PHOS/AliPHOSPIDv1.cxx

   1 /**************************************************************************
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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id$ */
  17
  18 //_________________________________________________________________________
  19 // Implementation version v1 of the PHOS particle identifier
  20 // Particle identification based on the
  21 //     - RCPV: distance from CPV recpoint to EMCA recpoint.
  22 //     - TOF
  23 //     - PCA: Principal Components Analysis..
  24 // The identified particle has an identification number corresponding
  25 // to a 9 bits number:
  26 //     -Bit 0 to 2: bit set if RCPV > CpvEmcDistance (each bit corresponds
  27 //      to a different efficiency-purity point of the photon identification)
  28 //     -Bit 3 to 5: bit set if TOF  < TimeGate (each bit corresponds
  29 //      to a different efficiency-purity point of the photon identification)
  30 //     -Bit 6 to 9: bit set if Principal Components are
  31 //      inside an ellipse defined by the parameters a, b, c, x0 and y0.
  32 //      (each bit corresponds to a different efficiency-purity point of the
  33 //      photon identification)
  34 //      The PCA (Principal components analysis) needs a file that contains
  35 //      a previous analysis of the correlations between the particles. This
  36 //      file is $ALICE_ROOT/PHOS/PCA8pa15_0.5-100.root. Analysis done for
  37 //      energies between 0.5 and 100 GeV.
  38 //      A calibrated energy is calculated. The energy of the reconstructed
  39 //      cluster is corrected with the formula A + B * E  + C * E^2, whose
  40 //      parameters where obtained through the study of the reconstructed
  41 //      energy distribution of monoenergetic photons.
  42 //
  43 //      All the parameters (RCPV(2 rows-3 columns),TOF(1r-3c),PCA(5r-4c)
  44 //      and calibration(1r-3c))are stored in a file called
  45 //      $ALICE_ROOT/PHOS/Parameters.dat. Each time that AliPHOSPIDv1 is
  46 //      initialized, this parameters are copied to a Matrix (9,4), a
  47 //      TMatrixD object.
  48 //
  49 // use case:
  50 //  root [0] AliPHOSPIDv1 * p = new AliPHOSPIDv1("galice1.root")
  51 //  Warning in <TDatabasePDG::TDatabasePDG>: object already instantiated
  52 //          // reading headers from file galice1.root and create  RecParticles
  53             // TrackSegments and RecPoints are used
  54 //          // set file name for the branch RecParticles
  55 //  root [1] p->ExecuteTask("deb all time")
  56 //          // available options
  57 //          // "deb" - prints # of reconstructed particles
  58 //          // "deb all" -  prints # and list of RecParticles
  59 //          // "time" - prints benchmarking results
  60 //
  61 //  root [2] AliPHOSPIDv1 * p2 = new AliPHOSPIDv1("galice1.root","v1",kTRUE)
  62 //  Warning in <TDatabasePDG::TDatabasePDG>: object already instantiated
  63 //                //Split mode.
  64 //  root [3] p2->ExecuteTask()
  65 //
  66
  67
  68 //*-- Author: Yves Schutz (SUBATECH)  & Gines Martinez (SUBATECH) &
  69 //            Gustavo Conesa April 2002
  70 //            PCA redesigned by Gustavo Conesa October 2002:
  71 //            The way of using the PCA has changed. Instead of 2
  72 //            files with the PCA, each one with different energy ranges
  73 //            of application, we use the wide one (0.5-100 GeV), and instead
  74 //            of fixing 3 ellipses for different ranges of energy, it has been
  75 //            studied the dependency of the ellipses parameters with the
  76 //            energy, and they are implemented in the code as a funtion
  77 //            of the energy.
  78 //
  79 //
  80 //
  81 // --- ROOT system ---
  82 #include "TROOT.h"
  83 #include "TTree.h"
  84 #include "TFile.h"
  85 #include "TF2.h"
  86 #include "TFormula.h"
  87 #include "TCanvas.h"
  88 #include "TFolder.h"
  89 #include "TSystem.h"
  90 #include "TBenchmark.h"
  91 #include "TMatrixD.h"
  92 #include "TPrincipal.h"
  93 #include "TSystem.h"
  94
  95 // --- Standard library ---
  96
  97
  98 // --- AliRoot header files ---
  99
 100 #include "AliGenerator.h"
 101 #include "AliPHOS.h"
 102 #include "AliPHOSPIDv1.h"
 103 #include "AliPHOSClusterizerv1.h"
 104 #include "AliPHOSEmcRecPoint.h"
 105 #include "AliPHOSTrackSegment.h"
 106 #include "AliPHOSTrackSegmentMakerv1.h"
 107 #include "AliPHOSRecParticle.h"
 108 #include "AliPHOSGeometry.h"
 109 #include "AliPHOSGetter.h"
 110
 111 ClassImp( AliPHOSPIDv1)
 112
 113 //____________________________________________________________________________
 114 AliPHOSPIDv1::AliPHOSPIDv1():AliPHOSPID()
 115 {
 116   // default ctor
 117
 118   InitParameters() ;
 119   fDefaultInit = kTRUE ;
 120 }
 121
 122 //____________________________________________________________________________
 123 AliPHOSPIDv1::AliPHOSPIDv1(const AliPHOSPIDv1 & pid ):AliPHOSPID(pid)
 124 {
 125   // ctor
 126   InitParameters() ;
 127   Init() ;
 128
 129 }
 130
 131 //____________________________________________________________________________
 132 AliPHOSPIDv1::AliPHOSPIDv1(const TString alirunFileName, const TString eventFolderName):AliPHOSPID(alirunFileName, eventFolderName)
 133 {
 134   //ctor with the indication on where to look for the track segments
 135
 136   InitParameters() ;
 137   Init() ;
 138   fDefaultInit = kFALSE ;
 139 }
 140
 141 //____________________________________________________________________________
 142 AliPHOSPIDv1::~AliPHOSPIDv1()
 143 {
 144   // dtor
 145
