PHOS/AliPHOSPIDv1.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, 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  *                                                                        *
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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(GetTitle(), fEventFolderName.Data()) ;
 164
 165   if ( !gime->PID() )
 166     gime->PostPID(this) ;
 167 }
 168
 169 //____________________________________________________________________________
 170 void AliPHOSPIDv1::InitParameters()
 171 {
 172   // Initialize PID parameters
 173   fRecParticlesInRun = 0 ;
 174   fNEvent            = 0 ;
 175   fRecParticlesInRun = 0 ;
 176   SetParameters() ; // fill the parameters matrix from parameters file
 177   SetEventRange(0,-1) ;
 178   // initialisation of response function parameters
 179   // Tof
 180   // Photons
 181   fTphoton[0] = 2.97E-1 ;
 182   fTphoton[1] = 1.55E-8 ;
 183   fTphoton[2] = 5.40E-10 ;
 184   fTFphoton = new TFormula("ToF response to photon" , "gaus") ;
 185   fTFphoton->SetParameters( fTphoton[0], fTphoton[1], fTphoton[2]) ;
 186   // Electrons
 187   fTelectron[0] = 2.73E-1 ;
 188   fTelectron[1] = 1.56E-8 ;
 189   fTelectron[2] = 5.70E-10 ;
 190   fTFelectron = new TFormula("ToF response to electron" , "gaus") ;
 191   fTFelectron->SetParameters( fTelectron[0], fTelectron[1], fTelectron[2]) ;
 192   //Charged Hadrons
 193   fTchargedhadron[0] = 1.58E-1 ;
 194   fTchargedhadron[1] = 1.64E-8 ;
 195   fTchargedhadron[2] = 3.59E-10 ;
 196   fTFchargedhadron = new TFormula("ToF response to charged hadron" , "landau") ;
 197   fTFchargedhadron->SetParameters( fTchargedhadron[0], fTchargedhadron[1], fTchargedhadron[2]) ;
 198   //Neutral Hadrons
 199   fTneutralhadron[0] = 9.62E-1 ;
 200   fTneutralhadron[1] = 1.65E-8 ;
 201   fTneutralhadron[2] = 6.46E-10 ;
 202   fTFneutralhadron = new TFormula("ToF response to neutral hadron" , "landau") ;
 203   fTFneutralhadron->SetParameters( fTneutralhadron[0], fTneutralhadron[1], fTneutralhadron[2]) ;
 204 }
 205
 206 //________________________________________________________________________
 207 void  AliPHOSPIDv1::Exec(Option_t *option)
 208 {
 209   // Steering method to perform particle reconstruction and identification
 210   // for the event range from fFirstEvent to fLastEvent.
 211   // This range is optionally set by SetEventRange().
 212   // if fLastEvent=-1 (by default), then process events until the end.
 213
 214   if(strstr(option,"tim"))
 215     gBenchmark->Start("PHOSPID");
 216
 217   if(strstr(option,"print")) {
 218     Print() ;
 219     return ;
 220   }
 221
 222
 223   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance(GetTitle()) ;
 224
 225   if (fLastEvent == -1)
 226     fLastEvent = gime->MaxEvent() - 1 ;
 227   else
 228     fLastEvent = TMath::Min(fLastEvent,gime->MaxEvent());
 229   Int_t nEvents   = fLastEvent - fFirstEvent + 1;
 230
 231   Int_t ievent ;
 232   for (ievent = fFirstEvent; ievent <= fLastEvent; ievent++) {
 233     gime->Event(ievent,"TR") ;
 234     if(gime->TrackSegments() && //Skip events, where no track segments made
 235        gime->TrackSegments()->GetEntriesFast()) {
 236       MakeRecParticles() ;
 237       MakePID() ;
 238       WriteRecParticles();
 239       if(strstr(option,"deb"))
 240         PrintRecParticles(option) ;
 241       //increment the total number of rec particles per run
 242       fRecParticlesInRun += gime->RecParticles()->GetEntriesFast() ;
 243     }
 244   }
 245   if(strstr(option,"deb"))
 246       PrintRecParticles(option);
 247   if(strstr(option,"tim")){
 248     gBenchmark->Stop("PHOSPID");
 249     Info("Exec", "took %f seconds for PID %f seconds per event",
 250          gBenchmark->GetCpuTime("PHOSPID"),
 251          gBenchmark->GetCpuTime("PHOSPID")/nEvents) ;
 252   }
 253   Unload();
 254 }
 255
 256 //____________________________________________________________________________
 257 const TString AliPHOSPIDv1::GetFileNamePrincipal(TString particle) const
 258 {
 259   //Get file name that contains the PCA for a particle ("photon or pi0")
 260   particle.ToLower();
 261   TString name;
 262   if      (particle=="photon") name = fFileNamePrincipalPhoton ;
 263   else if (particle=="pi0"   ) name = fFileNamePrincipalPi0    ;
 264   else    Error("GetFileNamePrincipal","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
 265   return name;
 266 }
 267
 268 //____________________________________________________________________________
 269 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterCalibration(Int_t i) const
 270 {
 271   // Get the i-th parameter "Calibration"
 272   Float_t param = 0.;
 273   if (i>2 || i<0)
 274     Error("GetParameterCalibration","Invalid parameter number: %d",i);
 275   else
 276     param = (*fParameters)(0,i);
 277   return param;
 278 }
 279
 280 //____________________________________________________________________________
 281 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetCalibratedEnergy(Float_t e) const
 282 {
 283 //      It calibrates Energy depending on the recpoint energy.
