliITSVertexerZ::VertexZFinder(Int_t evnumber){
 140   // Defines the AliESDVertex for the current event
 141   fCurrentVertex = 0;
 142   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 143   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 144   TDirectory * olddir = gDirectory;
 145   rl->CdGAFile();
 146   AliITSgeom* geom = (AliITSgeom*)gDirectory->Get("AliITSgeom");
 147   olddir->cd();
 148
 149   itsLoader->LoadRecPoints();
 150   rl->GetEvent(evnumber);
 151
 152   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 153
 154   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 155   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 156   TClonesArray *itsRec  = 0;
 157   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 158   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 159   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 160   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 161   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 162   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 163
 164   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 165   TBranch *branch;
 166   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 167
 168   Int_t nrpL1 = 0;
 169   Int_t nrpL2 = 0;
 170   // By default fFirstL1=0 and fLastL1=79
 171   // This loop counts the number of recpoints on layer1 (central modules)
 172   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 173     // Keep only central modules
 174     if(module%4==0 || module%4==3)continue;
 175     //   cout<<"Procesing module "<<module<<" ";
 176     branch->GetEvent(module);
 177     //    cout<<"Number of clusters "<<clusters->GetEntries()<<endl;
 178     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 179     detTypeRec.ResetRecPoints();
 180   }
 181   //By default fFirstL2=80 and fLastL2=239
 182   //This loop counts the number of RP on layer 2
 183   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 184     branch->GetEvent(module);
 185     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 186     detTypeRec.ResetRecPoints();
 187   }
 188   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 189     ResetHistograms();
 190     itsLoader->UnloadRecPoints();
 191     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 192     return;
 193   }
 194   // The vertex finding is attempted only if the number of RP is !=0 on
 195   // both layers
 196   Float_t *xc1 = new Float_t [nrpL1]; // coordinates of the L1 Recpoints
 197   Float_t *yc1 = new Float_t [nrpL1];
 198   Float_t *zc1 = new Float_t [nrpL1];
 199   Float_t *phi1 = new Float_t [nrpL1];
 200   Float_t *xc2 = new Float_t [nrpL2]; // coordinates of the L1 Recpoints
 201   Float_t *yc2 = new Float_t [nrpL2];
 202   Float_t *zc2 = new Float_t [nrpL2];
 203   Float_t *phi2 = new Float_t [nrpL2];
 204   Int_t ind = 0;// running index for RP
 205   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 206   // is low
 207   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 208   // By default nbinfine = (10+10)/0.0005=40000
 209   Int_t nbinfine = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepFine);
 210   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 211   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 212   // Set stepverycoarse = 3*fStepCoarse
 213   Int_t nbinvcoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/(3.*fStepCoarse));
 214   if(fZCombc)delete fZCombc;
 215   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 216   if(fZCombv)delete fZCombv;
 217   fZCombv = new TH1F("fZCombv","Z",nbinvcoarse,fLowLim,fLowLim+nbinvcoarse*3.*fStepCoarse);
 218   if(fZCombf)delete fZCombf;
 219   fZCombf = new TH1F("fZCombf","Z",nbinfine,fLowLim,fLowLim+nbinfine*fStepFine);
 220   // Loop on modules of layer 1 (restricted to central modules)
 221   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 222     if(module%4==0 || module%4==3)continue;
 223     branch->GetEvent(module);
 224     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 225     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 226       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 227       // Local coordinates of this recpoint
 228       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 229       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 230       geom->LtoG(module,lc,gc);
 231       // Global coordinates of this recpoints
 232       gc[0]-=fX0; // Possible beam offset in the bending plane
 233       gc[1]-=fY0; //   "               "
 234       xc1[ind]=gc[0];
 235       yc1[ind]=gc[1];
 236       zc1[ind]=gc[2];
 237       // azimuthal angle is computed in the interval 0 --> 2*pi
 238       phi1[ind] = TMath::ATan2(gc[1],gc[0]);
 239       if(phi1[ind]<0)phi1[ind]=2*TMath::Pi()+phi1[ind];
 240       ind++;
 241     }
 242     detTypeRec.ResetRecPoints();
 243   }
 244   ind = 0; // the running index is reset for Layer 2
 245   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 246     branch->GetEvent(module);
 247     Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 248     for(Int_t j=0;j<nrecp2;j++){
 249       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 250       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 251       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 252       geom->LtoG(module,lc,gc);
 253       gc[0]-=fX0;
 254       gc[1]-=fY0;
 255       xc2[ind]=gc[0];
 256       yc2[ind]=gc[1];
 257       zc2[ind]=gc[2];
 258       phi2[ind] = TMath::ATan2(gc[1],gc[0]);
 259       if(phi2[ind]<0)phi2[ind]=2*TMath::Pi()+phi2[ind];
 260       ind++;
 261     }
 262     detTypeRec.ResetRecPoints();
 263   }
 264   for(Int_t i=0;i<nrpL1;i++){ // loop on L1 RP
 265     Float_t r1=TMath::Sqrt(xc1[i]*xc1[i]+yc1[i]*yc1[i]); // radius L1 RP
 266     for(Int_t j=0;j<nrpL2;j++){ // loop on L2 RP
 267       Float_t diff = TMath::Abs(phi2[j]-phi1[i]); // diff in azimuth
 268       if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff; //diff<pi
 269       if(diff<fDiffPhiMax){ // cut on 10 milliradians by def.