 146   delete [] fX ;       // Principal input
 147   delete [] fPPhoton ; // Photon Principal components
 148   delete [] fPPi0 ;    // Pi0 Principal components
 149 }
 150 //____________________________________________________________________________
 151 const TString AliPHOSPIDv1::BranchName() const
 152 {
 153
 154   return GetName() ;
 155 }
 156
 157 //____________________________________________________________________________
 158 void AliPHOSPIDv1::Init()
 159 {
 160   // Make all memory allocations that are not possible in default constructor
 161   // Add the PID task to the list of PHOS tasks
 162
 163   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 164   if(!gime)
 165     gime = AliPHOSGetter::Instance(GetTitle(), fEventFolderName.Data()) ;
 166
 167   if ( !gime->PID() )
 168     gime->PostPID(this) ;
 169 }
 170
 171 //____________________________________________________________________________
 172 void AliPHOSPIDv1::InitParameters()
 173 {
 174   // Initialize PID parameters
 175   fWrite                   = kTRUE ;
 176   fRecParticlesInRun = 0 ;
 177   fNEvent            = 0 ;
 178   fRecParticlesInRun = 0 ;
 179   SetParameters() ; // fill the parameters matrix from parameters file
 180   SetEventRange(0,-1) ;
 181   // initialisation of response function parameters
 182   // Tof
 183   // Photons
 184   fTphoton[0] = 2.97E-1 ;
 185   fTphoton[1] = 1.55E-8 ;
 186   fTphoton[2] = 5.40E-10 ;
 187   fTFphoton = new TFormula("ToF response to photon" , "gaus") ;
 188   fTFphoton->SetParameters( fTphoton[0], fTphoton[1], fTphoton[2]) ;
 189   // Electrons
 190   fTelectron[0] = 2.73E-1 ;
 191   fTelectron[1] = 1.56E-8 ;
 192   fTelectron[2] = 5.70E-10 ;
 193   fTFelectron = new TFormula("ToF response to electron" , "gaus") ;
 194   fTFelectron->SetParameters( fTelectron[0], fTelectron[1], fTelectron[2]) ;
 195   //Charged Hadrons
 196   fTchargedhadron[0] = 1.58E-1 ;
 197   fTchargedhadron[1] = 1.64E-8 ;
 198   fTchargedhadron[2] = 3.59E-10 ;
 199   fTFchargedhadron = new TFormula("ToF response to charged hadron" , "landau") ;
 200   fTFchargedhadron->SetParameters( fTchargedhadron[0], fTchargedhadron[1], fTchargedhadron[2]) ;
 201   //Neutral Hadrons
 202   fTneutralhadron[0] = 9.62E-1 ;
 203   fTneutralhadron[1] = 1.65E-8 ;
 204   fTneutralhadron[2] = 6.46E-10 ;
 205   fTFneutralhadron = new TFormula("ToF response to neutral hadron" , "landau") ;
 206   fTFneutralhadron->SetParameters( fTneutralhadron[0], fTneutralhadron[1], fTneutralhadron[2]) ;
 207 }
 208
 209 //________________________________________________________________________
 210 void  AliPHOSPIDv1::Exec(Option_t *option)
 211 {
 212   // Steering method to perform particle reconstruction and identification
 213   // for the event range from fFirstEvent to fLastEvent.
 214   // This range is optionally set by SetEventRange().
 215   // if fLastEvent=-1 (by default), then process events until the end.
 216
 217   if(strstr(option,"tim"))
 218     gBenchmark->Start("PHOSPID");
 219
 220   if(strstr(option,"print")) {
 221     Print() ;
 222     return ;
 223   }
 224
 225
 226   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 227
 228   if (fLastEvent == -1)
 229     fLastEvent = gime->MaxEvent() - 1 ;
 230   else
 231     fLastEvent = TMath::Min(fLastEvent,gime->MaxEvent());
 232   Int_t nEvents   = fLastEvent - fFirstEvent + 1;
 233
 234   Int_t ievent ;
 235   for (ievent = fFirstEvent; ievent <= fLastEvent; ievent++) {
 236     gime->Event(ievent,"TR") ;
 237     if(gime->TrackSegments() && //Skip events, where no track segments made
 238        gime->TrackSegments()->GetEntriesFast()) {
 239       MakeRecParticles() ;
 240       MakePID() ;
 241       WriteRecParticles();
 242       if(strstr(option,"deb"))
 243         PrintRecParticles(option) ;
 244       //increment the total number of rec particles per run
 245       fRecParticlesInRun += gime->RecParticles()->GetEntriesFast() ;
 246     }
 247   }
 248   if(strstr(option,"deb"))
 249       PrintRecParticles(option);
 250   if(strstr(option,"tim")){
 251     gBenchmark->Stop("PHOSPID");
 252     Info("Exec", "took %f seconds for PID %f seconds per event",
 253          gBenchmark->GetCpuTime("PHOSPID"),
 254          gBenchmark->GetCpuTime("PHOSPID")/nEvents) ;
 255   }
 256   if(fWrite)
 257     Unload();
 258 }
 259
 260 //____________________________________________________________________________
 261 const TString AliPHOSPIDv1::GetFileNamePrincipal(TString particle) const
 262 {
 263   //Get file name that contains the PCA for a particle ("photon or pi0")
 264   particle.ToLower();
 265   TString name;
 266   if      (particle=="photon") name = fFileNamePrincipalPhoton ;
 267   else if (particle=="pi0"   ) name = fFileNamePrincipalPi0    ;
 268   else    Error("GetFileNamePrincipal","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
 269   return name;
 270 }
 271
 272 //____________________________________________________________________________
 273 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterCalibration(Int_t i) const
 274 {
 275   // Get the i-th parameter "Calibration"
 276   Float_t param = 0.;
 277   if (i>2 || i<0)
 278     Error("GetParameterCalibration","Invalid parameter number: %d",i);
 279   else
 280     param = (*fParameters)(0,i);
 281   return param;
 282 }
 283
 284 //____________________________________________________________________________
 285 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetCalibratedEnergy(Float_t e) const
 286 {
 287 //      It calibrates Energy depending on the recpoint energy.
