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<TFile.h>
  19 #include<TH1.h>
  20 #include <TString.h>
  21 #include<TTree.h>
  22 #include "AliITSLoader.h"
  23 #include "AliITSgeom.h"
  24 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  25 #include "AliITSRecPoint.h"
  26 #include "AliITSZPoint.h"
  27 #include "AliHeader.h"
  28 #include "AliGenEventHeader.h"
  29
  30 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  31 // this class implements a fast method to determine
  32 // the Z coordinate of the primary vertex
  33 // for p-p collisions it seems to give comparable or better results
  34 // with respect to what obtained with AliITSVertexerPPZ
  35 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  36 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  37
  38 ClassImp(AliITSVertexerZ)
  39
  40
  41
  42 //______________________________________________________________________
  43 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ():AliITSVertexer(),
  44 fFirstL1(0),
  45 fLastL1(0),
  46 fFirstL2(0),
  47 fLastL2(0),
  48 fDiffPhiMax(0),
  49 fZFound(0),
  50 fZsig(0.),
  51 fZCombc(0),
  52 fLowLim(0.),
  53 fHighLim(0.),
  54 fStepCoarse(0),
  55 fTolerance(0.),
  56 fMaxIter(0),
  57 fWindowWidth(0) {
  58   // Default constructor
  59   SetDiffPhiMax();
  60   SetFirstLayerModules();
  61   SetSecondLayerModules();
  62   SetLowLimit();
  63   SetHighLimit();
  64   SetBinWidthCoarse();
  65   SetTolerance();
  66   SetPPsetting();
  67   ConfigIterations();
  68   SetWindowWidth();
  69 }
  70
  71 //______________________________________________________________________
  72 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(TString fn, Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(fn),
  73 fFirstL1(0),
  74 fLastL1(0),
  75 fFirstL2(0),
  76 fLastL2(0),
  77 fDiffPhiMax(0),
  78 fZFound(0),
  79 fZsig(0.),
  80 fZCombc(0),
  81 fLowLim(0.),
  82 fHighLim(0.),
  83 fStepCoarse(0),
  84 fTolerance(0.),
  85 fMaxIter(0),
  86 fWindowWidth(0) {
  87   // Standard Constructor
  88   SetDiffPhiMax();
  89   SetFirstLayerModules();
  90   SetSecondLayerModules();
  91   SetLowLimit();
  92   SetHighLimit();
  93   SetBinWidthCoarse();
  94   SetTolerance();
  95   SetPPsetting();
  96   ConfigIterations();
  97   SetWindowWidth();
  98
  99 }
 100
 101 //______________________________________________________________________
 102 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(const AliITSVertexerZ &vtxr) : AliITSVertexer(vtxr),
 103 fFirstL1(vtxr.fFirstL1),
 104 fLastL1(vtxr.fLastL1),
 105 fFirstL2(vtxr.fFirstL2),
 106 fLastL2(vtxr.fLastL2),
 107 fDiffPhiMax(vtxr.fDiffPhiMax),
 108 fZFound(vtxr.fZFound),
 109 fZsig(vtxr.fZsig),
 110 fZCombc(vtxr.fZCombc),
 111 fLowLim(vtxr.fLowLim),
 112 fHighLim(vtxr.fHighLim),
 113 fStepCoarse(vtxr.fStepCoarse),
 114 fTolerance(vtxr.fTolerance),
 115 fMaxIter(vtxr.fMaxIter),
 116 fWindowWidth(vtxr.fWindowWidth){
 117   // Copy constructor
 118
 119 }
 120
 121 //______________________________________________________________________
 122 AliITSVertexerZ& AliITSVertexerZ::operator=(const AliITSVertexerZ&  vtxr ){
 123   // Assignment operator
 124
 125   this->~AliITSVertexerZ();
 126   new(this) AliITSVertexerZ(vtxr);
 127   return *this;
 128 }
 129
 130 //______________________________________________________________________
 131 AliITSVertexerZ::~AliITSVertexerZ() {
 132   // Destructor
 133   delete fZCombc;
 134 }
 135
 136 //______________________________________________________________________
 137 void AliITSVertexerZ::ConfigIterations(Int_t noiter,Float_t *ptr){
 138   // configure the iterative procedure to gain efficiency for
 139   // pp events with very low multiplicity
 140   Float_t defaults[5]={0.05,0.1,0.2,0.3,0.5};
 141   fMaxIter=noiter;
 142   if(noiter>5){
 143     Error("ConfigIterations","Maximum number of iterations is 5\n");
 144     fMaxIter=5;
 145   }
 146   for(Int_t j=0;j<5;j++)fPhiDiffIter[j]=defaults[j];
 147   if(ptr)for(Int_t j=0;j<fMaxIter;j++)fPhiDiffIter[j]=ptr[j];
 148 }
 149
 150 //______________________________________________________________________
 151 Int_t AliITSVertexerZ::GetPeakRegion(TH1F*h, Int_t &binmin, Int_t &binmax) const {