 284 //      The energy of the reconstructed cluster is corrected with
 285 //      the formula A + B* E  + C* E^2, whose parameters where obtained
 286 //      through the study of the reconstructed energy distribution of
 287 //      monoenergetic photons.
 288
 289   Float_t p[]={0.,0.,0.};
 290   for (Int_t i=0; i<3; i++) p[i] = GetParameterCalibration(i);
 291   Float_t enerec = p[0] +  p[1]*e + p[2]*e*e;
 292   return enerec ;
 293
 294 }
 295
 296 //____________________________________________________________________________
 297 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterCpv2Emc(Int_t i, TString axis) const
 298 {
 299   // Get the i-th parameter "CPV-EMC distance" for the specified axis
 300   Float_t param = 0.;
 301   if(i>2 || i<0)
 302     Error("GetParameterCpv2Emc","Invalid parameter number: %d",i);
 303   else {
 304     axis.ToLower();
 305     if      (axis == "x") param = (*fParameters)(1,i);
 306     else if (axis == "z") param = (*fParameters)(2,i);
 307     else Error("GetParameterCpv2Emc","Invalid axis name: %s",axis.Data());
 308   }
 309   return  param;
 310 }
 311
 312 //____________________________________________________________________________
 313 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetCpv2EmcDistanceCut(TString axis, Float_t e) const
 314 {
 315   // Get CpvtoEmcDistance Cut depending on the cluster energy, axis and
 316   // Purity-Efficiency point
 317
 318   axis.ToLower();
 319   Float_t p[]={0.,0.,0.};
 320   for (Int_t i=0; i<3; i++) p[i] = GetParameterCpv2Emc(i,axis);
 321   Float_t sig = p[0] + TMath::Exp(p[1] - p[2]*e);
 322   return sig;
 323 }
 324
 325 //____________________________________________________________________________
 326 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetEllipseParameter(TString particle, TString param, Float_t e) const
 327 {
 328   // Calculates the parameter param of the ellipse
 329
 330   particle.ToLower();
 331   param.   ToLower();
 332   Float_t p[4]={0.,0.,0.,0.};
 333   Float_t value = 0.0;
 334   for (Int_t i=0; i<4; i++) p[i] = GetParameterToCalculateEllipse(particle,param,i);
 335   if (particle == "photon") {
 336     if      (param.Contains("a"))  e = TMath::Min((Double_t)e,70.);
 337     else if (param.Contains("b"))  e = TMath::Min((Double_t)e,70.);
 338     else if (param.Contains("x0")) e = TMath::Max((Double_t)e,1.1);
 339   }
 340
 341  if (particle == "photon")
 342     value = p[0]/TMath::Sqrt(e) + p[1]*e + p[2]*e*e + p[3];
 343   else if (particle == "pi0")
 344     value = p[0] + p[1]*e + p[2]*e*e;
 345
 346   return value;
 347 }
 348
 349 //_____________________________________________________________________________
 350 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterPhotonBoundary (Int_t i) const
 351 {
 352   // Get the parameter "i" to calculate the boundary on the moment M2x
 353   // for photons at high p_T
 354   Float_t param = 0;
 355   if (i>3 || i<0)
 356     Error("GetParameterPhotonBoundary","Wrong parameter number: %d\n",i);
 357   else
 358     param = (*fParameters)(14,i) ;
 359   return param;
 360 }
 361
 362 //____________________________________________________________________________
 363 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterPi0Boundary (Int_t i) const
 364 {
 365   // Get the parameter "i" to calculate the boundary on the moment M2x
 366   // for pi0 at high p_T
 367   Float_t param = 0;
 368   if (i>2 || i<0)
 369     Error("GetParameterPi0Boundary","Wrong parameter number: %d\n",i);
 370   else
 371     param = (*fParameters)(15,i) ;
 372   return param;
 373 }
 374
 375 //____________________________________________________________________________
 376 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterTimeGate(Int_t i) const
 377 {