 288 //      The energy of the reconstructed cluster is corrected with
 289 //      the formula A + B* E  + C* E^2, whose parameters where obtained
 290 //      through the study of the reconstructed energy distribution of
 291 //      monoenergetic photons.
 292
 293   Float_t p[]={0.,0.,0.};
 294   for (Int_t i=0; i<3; i++) p[i] = GetParameterCalibration(i);
 295   Float_t enerec = p[0] +  p[1]*e + p[2]*e*e;
 296   return enerec ;
 297
 298 }
 299
 300 //____________________________________________________________________________
 301 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterCpv2Emc(Int_t i, TString axis) const
 302 {
 303   // Get the i-th parameter "CPV-EMC distance" for the specified axis
 304   Float_t param = 0.;
 305   if(i>2 || i<0)
 306     Error("GetParameterCpv2Emc","Invalid parameter number: %d",i);
 307   else {
 308     axis.ToLower();
 309     if      (axis == "x") param = (*fParameters)(1,i);
 310     else if (axis == "z") param = (*fParameters)(2,i);
 311     else Error("GetParameterCpv2Emc","Invalid axis name: %s",axis.Data());
 312   }
 313   return  param;
 314 }
 315
 316 //____________________________________________________________________________
 317 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetCpv2EmcDistanceCut(TString axis, Float_t e) const
 318 {
 319   // Get CpvtoEmcDistance Cut depending on the cluster energy, axis and
 320   // Purity-Efficiency point
 321
 322   axis.ToLower();
 323   Float_t p[]={0.,0.,0.};
 324   for (Int_t i=0; i<3; i++) p[i] = GetParameterCpv2Emc(i,axis);
 325   Float_t sig = p[0] + TMath::Exp(p[1] - p[2]*e);
 326   return sig;
 327 }
 328
 329 //____________________________________________________________________________
 330 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetEllipseParameter(TString particle, TString param, Float_t e) const
 331 {
 332   // Calculates the parameter param of the ellipse
 333
 334   particle.ToLower();
 335   param.   ToLower();
 336   Float_t p[4]={0.,0.,0.,0.};
 337   Float_t value = 0.0;
 338   for (Int_t i=0; i<4; i++) p[i] = GetParameterToCalculateEllipse(particle,param,i);
 339   if (particle == "photon") {
 340     if      (param.Contains("a"))  e = TMath::Min((Double_t)e,70.);
 341     else if (param.Contains("b"))  e = TMath::Min((Double_t)e,70.);
 342     else if (param.Contains("x0")) e = TMath::Max((Double_t)e,1.1);
 343   }
 344
 345  if (particle == "photon")
 346     value = p[0]/TMath::Sqrt(e) + p[1]*e + p[2]*e*e + p[3];
 347   else if (particle == "pi0")
 348     value = p[0] + p[1]*e + p[2]*e*e;
 349
 350   return value;
 351 }
 352
 353 //_____________________________________________________________________________
 354 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterPhotonBoundary (Int_t i) const
 355 {
 356   // Get the parameter "i" to calculate the boundary on the moment M2x
 357   // for photons at high p_T
 358   Float_t param = 0;
 359   if (i>3 || i<0)
 360     Error("GetParameterPhotonBoundary","Wrong parameter number: %d\n",i);
 361   else
 362     param = (*fParameters)(14,i) ;
 363   return param;
 364 }
 365
 366 //____________________________________________________________________________
 367 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterPi0Boundary (Int_t i) const
 368 {
 369   // Get the parameter "i" to calculate the boundary on the moment M2x
 370   // for pi0 at high p_T
 371   Float_t param = 0;
 372   if (i>2 || i<0)
 373     Error("GetParameterPi0Boundary","Wrong parameter number: %d\n",i);
 374   else
 375     param = (*fParameters)(15,i) ;
 376   return param;
 377 }
 378
 379 //____________________________________________________________________________
 380 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterTimeGate(Int_t i) const
 381 {
 382   // Get TimeGate parameter depending on Purity-Efficiency i:
 383   // i=0 - Low purity, i=1 - Medium purity, i=2 - High purity
 384   Float_t param = 0.;
 385   if(i>2 || i<0)
 386     Error("GetParameterTimeGate","Invalid Efficiency-Purity choice %d",i);
 387   else
 388     param = (*fParameters)(3,i) ;
 389   return param;
 390 }
 391
 392 //_____________________________________________________________________________
 393 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterToCalculateEllipse(TString particle, TString param, Int_t i) const
 394 {
 395   // Get the parameter "i" that is needed to calculate the ellipse
 396   // parameter "param" for the particle "particle" ("photon" or "pi0")
 397
 398   particle.ToLower();
 399   param.   ToLower();
 400   Int_t offset = -1;
 401   if      (particle == "photon") offset=0;
 402   else if (particle == "pi0")    offset=5;
 403   else
 404     Error("GetParameterToCalculateEllipse","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
 405
 406   Int_t p= -1;
 407   Float_t par = 0;
 408
 409   if     (param.Contains("a")) p=4+offset;
 410   else if(param.Contains("b")) p=5+offset;
 411   else if(param.Contains("c")) p=6+offset;
 412   else if(param.Contains("x0"))p=7+offset;
 413   else if(param.Contains("y0"))p=8+offset;
 414
 415   if      (i>4 || i<0)
 416     Error("GetParameterToCalculateEllipse", "No parameter with index", i) ;
 417   else if (p==-1)
 418     Error("GetParameterToCalculateEllipse", "No parameter with name %s", param.Data() ) ;
 419   else
 420     par = (*fParameters)(p,i) ;
 421
 422   return par;
 423 }
 424
 425
 426 //____________________________________________________________________________
 427 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetDistance(AliPHOSEmcRecPoint * emc,AliPHOSCpvRecPoint * cpv, Option_t *  axis)const
 428 {
 429   // Calculates the distance between the EMC RecPoint and the PPSD RecPoint
 430
 431   const AliPHOSGeometry * geom = AliPHOSGetter::Instance()->PHOSGeometry() ;
 432   TVector3 vecEmc ;
 433   TVector3 vecCpv ;
 434   if(cpv){
 435     emc->GetLocalPosition(vecEmc) ;
 436     cpv->GetLocalPosition(vecCpv) ;
 437
 438     if(emc->GetPHOSMod() == cpv->GetPHOSMod()){
 439       // Correct to difference in CPV and EMC position due to different distance to center.