 152   // Finds a region around a peak in the Z histogram
 153   // Case of 2 peaks is treated
 154   Int_t imax=h->GetNbinsX();
 155   Float_t maxval=0;
 156   Int_t bi1=h->GetMaximumBin();
 157   Int_t bi2=0;
 158   for(Int_t i=imax;i>=1;i--){
 159     if(h->GetBinContent(i)>maxval){
 160       maxval=h->GetBinContent(i);
 161       bi2=i;
 162     }
 163   }
 164   Int_t npeaks=0;
 165
 166   if(bi1==bi2){
 167     binmin=bi1-3;
 168     binmax=bi1+3;
 169     npeaks=1;
 170   }else{
 171     TH1F *copy = new TH1F(*h);
 172     copy->SetBinContent(bi1,0.);
 173     copy->SetBinContent(bi2,0.);
 174     Int_t l1=TMath::Max(bi1-3,1);
 175     Int_t l2=TMath::Min(bi1+3,h->GetNbinsX());
 176     Float_t cont1=copy->Integral(l1,l2);
 177     Int_t ll1=TMath::Max(bi2-3,1);
 178     Int_t ll2=TMath::Min(bi2+3,h->GetNbinsX());
 179     Float_t cont2=copy->Integral(ll1,ll2);
 180     if(cont1>cont2){
 181       binmin=l1;
 182       binmax=l2;
 183       npeaks=1;
 184     }
 185     if(cont2>cont1){
 186       binmin=ll1;
 187       binmax=ll2;
 188       npeaks=1;
 189     }
 190     if(cont1==cont2){
 191       binmin=l1;
 192       binmax=ll2;
 193       if(bi2-bi1==1) npeaks=1;
 194       else npeaks=2;
 195     }
 196     delete copy;
 197   }
 198   return npeaks;
 199 }
 200 //______________________________________________________________________
 201 AliESDVertex* AliITSVertexerZ::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
 202   // Defines the AliESDVertex for the current event
 203   VertexZFinder(evnumber);
 204   Int_t ntrackl=0;
 205   for(Int_t iteraz=0;iteraz<fMaxIter;iteraz++){
 206     if(fCurrentVertex) ntrackl=fCurrentVertex->GetNContributors();
 207     if(!fCurrentVertex || ntrackl==0 || ntrackl==-1){
 208       Float_t diffPhiMaxOrig=fDiffPhiMax;
 209       fDiffPhiMax=GetPhiMaxIter(iteraz);
 210       VertexZFinder(evnumber);
 211       fDiffPhiMax=diffPhiMaxOrig;
 212     }
 213   }
 214   FindMultiplicity(evnumber);
 215   return fCurrentVertex;
 216 }
 217
 218
 219
 220
 221 //______________________________________________________________________
 222 void AliITSVertexerZ::VertexZFinder(Int_t evnumber){
 223   // Defines the AliESDVertex for the current event
 224   fCurrentVertex = 0;
 225   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 226   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 227   AliITSgeom* geom = itsLoader->GetITSgeom();
 228   itsLoader->LoadRecPoints();
 229   rl->GetEvent(evnumber);
 230
 231   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 232
 233   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 234   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 235   TClonesArray *itsRec  = 0;
 236   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 237   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 238   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 239   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 240   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 241   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 242
 243   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 244   TBranch *branch;
 245   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 246
 247   Int_t nrpL1 = 0;
 248   Int_t nrpL2 = 0;
 249   // By default fFirstL1=0 and fLastL1=79
 250   // This loop counts the number of recpoints on layer1 (central modules)
 251   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 252     // Keep only central modules
 253     //    if(module%4==0 || module%4==3)continue;
 254     //   cout<<"Procesing module "<<module<<" ";
 255     branch->GetEvent(module);
 256     //    cout<<"Number of clusters "<<clusters->GetEntries()<<endl;
 257     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 258     detTypeRec.ResetRecPoints();
 259   }
 260   //By default fFirstL2=80 and fLastL2=239
 261   //This loop counts the number of RP on layer 2
 262   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 263     branch->GetEvent(module);
 264     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 265     detTypeRec.ResetRecPoints();
 266   }
 267   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 268     ResetHistograms();
 269     itsLoader->UnloadRecPoints();