 270         Float_t r2=TMath::Sqrt(xc2[j]*xc2[j]+yc2[j]*yc2[j]); // radius L2 RP
 271         Float_t zr0=(r2*zc1[i]-r1*zc2[j])/(r2-r1); //Z @ null radius
 272         fZCombf->Fill(zr0);
 273         fZCombc->Fill(zr0);
 274         fZCombv->Fill(zr0);
 275       }
 276     }
 277   }
 278   delete [] xc1;
 279   delete [] yc1;
 280   delete [] zc1;
 281   delete [] phi1;
 282   delete [] xc2;
 283   delete [] yc2;
 284   delete [] zc2;
 285   delete [] phi2;
 286   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
 287   if(contents<1.){
 288     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 289     ResetHistograms();
 290     itsLoader->UnloadRecPoints();
 291     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-1);
 292     return;
 293   }
 294   /*
 295   else {
 296     if(fDebug>0)cout<<"Number of entries in hist. "<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 297   }
 298   */
 299
 300   TH1F *hc = fZCombc;
 301   Bool_t goon = kFALSE;
 302   Int_t cnt = 0;
 303   Int_t bi;
 304
 305   do {
 306     goon = kFALSE;
 307     cnt++;
 308     bi = hc->GetMaximumBin();   // bin with maximal content on coarse histogram
 309     if(hc->GetBinContent(bi)<3){
 310       if(cnt==1)goon = kTRUE;
 311       hc = fZCombv;
 312     }
 313   } while(goon);
 314
 315
 316   Float_t centre = hc->GetBinCenter(bi);  // z value of the bin with maximal content
 317
 318   // evaluation of the centroid
 319   Int_t ii1=TMath::Max(bi-3,1);
 320   Int_t ii2=TMath::Min(bi+3,hc->GetNbinsX());
 321   centre = 0.;
 322   Int_t nn=0;
 323   for(Int_t ii=ii1;ii<ii2;ii++){
 324     centre+= hc->GetBinCenter(ii)*hc->GetBinContent(ii);
 325     nn+=static_cast<Int_t>(hc->GetBinContent(ii));
 326   }
 327   if (nn) centre/=nn;
 328   /*
 329   if(fDebug>0){
 330     cout<<"Value of center "<<centre<<endl;
 331     cout<<"Population of 3 central bins: "<<hc->GetBinContent(bi-1)<<", ";
 332     cout<<hc->GetBinContent(bi)<<", ";
 333     cout<<hc->GetBinContent(bi+1)<<endl;
 334   }
 335   */
 336   // n1 is the bin number of fine histogram containing the point located 1 coarse bin less than "centre"
 337   Int_t n1 = static_cast<Int_t>((centre-hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 338   // n2 is the bin number of fine histogram containing the point located 1 coarse bin more than "centre"
 339   Int_t n2 = static_cast<Int_t>((centre+hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 340   if(n1<1)n1=1;
 341   if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 342   Int_t niter = 0;
 343   goon = kTRUE;
 344   Int_t num=0;
 345   Bool_t last = kFALSE;
 346
 347   while(goon || last){
 348     fZFound = 0.;
 349     fZsig = 0.;
 350     num=0;
 351     // at the end of the loop:
 352     // fZFound = N*(Average Z) - where N is the number of tracklets
 353     // num=N
 354     // fZsig = N*Q - where Q is the average of Z*Z
 355     for(Int_t n=n1;n<=n2;n++){
 356       fZFound+=fZCombf->GetBinCenter(n)*fZCombf->GetBinContent(n);
 357       num+=static_cast<Int_t>(fZCombf->GetBinContent(n));
 358       fZsig+=fZCombf->GetBinCenter(n)*fZCombf->GetBinCenter(n)*fZCombf->GetBinContent(n);
 359     }
 360     if(num<2){
 361       fZsig = 5.3;  // Default error from the beam sigmoid
 362     }
 363     else{
 364       Float_t radi =  fZsig/(num-1)-fZFound*fZFound/num/(num-1);
 365       // radi = square root of sample variance of Z
 366       if(radi>0.)fZsig=TMath::Sqrt(radi);
 367       else fZsig=5.3;  // Default error from the beam sigmoid
 368       // fZfound - Average Z
 369       fZFound/=num;
 370     }
 371     if(!last){
 372       // goon is true if the distance between the found Z and the lower bin differs from the distance between the found Z and
 373       // the upper bin by more than tolerance (0.002)
 374       goon = TMath::Abs(TMath::Abs(fZFound-fZCombf->GetBinCenter(n1))-TMath::Abs(fZFound-fZCombf->GetBinCenter(n2)))>fTolerance;
 375       // a window in the fine grained histogram is centered aroung the found Z. The width is 2 bins of
 376       // the coarse grained histogram
 377       if(num>0){
 378         n1 = static_cast<Int_t>((fZFound-hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 379         if(n1<1)n1=1;
 380         n2 = static_cast<Int_t>((fZFound+hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 381         if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 382         /*
 383           if(fDebug>0){
 384           cout<<"Search restricted to n1 = "<<n1<<", n2= "<<n2<<endl;