 440       // we assume, that particle moves from center
 441       Float_t dCPV = geom->GetIPtoOuterCoverDistance();
 442       Float_t dEMC = geom->GetIPtoCrystalSurface() ;
 443       dEMC         = dEMC / dCPV ;
 444       vecCpv = dEMC * vecCpv  - vecEmc ;
 445       if (axis == "X") return vecCpv.X();
 446       if (axis == "Y") return vecCpv.Y();
 447       if (axis == "Z") return vecCpv.Z();
 448       if (axis == "R") return vecCpv.Mag();
 449     }
 450     return 100000000 ;
 451   }
 452   return 100000000 ;
 453 }
 454 //____________________________________________________________________________
 455 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetCPVBit(AliPHOSEmcRecPoint * emc,AliPHOSCpvRecPoint * cpv, Int_t effPur, Float_t e) const
 456 {
 457   if(effPur>2 || effPur<0)
 458     Error("GetCPVBit","Invalid Efficiency-Purity choice %d",effPur);
 459
 460   Float_t sigX = GetCpv2EmcDistanceCut("X",e);
 461   Float_t sigZ = GetCpv2EmcDistanceCut("Z",e);
 462
 463   Float_t deltaX = TMath::Abs(GetDistance(emc, cpv,  "X"));
 464   Float_t deltaZ = TMath::Abs(GetDistance(emc, cpv,  "Z"));
 465
 466   if((deltaX>sigX*(effPur+1))|(deltaZ>sigZ*(effPur+1)))
 467     return 1;//Neutral
 468   else
 469     return 0;//Charged
 470 }
 471
 472 //____________________________________________________________________________
 473 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetPrincipalBit(TString particle, const Double_t* p, Int_t effPur, Float_t e)const
 474 {
 475   //Is the particle inside de PCA ellipse?
 476
 477   particle.ToLower();
 478   Int_t    prinbit  = 0 ;
 479   Float_t a        = GetEllipseParameter(particle,"a" , e);
 480   Float_t b        = GetEllipseParameter(particle,"b" , e);
 481   Float_t c        = GetEllipseParameter(particle,"c" , e);
 482   Float_t x0 = GetEllipseParameter(particle,"x0", e);
 483   Float_t y0 = GetEllipseParameter(particle,"y0", e);
 484
 485   Float_t r = TMath::Power((p[0] - x0)/a,2) +
 486               TMath::Power((p[1] - y0)/b,2) +
 487             c*(p[0] -  x0)*(p[1] - y0)/(a*b) ;
 488   //3 different ellipses defined
 489   if((effPur==2) && (r<1./2.)) prinbit= 1;
 490   if((effPur==1) && (r<2.   )) prinbit= 1;
 491   if((effPur==0) && (r<9./2.)) prinbit= 1;
 492
 493   if(r<0)
 494     Error("GetPrincipalBit", "Negative square?") ;
 495
 496   return prinbit;
 497
 498 }
 499 //____________________________________________________________________________
 500 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetHardPhotonBit(AliPHOSEmcRecPoint * emc) const
 501 {
 502   // Set bit for identified hard photons (E > 30 GeV)
 503   // if the second moment M2x is below the boundary
 504
 505   Float_t e   = emc->GetEnergy();
 506   if (e < 30.0) return 0;
 507   Float_t m2x = emc->GetM2x();
 508   Float_t m2xBoundary = GetParameterPhotonBoundary(0) *
 509     TMath::Exp(-TMath::Power(e-GetParameterPhotonBoundary(1),2)/2.0/
 510                 TMath::Power(GetParameterPhotonBoundary(2),2)) +
 511     GetParameterPhotonBoundary(3);
 512   //Info("GetHardPhotonBit","E=%f, m2x=%f, boundary=%f",e,m2x,m2xBoundary);
 513   if (m2x < m2xBoundary)
 514     return 1;// A hard photon
 515   else
 516     return 0;// Not a hard photon
 517 }
 518
 519 //____________________________________________________________________________
 520 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetHardPi0Bit(AliPHOSEmcRecPoint * emc) const
 521 {
 522   // Set bit for identified hard pi0  (E > 30 GeV)
 523   // if the second moment M2x is above the boundary
 524
 525   Float_t e   = emc->GetEnergy();
 526   if (e < 30.0) return 0;
 527   Float_t m2x = emc->GetM2x();
 528   Float_t m2xBoundary = GetParameterPi0Boundary(0) +
 529                     e * GetParameterPi0Boundary(1);
 530   //Info("GetHardPi0Bit","E=%f, m2x=%f, boundary=%f",e,m2x,m2xBoundary);
 531   if (m2x > m2xBoundary)
 532     return 1;// A hard pi0
 533   else
 534     return 0;// Not a hard pi0
 535 }
 536
 537 //____________________________________________________________________________
 538 TVector3 AliPHOSPIDv1::GetMomentumDirection(AliPHOSEmcRecPoint * emc, AliPHOSCpvRecPoint * )const
 539 {
 540   // Calculates the momentum direction:
 541   //   1. if only a EMC RecPoint, direction is given by IP and this RecPoint
 542   //   2. if a EMC RecPoint and CPV RecPoint, direction is given by the line through the 2 recpoints
 543   //  However because of the poor position resolution of PPSD the direction is always taken as if we were
 544   //  in case 1.