 270     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 271     return;
 272   }
 273   // The vertex finding is attempted only if the number of RP is !=0 on
 274   // both layers
 275   Float_t *xc1 = new Float_t [nrpL1]; // coordinates of the L1 Recpoints
 276   Float_t *yc1 = new Float_t [nrpL1];
 277   Float_t *zc1 = new Float_t [nrpL1];
 278   Float_t *phi1 = new Float_t [nrpL1];
 279   Float_t *err1 = new Float_t [nrpL1];
 280   Float_t *xc2 = new Float_t [nrpL2]; // coordinates of the L1 Recpoints
 281   Float_t *yc2 = new Float_t [nrpL2];
 282   Float_t *zc2 = new Float_t [nrpL2];
 283   Float_t *phi2 = new Float_t [nrpL2];
 284   Float_t *err2 = new Float_t [nrpL2];
 285   Int_t ind = 0;// running index for RP
 286   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 287   // is low
 288   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 289   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 290   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 291   if(fZCombc)delete fZCombc;
 292   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 293
 294   // Loop on modules of layer 1
 295
 296   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 297     //    if(module%4==0 || module%4==3)continue;
 298     branch->GetEvent(module);
 299     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 300     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 301       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 302       // Local coordinates of this recpoint
 303       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 304       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 305       geom->LtoG(module,lc,gc);
 306       // Global coordinates of this recpoints
 307       gc[0]-=fNominalPos[0]; // Possible beam offset in the bending plane
 308       gc[1]-=fNominalPos[1]; //   "               "
 309       xc1[ind]=gc[0];
 310       yc1[ind]=gc[1];
 311       zc1[ind]=gc[2];
 312       // azimuthal angle is computed in the interval 0 --> 2*pi
 313       phi1[ind] = TMath::ATan2(gc[1],gc[0]);
 314       if(phi1[ind]<0)phi1[ind]=2*TMath::Pi()+phi1[ind];
 315       err1[ind]=recp->GetSigmaZ2();
 316       ind++;
 317     }
 318     detTypeRec.ResetRecPoints();
 319   }
 320   ind = 0; // the running index is reset for Layer 2
 321   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 322     branch->GetEvent(module);
 323     Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 324     for(Int_t j=0;j<nrecp2;j++){
 325       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 326       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 327       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 328       geom->LtoG(module,lc,gc);
 329       gc[0]-=fNominalPos[0];
 330       gc[1]-=fNominalPos[1];
 331       xc2[ind]=gc[0];
 332       yc2[ind]=gc[1];
 333       zc2[ind]=gc[2];
 334       phi2[ind] = TMath::ATan2(gc[1],gc[0]);
 335       if(phi2[ind]<0)phi2[ind]=2*TMath::Pi()+phi2[ind];
 336       err2[ind]=recp->GetSigmaZ2();
 337       ind++;
 338     }
 339     detTypeRec.ResetRecPoints();
 340   }
 341
 342 /* Test the ffect of mutiple scatternig on error. Negligible
 343   // Multiple scattering
 344   Float_t beta=1.,pmed=0.875; //pmed=875 MeV (for tracks with dphi<0.01 rad)
 345   Float_t beta2=beta*beta;
 346   Float_t p2=pmed*pmed;
 347   Float_t rBP=3; //Beam Pipe radius = 3cm
 348   Float_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
 349   Float_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length
 350   Float_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dBP);
 351   Float_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dL1);
 352 */
 353   TClonesArray *points = new TClonesArray("AliITSZPoint",nrpL1*nrpL2);
 354   TClonesArray &pts = *points;
 355   Int_t nopoints =0;
 356   for(Int_t i=0;i<nrpL1;i++){ // loop on L1 RP
 357     Float_t r1=TMath::Sqrt(xc1[i]*xc1[i]+yc1[i]*yc1[i]); // radius L1 RP
 358     for(Int_t j=0;j<nrpL2;j++){ // loop on L2 RP
 359       Float_t diff = TMath::Abs(phi2[j]-phi1[i]); // diff in azimuth
 360       if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff; //diff<pi
 361       if(diff<fDiffPhiMax){ // cut on 10 milliradians by def.