 378   // Get TimeGate parameter depending on Purity-Efficiency i:
 379   // i=0 - Low purity, i=1 - Medium purity, i=2 - High purity
 380   Float_t param = 0.;
 381   if(i>2 || i<0)
 382     Error("GetParameterTimeGate","Invalid Efficiency-Purity choice %d",i);
 383   else
 384     param = (*fParameters)(3,i) ;
 385   return param;
 386 }
 387
 388 //_____________________________________________________________________________
 389 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetParameterToCalculateEllipse(TString particle, TString param, Int_t i) const
 390 {
 391   // Get the parameter "i" that is needed to calculate the ellipse
 392   // parameter "param" for the particle "particle" ("photon" or "pi0")
 393
 394   particle.ToLower();
 395   param.   ToLower();
 396   Int_t offset = -1;
 397   if      (particle == "photon") offset=0;
 398   else if (particle == "pi0")    offset=5;
 399   else
 400     Error("GetParameterToCalculateEllipse","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
 401
 402   Int_t p= -1;
 403   Float_t par = 0;
 404
 405   if     (param.Contains("a")) p=4+offset;
 406   else if(param.Contains("b")) p=5+offset;
 407   else if(param.Contains("c")) p=6+offset;
 408   else if(param.Contains("x0"))p=7+offset;
 409   else if(param.Contains("y0"))p=8+offset;
 410
 411   if      (i>4 || i<0)
 412     Error("GetParameterToCalculateEllipse", "No parameter with index", i) ;
 413   else if (p==-1)
 414     Error("GetParameterToCalculateEllipse", "No parameter with name %s", param.Data() ) ;
 415   else
 416     par = (*fParameters)(p,i) ;
 417
 418   return par;
 419 }
 420
 421
 422 //____________________________________________________________________________
 423 Float_t  AliPHOSPIDv1::GetDistance(AliPHOSEmcRecPoint * emc,AliPHOSCpvRecPoint * cpv, Option_t *  axis)const
 424 {
 425   // Calculates the distance between the EMC RecPoint and the PPSD RecPoint
 426
 427   const AliPHOSGeometry * geom = AliPHOSGetter::Instance()->PHOSGeometry() ;
 428   TVector3 vecEmc ;
 429   TVector3 vecCpv ;
 430   if(cpv){
 431     emc->GetLocalPosition(vecEmc) ;
 432     cpv->GetLocalPosition(vecCpv) ;
 433
 434     if(emc->GetPHOSMod() == cpv->GetPHOSMod()){
 435       // Correct to difference in CPV and EMC position due to different distance to center.
 436       // we assume, that particle moves from center
 437       Float_t dCPV = geom->GetIPtoOuterCoverDistance();
 438       Float_t dEMC = geom->GetIPtoCrystalSurface() ;
 439       dEMC         = dEMC / dCPV ;
 440       vecCpv = dEMC * vecCpv  - vecEmc ;
 441       if (axis == "X") return vecCpv.X();
 442       if (axis == "Y") return vecCpv.Y();
 443       if (axis == "Z") return vecCpv.Z();
 444       if (axis == "R") return vecCpv.Mag();
 445     }
 446     return 100000000 ;
 447   }
 448   return 100000000 ;
 449 }
 450 //____________________________________________________________________________
 451 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetCPVBit(AliPHOSEmcRecPoint * emc,AliPHOSCpvRecPoint * cpv, Int_t effPur, Float_t e) const
 452 {
 453   if(effPur>2 || effPur<0)
 454     Error("GetCPVBit","Invalid Efficiency-Purity choice %d",effPur);
 455
 456   Float_t sigX = GetCpv2EmcDistanceCut("X",e);
 457   Float_t sigZ = GetCpv2EmcDistanceCut("Z",e);
 458
 459   Float_t deltaX = TMath::Abs(GetDistance(emc, cpv,  "X"));
 460   Float_t deltaZ = TMath::Abs(GetDistance(emc, cpv,  "Z"));
 461
 462   if((deltaX>sigX*(effPur+1))|(deltaZ>sigZ*(effPur+1)))
 463     return 1;//Neutral
 464   else
 465     return 0;//Charged
 466 }
 467
 468 //____________________________________________________________________________
 469 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetPrincipalBit(TString particle, const Double_t* p, Int_t effPur, Float_t e)const
 470 {
 471   //Is the particle inside de PCA ellipse?