 545
 546   TVector3 dir(0,0,0) ;
 547
 548   TVector3 emcglobalpos ;
 549   TMatrix  dummy ;
 550
 551   emc->GetGlobalPosition(emcglobalpos, dummy) ;
 552
 553
 554   dir = emcglobalpos ;
 555   dir.SetMag(1.) ;
 556
 557   //account correction to the position of IP
 558   Float_t xo,yo,zo ; //Coordinates of the origin
 559   if(gAlice && gAlice->GetMCApp() && gAlice->Generator())
 560     gAlice->Generator()->GetOrigin(xo,yo,zo) ;
 561   else{
 562     xo=yo=zo=0.;
 563   }
 564   TVector3 origin(xo,yo,zo);
 565   dir = dir - origin ;
 566
 567   return dir ;
 568 }
 569
 570 //____________________________________________________________________________
 571 void  AliPHOSPIDv1::MakePID()
 572 {
 573   // construct the PID weight from a Bayesian Method
 574
 575   Int_t index ;
 576   const Int_t kSPECIES = AliESDtrack::kSPECIESN ;
 577   Double_t pid[kSPECIES] = {0., 0., 0., 0., 0., 0.} ;
 578   Int_t nparticles = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticles()->GetEntriesFast() ;
 579 //   const Int_t kMAXPARTICLES = 2000 ;
 580 //   if (nparticles >= kMAXPARTICLES)
 581 //     Error("MakePID", "Change size of MAXPARTICLES") ;
 582 //   Double_t stof[kSPECIES][kMAXPARTICLES] ;
 583   Double_t * stof[kSPECIES];
 584   for (Int_t i =0; i< kSPECIES; i++)
 585     stof[i] = new Double_t[nparticles];
 586
 587   // make the normalized distribution of pid for this event
 588   // w(pid) in the Bayesian formulation
 589   for(index = 0 ; index < nparticles ; index ++) {
 590     AliPHOSRecParticle * recpar = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticle(index) ;
 591
 592     pid[AliESDtrack::kKaon0] = 0  ;
 593
 594     if (recpar->IsPhoton() || recpar->IsHardPhoton())
 595       pid[AliESDtrack::kPhoton]++ ;
 596
 597     else if (recpar->IsPi0() || recpar->IsHardPi0())
 598       pid[AliESDtrack::kPi0]++ ;
 599
 600     else if (recpar->IsElectron()) {
 601       pid[AliESDtrack::kElectron]++ ;
 602       pid[AliESDtrack::kMuon]++ ;
 603     }
 604
 605     else if (recpar->IsChargedHadron()){
 606       pid[AliESDtrack::kPion]++ ;
 607       pid[AliESDtrack::kKaon]++ ;
 608       pid[AliESDtrack::kProton]++ ;
 609     }
 610
 611     else if (recpar->IsNeutralHadron())
 612       pid[AliESDtrack::kNeutron]++ ;
 613
 614     else if (recpar->IsEleCon())
 615       pid[AliESDtrack::kEleCon]++ ;
 616
 617     // now get the signals probability
 618     // s(pid) in the Bayesian formulation
 619     // Tof
 620
 621     stof[AliESDtrack::kPhoton][index]   = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ;
 622     stof[AliESDtrack::kPi0][index]      = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; // pi0 are detected via decay photon
 623     stof[AliESDtrack::kElectron][index] = fTFelectron->Eval(recpar->ToF()) ;
 624     stof[AliESDtrack::kPion][index]     = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 625     stof[AliESDtrack::kKaon][index]     = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 626     stof[AliESDtrack::kProton][index]   = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 627     stof[AliESDtrack::kNeutron][index]  = fTFneutralhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 628     stof[AliESDtrack::kEleCon][index]   = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; // a conversion electron has the photon ToF
 629     stof[AliESDtrack::kKaon0][index]    = 0 ; // do not know yet what to to with K0
 630     stof[AliESDtrack::kMuon][index]     = 0 ; // do not know yet what to do with muon
 631
 632   }
 633   for (index = 0 ; index < kSPECIES ; index++)
 634     pid[index] /= nparticles ;
 635
 636
 637   for(index = 0 ; index < nparticles ; index ++) {
 638     // calculates the Bayesian weight
 639     Int_t jndex ;
 640     Double_t wn = 0.0 ;
 641     for (jndex = 0 ; jndex < kSPECIES ; jndex++)
 642       wn += stof[jndex][index] * pid[jndex] ;
 643     AliPHOSRecParticle * recpar = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticle(index) ;
 644     if (TMath::Abs(wn)>0)
 645       for (jndex = 0 ; jndex < kSPECIES ; jndex++) {
 646         recpar->SetPID(jndex, stof[jndex][index] * pid[jndex] / wn) ;
 647       }
 648   }
 649   for (Int_t i =0; i< kSPECIES; i++)
 650     delete [] stof[i];
 651 }
 652
 653 //____________________________________________________________________________