 362         Float_t r2=TMath::Sqrt(xc2[j]*xc2[j]+yc2[j]*yc2[j]); // radius L2 RP
 363 //      Float_t tgth=(zc2[j]-zc1[i])/(r2-r1); // slope
 364         Float_t zr0=(r2*zc1[i]-r1*zc2[j])/(r2-r1); //Z @ null radius
 365         Float_t ezr0q=(r2*r2*err1[i]+r1*r1*err2[j])/(r2-r1)/(r2-r1); //error on Z @ null radius
 366         /*
 367         ezr0q+=r1*r1*(1+tgth*tgth)*theta2L1/2; // multiple scattering in layer 1
 368         ezr0q+=rBP*rBP*(1+tgth*tgth)*theta2BP/2; // multiple scattering in beam pipe
 369         */
 370         new(pts[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q);
 371
 372         fZCombc->Fill(zr0);
 373       }
 374     }
 375   }
 376   delete [] xc1;
 377   delete [] yc1;
 378   delete [] zc1;
 379   delete [] phi1;
 380   delete [] err1;
 381   delete [] xc2;
 382   delete [] yc2;
 383   delete [] zc2;
 384   delete [] phi2;
 385   delete [] err2;
 386
 387   points->Sort();
 388
 389   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
 390   if(contents<1.){
 391     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 392     ResetHistograms();
 393     itsLoader->UnloadRecPoints();
 394     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-1);
 395     return;
 396   }
 397
 398   TH1F *hc = fZCombc;
 399
 400
 401   if(hc->GetBinContent(hc->GetMaximumBin())<3)hc->Rebin(3);
 402   Int_t binmin,binmax;
 403   Int_t nPeaks=GetPeakRegion(hc,binmin,binmax);
 404   if(nPeaks==2)AliWarning("2 peaks found");
 405   Float_t zm =0.;
 406   Float_t ezm =0.;
 407   Float_t lim1 = hc->GetBinLowEdge(binmin);
 408   Float_t lim2 = hc->GetBinLowEdge(binmax)+hc->GetBinWidth(binmax);
 409
 410   if(nPeaks ==1 && (lim2-lim1)<fWindowWidth){
 411     Float_t c=(lim1+lim2)/2.;
 412     lim1=c-fWindowWidth/2.;
 413     lim2=c+fWindowWidth/2.;
 414   }
 415   Int_t niter = 0, ncontr=0;
 416   do {
 417     // symmetrization
 418     if(zm  !=0.){
 419       Float_t semilarg=TMath::Min((lim2-zm),(zm-lim1));
 420       lim1=zm - semilarg;
 421       lim2=zm + semilarg;
 422     }
 423
 424     zm=0.;
 425     ezm=0.;
 426     ncontr=0;
 427     for(Int_t i =0; i<points->GetEntriesFast(); i++){
 428       AliITSZPoint* p=(AliITSZPoint*)points->UncheckedAt(i);
 429       if(p->GetZ()>lim1 && p->GetZ()<lim2){
 430         Float_t deno = p->GetErrZ();
 431         zm+=p->GetZ()/deno;
 432         ezm+=1./deno;
 433         ncontr++;
 434       }
 435     }
 436     zm/=ezm;
 437     ezm=TMath::Sqrt(1./ezm);
 438     niter++;
 439   } while(niter<10 && TMath::Abs((zm-lim1)-(lim2-zm))>fTolerance);
 440   fCurrentVertex = new AliESDVertex(zm,ezm,ncontr);
 441   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: B");
 442   ResetHistograms();
 443   itsLoader->UnloadRecPoints();
 444   return;
 445 }
 446
 447 //_____________________________________________________________________
 448 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 449   // delete TH1 data members
 450   if(fZCombc)delete fZCombc;
 451   fZCombc = 0;
 452 }
 453
 454 //______________________________________________________________________
 455 void AliITSVertexerZ::FindVertices(){
 456   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 457   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 458   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 459   itsLoader->ReloadRecPoints();
 460   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 461     //  cout<<"Processing event "<<i<<endl;
 462     rl->GetEvent(i);
 463     FindVertexForCurrentEvent(i);
 464     if(fCurrentVertex){
 465       WriteCurrentVertex();
 466     }
 467   }
 468 }
 469
 470 //________________________________________________________
 471 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 472   // Print current status
 473   cout <<"=======================================================\n";
 474   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 475   cout <<fLastL1<<endl;
 476   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 477   cout <<fLastL2<<endl;
 478   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 479   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 480   cout <<"Bin sizes for coarse z histos "<<fStepCoarse<<endl;
 481   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 482   cout <<"First event to be processed "<<fFirstEvent;
 483   cout <<"\n Last event to be processed "<<fLastEvent<<endl;
 484   if(fZCombc){
 485     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 486   }
 487   else{
 488     cout<<"fZCombc does not exist\n";
 489   }
 490
 491   cout <<"=======================================================\n";
 492 }
 493