 385           cout<<"z1= "<<fZCombf->GetBinCenter(n1)<<", n2 = "<<fZCombf->GetBinCenter(n2)<<endl;
 386           }
 387         */
 388       }
 389       else {
 390         n1 = static_cast<Int_t>((centre-(niter+2)*hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 391         n2 = static_cast<Int_t>((centre+(niter+2)*hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 392         if(n1<1)n1=1;
 393         if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 394       }
 395       niter++;
 396       // no more than 10 adjusting iterations
 397       if(niter>=10){
 398         goon = kFALSE;
 399         //      Warning("FindVertexForCurrentEvent","The procedure does not converge\n");
 400       }
 401
 402       if((fZsig> 0.0001) && !goon && num>5){
 403         last = kTRUE;
 404         n1 = static_cast<Int_t>((fZFound-fZsig-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fZCombf->GetBinWidth(0));
 405         if(n1<1)n1=1;
 406         n2 = static_cast<Int_t>((fZFound+fZsig-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fZCombf->GetBinWidth(0));
 407         if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 408         /*
 409         if(fDebug>0){
 410           cout<<"FINAL Search restricted to n1 = "<<n1<<", n2= "<<n2<<endl;
 411           cout<<"z1= "<<fZCombf->GetBinCenter(n1)<<", n2 = "<<fZCombf->GetBinCenter(n2)<<endl;
 412         }
 413         */
 414       }
 415     }
 416     else {
 417       last = kFALSE;
 418     }
 419
 420   }
 421   //  if(fDebug>0)cout<<"Numer of Iterations "<<niter<<endl<<endl;
 422   //  if(num!=0)fZsig/=TMath::Sqrt(num);
 423   if (fZsig<=0) fZsig=5.3; // Default error from the beam sigmoid
 424   fCurrentVertex = new AliESDVertex(fZFound,fZsig,num);
 425   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: B");
 426   ResetHistograms();
 427   itsLoader->UnloadRecPoints();
 428   return;
 429 }
 430
 431 //_____________________________________________________________________
 432 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 433   // delete TH1 data members
 434   if(fZCombc)delete fZCombc;
 435   if(fZCombf)delete fZCombf;
 436   if(fZCombv)delete fZCombv;
 437   fZCombc = 0;
 438   fZCombf = 0;
 439   fZCombv = 0;
 440 }
 441
 442 //______________________________________________________________________
 443 void AliITSVertexerZ::FindVertices(){
 444   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 445   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 446   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 447   itsLoader->ReloadRecPoints();
 448   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 449     //  cout<<"Processing event "<<i<<endl;
 450     rl->GetEvent(i);
 451     FindVertexForCurrentEvent(i);
 452     if(fCurrentVertex){
 453       WriteCurrentVertex();
 454     }
 455     /*
 456     else {
 457       if(fDebug>0){
 458         cout<<"Vertex not found for event "<<i<<endl;
 459         cout<<"fZFound = "<<fZFound<<", fZsig= "<<fZsig<<endl;
 460       }
 461     }
 462     */
 463   }
 464 }
 465
 466 //________________________________________________________
 467 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 468   // Print current status
 469   cout <<"=======================================================\n";
 470   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 471   cout <<fLastL1<<endl;
 472   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 473   cout <<fLastL2<<endl;
 474   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 475   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 476   cout <<"Bin sizes for coarse and fine z histos "<<fStepCoarse<<"; "<<fStepFine<<endl;
 477   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 478   cout <<" Debug flag: "<<fDebug<<endl;
 479   cout <<"First event to be processed "<<fFirstEvent;
 480   cout <<"\n Last event to be processed "<<fLastEvent<<endl;
 481   if(fZCombc){
 482     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 483   }
 484   else{
 485     cout<<"fZCombc does not exist\n";
 486   }
 487   if(fZCombv){
 488     cout<<"fZCombv exists - entries="<<fZCombv->GetEntries()<<endl;
 489   }
 490   else{
 491     cout<<"fZCombv does not exist\n";
 492   }
 493    if(fZCombf){
 494     cout<<"fZCombf exists - entries="<<fZCombv->GetEntries()<<endl;
 495   }
 496   else{
 497     cout<<"fZCombf does not exist\n";
 498   }
 499
 500   cout <<"=======================================================\n";
 501 }
 502