 654 void  AliPHOSPIDv1::MakeRecParticles()
 655 {
 656   // Makes a RecParticle out of a TrackSegment
 657
 658   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 659   TObjArray * emcRecPoints = gime->EmcRecPoints() ;
 660   TObjArray * cpvRecPoints = gime->CpvRecPoints() ;
 661   TClonesArray * trackSegments = gime->TrackSegments() ;
 662   if ( !emcRecPoints || !cpvRecPoints || !trackSegments ) {
 663     Fatal("MakeRecParticles", "RecPoints or TrackSegments not found !") ;
 664   }
 665   TClonesArray * recParticles  = gime->RecParticles() ;
 666   recParticles->Clear();
 667
 668   TIter next(trackSegments) ;
 669   AliPHOSTrackSegment * ts ;
 670   Int_t index = 0 ;
 671   AliPHOSRecParticle * rp ;
 672   while ( (ts = (AliPHOSTrackSegment *)next()) ) {
 673
 674     new( (*recParticles)[index] ) AliPHOSRecParticle() ;
 675     rp = (AliPHOSRecParticle *)recParticles->At(index) ;
 676     rp->SetTrackSegment(index) ;
 677     rp->SetIndexInList(index) ;
 678
 679     AliPHOSEmcRecPoint * emc = 0 ;
 680     if(ts->GetEmcIndex()>=0)
 681       emc = (AliPHOSEmcRecPoint *) emcRecPoints->At(ts->GetEmcIndex()) ;
 682
 683     AliPHOSCpvRecPoint * cpv = 0 ;
 684     if(ts->GetCpvIndex()>=0)
 685       cpv = (AliPHOSCpvRecPoint *) cpvRecPoints->At(ts->GetCpvIndex()) ;
 686
 687     Int_t track = 0 ;
 688     track = ts->GetTrackIndex() ;
 689
 690     // Now set type (reconstructed) of the particle
 691
 692     // Choose the cluster energy range
 693
 694     if (!emc) {
 695       Fatal("MakeRecParticles", "-> emc(%d) = %d", ts->GetEmcIndex(), emc ) ;
 696     }
 697
 698     Float_t e = emc->GetEnergy() ;
 699
 700     Float_t  lambda[2] ;
 701     emc->GetElipsAxis(lambda) ;
 702
 703     if((lambda[0]>0.01) && (lambda[1]>0.01)){
 704       // Looking PCA. Define and calculate the data (X),
 705       // introduce in the function X2P that gives the components (P).
 706
 707       Float_t  Spher = 0. ;
 708       Float_t  Emaxdtotal = 0. ;
 709
 710       if((lambda[0]+lambda[1])!=0)
 711         Spher=fabs(lambda[0]-lambda[1])/(lambda[0]+lambda[1]);
 712
 713       Emaxdtotal=emc->GetMaximalEnergy()/emc->GetEnergy();
 714
 715       fX[0] = lambda[0] ;
 716       fX[1] = lambda[1] ;
 717       fX[2] = emc->GetDispersion() ;
 718       fX[3] = Spher ;
 719       fX[4] = emc->GetMultiplicity() ;
 720       fX[5] = Emaxdtotal ;
 721       fX[6] = emc->GetCoreEnergy() ;
 722
 723       fPrincipalPhoton->X2P(fX,fPPhoton);
 724       fPrincipalPi0   ->X2P(fX,fPPi0);
 725
 726     }
 727     else{
 728       fPPhoton[0]=-100.0;  //We do not accept clusters with
 729       fPPhoton[1]=-100.0;  //one cell as a photon-like
 730       fPPi0[0]   =-100.0;
 731       fPPi0[1]   =-100.0;
 732     }
 733
 734     Float_t time = emc->GetTime() ;
 735     rp->SetTof(time) ;
 736
 737     // Loop of Efficiency-Purity (the 3 points of purity or efficiency
 738     // are taken into account to set the particle identification)
 739     for(Int_t effPur = 0; effPur < 3 ; effPur++){
 740
 741       // Looking at the CPV detector. If RCPV greater than CpvEmcDistance,
 742       // 1st,2nd or 3rd bit (depending on the efficiency-purity point )
 743       // is set to 1
 744       if(GetCPVBit(emc, cpv, effPur,e) == 1 )
 745         rp->SetPIDBit(effPur) ;
 746
 747       // Looking the TOF. If TOF smaller than gate,  4th, 5th or 6th
 748       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1
 749       if(time< (*fParameters)(3,effPur))
 750         rp->SetPIDBit(effPur+3) ;
 751
 752       //Photon PCA
 753       //If we are inside the ellipse, 7th, 8th or 9th
 754       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1
 755       if(GetPrincipalBit("photon",fPPhoton,effPur,e) == 1)
 756         rp->SetPIDBit(effPur+6) ;
 757
 758       //Pi0 PCA
 759       //If we are inside the ellipse, 10th, 11th or 12th
 760       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1
 761       if(GetPrincipalBit("pi0"   ,fPPi0   ,effPur,e) == 1)
 762         rp->SetPIDBit(effPur+9) ;
 763     }
 764     if(GetHardPhotonBit(emc))
 765       rp->SetPIDBit(12) ;
 766     if(GetHardPi0Bit   (emc))
 767       rp->SetPIDBit(13) ;
 768
 769     if(track >= 0)
 770       rp->SetPIDBit(14) ;
 771
 772     //Set momentum, energy and other parameters
 773     Float_t  encal = GetCalibratedEnergy(e);
 774     TVector3 dir   = GetMomentumDirection(emc,cpv) ;
 775     dir.SetMag(encal) ;
 776     rp->SetMomentum(dir.X(),dir.Y(),dir.Z(),encal) ;
 777     rp->SetCalcMass(0);
 778     rp->Name(); //If photon sets the particle pdg name to gamma
 779     rp->SetProductionVertex(0,0,0,0);
 780     rp->SetFirstMother(-1);
 781     rp->SetLastMother(-1);
 782     rp->SetFirstDaughter(-1);
 783     rp->SetLastDaughter(-1);
 784     rp->SetPolarisation(0,0,0);
 785     //Set the position in global coordinate system from the RecPoint
 786     AliPHOSGeometry * geom = gime->PHOSGeometry() ;
 787     AliPHOSTrackSegment * ts  = gime->TrackSegment(rp->GetPHOSTSIndex()) ;
 788     AliPHOSEmcRecPoint  * erp = gime->EmcRecPoint(ts->GetEmcIndex()) ;
 789     TVector3 pos ;
 790     geom->GetGlobal(erp, pos) ;
 791     rp->SetPos(pos);
 792     index++ ;
 793   }
 794 }
 795
 796 //____________________________________________________________________________
 797 void  AliPHOSPIDv1::Print() const
 798 {
 799   // Print the parameters used for the particle type identification
 800
 801     Info("Print", "=============== AliPHOSPIDv1 ================") ;
 802     printf("Making PID\n") ;
 803     printf("    Pricipal analysis file from 0.5 to 100 %s\n", fFileNamePrincipalPhoton.Data() )   ;
 804     printf("    Name of parameters file     %s\n", fFileNameParameters.Data() )  ;
 805     printf("    Matrix of Parameters: 14x4\n") ;
 806     printf("        Energy Calibration  1x3 [3 parametres to calibrate energy: A + B* E + C * E^2]\n") ;
 807     printf("        RCPV 2x3 rows x and z, columns function cut parameters\n") ;
 808     printf("        TOF  1x3 [High Eff-Low Pur,Medium Eff-Pur, Low Eff-High Pur]\n") ;
 809     printf("        PCA  5x4 [5 ellipse parametres and 4 parametres to calculate them: A/Sqrt(E) + B* E + C * E^2 + D]\n") ;
 810     Printf("    Pi0 PCA  5x3 [5 ellipse parametres and 3 parametres to calculate them: A + B* E + C * E^2]\n") ;
 811     fParameters->Print() ;
 812 }
 813
 814
 815
 816 //____________________________________________________________________________
 817 void AliPHOSPIDv1::PrintRecParticles(Option_t * option)
 818 {
 819   // Print table of reconstructed particles
 820
 821   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 822
 823   TClonesArray * recParticles = gime->RecParticles() ;
 824
 825   TString message ;
 826   message  = "\nevent " ;
 827   message += gAlice->GetEvNumber() ;
 828   message += "       found " ;
 829   message += recParticles->GetEntriesFast();
 830   message += " RecParticles\n" ;
 831
 832   if(strstr(option,"all")) {  // printing found TS
 833     message += "\n  PARTICLE         Index    \n" ;
 834
 835     Int_t index ;
 836     for (index = 0 ; index < recParticles->GetEntries() ; index++) {
 837       AliPHOSRecParticle * rp = (AliPHOSRecParticle * ) recParticles->At(index) ;
 838       message += "\n" ;
 839       message += rp->Name().Data() ;
 840       message += " " ;
 841       message += rp->GetIndexInList() ;
 842       message += " " ;
 843       message += rp->GetType()  ;
 844     }
 845   }
 846   Info("Print", message.Data() ) ;
 847 }
 848
 849 //____________________________________________________________________________
 850 void  AliPHOSPIDv1::SetParameters()
 851 {
 852   // PCA : To do the Principal Components Analysis it is necessary
 853   // the Principal file, which is opened here
 854   fX       = new double[7]; // Data for the PCA
 855   fPPhoton = new double[7]; // Eigenvalues of the PCA
 856   fPPi0    = new double[7]; // Eigenvalues of the Pi0 PCA
 857
 858   // Read photon principals from the photon file
 859
 860   fFileNamePrincipalPhoton = "$ALICE_ROOT/PHOS/PCA8pa15_0.5-100.root" ;
 861   TFile f( fFileNamePrincipalPhoton.Data(), "read" ) ;
 862   fPrincipalPhoton = dynamic_cast<TPrincipal*> (f.Get("principal")) ;
 863   f.Close() ;
 864
 865   // Read pi0 principals from the pi0 file
 866
 867   fFileNamePrincipalPi0    = "$ALICE_ROOT/PHOS/PCA_pi0_40-120.root" ;
 868   TFile fPi0( fFileNamePrincipalPi0.Data(), "read" ) ;
 869   fPrincipalPi0    = dynamic_cast<TPrincipal*> (fPi0.Get("principal")) ;
 870   fPi0.Close() ;
 871
 872   // Open parameters file and initialization of the Parameters matrix.
 873   // In the File Parameters.dat are all the parameters. These are introduced
 874   // in a matrix of 16x4
 875   //
 876   // All the parameters defined in this file are, in order of row:
 877   // line   0   : calibration
 878   // lines  1,2 : CPV rectangular cat for X and Z
 879   // line   3   : TOF cut
 880   // lines  4-8 : parameters to calculate photon PCA ellipse
 881   // lines  9-13: parameters to calculate pi0 PCA ellipse
 882   // lines 14-15: parameters to calculate border for high-pt photons and pi0
 883
 884   fFileNameParameters = gSystem->ExpandPathName("$ALICE_ROOT/PHOS/Parameters.dat");
 885   fParameters = new TMatrix(16,4) ;
 886   const Int_t maxLeng=255;
 887   char string[maxLeng];
 888
 889   // Open a text file with PID parameters
 890   FILE *fd = fopen(fFileNameParameters.Data(),"r");
 891   if (!fd)
 892     Fatal("SetParameter","File %s with a PID parameters cannot be opened\n",
 893           fFileNameParameters.Data());
 894
 895   Int_t i=0;
 896   // Read parameter file line-by-line and skip empty line and comments
 897   while (fgets(string,maxLeng,fd) != NULL) {
 898     if (string[0] == '\n' ) continue;
 899     if (string[0] == '!'  ) continue;
 900     sscanf(string, "%f %f %f %f",
 901            &(*fParameters)(i,0), &(*fParameters)(i,1),
 902            &(*fParameters)(i,2), &(*fParameters)(i,3));
 903     i++;
 904     //Info("SetParameters", "line %d: %s",i,string);
 905   }
 906   fclose(fd);
 907 }
 908
 909 //____________________________________________________________________________
 910 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterCalibration(Int_t i,Float_t param)
 911 {
 912   // Set parameter "Calibration" i to a value param
 913   if(i>2 || i<0)
 914     Error("SetParameterCalibration","Invalid parameter number: %d",i);
 915   else
 916     (*fParameters)(0,i) = param ;
 917 }
 918
 919 //____________________________________________________________________________
 920 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterCpv2Emc(Int_t i, TString axis, Float_t cut)
 921 {
 922   // Set the parameters to calculate Cpv-to-Emc Distance Cut depending on
 923   // Purity-Efficiency point i
 924
 925   if(i>2 || i<0)
 926     Error("SetParameterCpv2Emc","Invalid parameter number: %d",i);
 927   else {
 928     axis.ToLower();
 929     if      (axis == "x") (*fParameters)(1,i) = cut;
 930     else if (axis == "z") (*fParameters)(2,i) = cut;
 931     else Error("SetParameterCpv2Emc","Invalid axis name: %s",axis.Data());
 932   }
 933 }
 934
 935 //____________________________________________________________________________
 936 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterPhotonBoundary(Int_t i,Float_t param)
 937 {
 938   // Set parameter "Hard photon boundary" i to a value param
 939   if(i>4 || i<0)
 940     Error("SetParameterPhotonBoundary","Invalid parameter number: %d",i);
 941   else
 942     (*fParameters)(14,i) = param ;
 943 }
 944
 945 //____________________________________________________________________________
 946 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterPi0Boundary(Int_t i,Float_t param)
 947 {
 948   // Set parameter "Hard pi0 boundary" i to a value param
 949   if(i>1 || i<0)
 950     Error("SetParameterPi0Boundary","Invalid parameter number: %d",i);
 951   else
 952     (*fParameters)(15,i) = param ;
 953 }
 954
 955 //_____________________________________________________________________________
 956 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterTimeGate(Int_t i, Float_t gate)
 957 {
 958   // Set the parameter TimeGate depending on Purity-Efficiency point i
 959   if (i>2 || i<0)
 960     Error("SetParameterTimeGate","Invalid Efficiency-Purity choice %d",i);
 961   else
 962     (*fParameters)(3,i)= gate ;
 963 }
 964
 965 //_____________________________________________________________________________
 966 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterToCalculateEllipse(TString particle, TString param, Int_t i, Float_t par)
 967 {
 968   // Set the parameter "i" that is needed to calculate the ellipse
 969   // parameter "param" for a particle "particle"
 970
 971   particle.ToLower();
 972   param.   ToLower();
 973   Int_t p= -1;
 974   Int_t offset=0;
 975
 976   if      (particle == "photon") offset=0;
 977   else if (particle == "pi0")    offset=5;
 978   else
 979     Error("SetParameterToCalculateEllipse","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
 980
 981   if     (param.Contains("a")) p=4+offset;
 982   else if(param.Contains("b")) p=5+offset;
 983   else if(param.Contains("c")) p=6+offset;
 984   else if(param.Contains("x0"))p=7+offset;
 985   else if(param.Contains("y0"))p=8+offset;
 986   if((i>4)||(i<0))
 987     Error("SetEllipseParameter", "No parameter with index %d", i) ;
 988   else if(p==-1)
 989     Error("SetEllipseParameter", "No parameter with name %s", param.Data() ) ;
 990   else
 991     (*fParameters)(p,i) = par ;
 992 }
 993
 994 //____________________________________________________________________________
 995 void AliPHOSPIDv1::Unload()
 996 {
 997   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 998   gime->PhosLoader()->UnloadRecPoints() ;
 999   gime->PhosLoader()->UnloadTracks() ;
1000   gime->PhosLoader()->UnloadRecParticles() ;
1001 }
1002
1003 //____________________________________________________________________________
1004 void  AliPHOSPIDv1::WriteRecParticles()
1005 {
1006
1007   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
1008
1009   TClonesArray * recParticles = gime->RecParticles() ;
1010   recParticles->Expand(recParticles->GetEntriesFast() ) ;
1011   if(fWrite){
1012     TTree * treeP =  gime->TreeP();
1013
1014     //First rp
1015     Int_t bufferSize = 32000 ;
1016     TBranch * rpBranch = treeP->Branch("PHOSRP",&recParticles,bufferSize);
1017     rpBranch->SetTitle(BranchName());
1018
1019     rpBranch->Fill() ;
1020
1021     gime->WriteRecParticles("OVERWRITE");
1022     gime->WritePID("OVERWRITE");
1023   }
1024 }
1025