 472
 473   particle.ToLower();
 474   Int_t    prinbit  = 0 ;
 475   Float_t a        = GetEllipseParameter(particle,"a" , e);
 476   Float_t b        = GetEllipseParameter(particle,"b" , e);
 477   Float_t c        = GetEllipseParameter(particle,"c" , e);
 478   Float_t x0 = GetEllipseParameter(particle,"x0", e);
 479   Float_t y0 = GetEllipseParameter(particle,"y0", e);
 480
 481   Float_t r = TMath::Power((p[0] - x0)/a,2) +
 482               TMath::Power((p[1] - y0)/b,2) +
 483             c*(p[0] -  x0)*(p[1] - y0)/(a*b) ;
 484   //3 different ellipses defined
 485   if((effPur==2) && (r<1./2.)) prinbit= 1;
 486   if((effPur==1) && (r<2.   )) prinbit= 1;
 487   if((effPur==0) && (r<9./2.)) prinbit= 1;
 488
 489   if(r<0)
 490     Error("GetPrincipalBit", "Negative square?") ;
 491
 492   return prinbit;
 493
 494 }
 495 //____________________________________________________________________________
 496 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetHardPhotonBit(AliPHOSEmcRecPoint * emc) const
 497 {
 498   // Set bit for identified hard photons (E > 30 GeV)
 499   // if the second moment M2x is below the boundary
 500
 501   Float_t e   = emc->GetEnergy();
 502   if (e < 30.0) return 0;
 503   Float_t m2x = emc->GetM2x();
 504   Float_t m2xBoundary = GetParameterPhotonBoundary(0) *
 505     TMath::Exp(-TMath::Power(e-GetParameterPhotonBoundary(1),2)/2.0/
 506                 TMath::Power(GetParameterPhotonBoundary(2),2)) +
 507     GetParameterPhotonBoundary(3);
 508   //Info("GetHardPhotonBit","E=%f, m2x=%f, boundary=%f",e,m2x,m2xBoundary);
 509   if (m2x < m2xBoundary)
 510     return 1;// A hard photon
 511   else
 512     return 0;// Not a hard photon
 513 }
 514
 515 //____________________________________________________________________________
 516 Int_t  AliPHOSPIDv1::GetHardPi0Bit(AliPHOSEmcRecPoint * emc) const
 517 {
 518   // Set bit for identified hard pi0  (E > 30 GeV)
 519   // if the second moment M2x is above the boundary
 520
 521   Float_t e   = emc->GetEnergy();
 522   if (e < 30.0) return 0;
 523   Float_t m2x = emc->GetM2x();
 524   Float_t m2xBoundary = GetParameterPi0Boundary(0) +
 525                     e * GetParameterPi0Boundary(1);
 526   //Info("GetHardPi0Bit","E=%f, m2x=%f, boundary=%f",e,m2x,m2xBoundary);
 527   if (m2x > m2xBoundary)
 528     return 1;// A hard pi0
 529   else
 530     return 0;// Not a hard pi0
 531 }
 532
 533 //____________________________________________________________________________
 534 TVector3 AliPHOSPIDv1::GetMomentumDirection(AliPHOSEmcRecPoint * emc, AliPHOSCpvRecPoint * )const
 535 {
 536   // Calculates the momentum direction:
 537   //   1. if only a EMC RecPoint, direction is given by IP and this RecPoint
 538   //   2. if a EMC RecPoint and CPV RecPoint, direction is given by the line through the 2 recpoints
 539   //  However because of the poor position resolution of PPSD the direction is always taken as if we were
 540   //  in case 1.
 541
 542   TVector3 dir(0,0,0) ;
 543
 544   TVector3 emcglobalpos ;
 545   TMatrix  dummy ;
 546
 547   emc->GetGlobalPosition(emcglobalpos, dummy) ;
 548
 549
 550   dir = emcglobalpos ;
 551   dir.SetMag(1.) ;
 552
 553   //account correction to the position of IP
 554   Float_t xo,yo,zo ; //Coordinates of the origin
 555   gAlice->Generator()->GetOrigin(xo,yo,zo) ;
 556   TVector3 origin(xo,yo,zo);
 557   dir = dir - origin ;
 558
 559   return dir ;
 560 }
 561
 562 //____________________________________________________________________________
 563 void  AliPHOSPIDv1::MakePID()
 564 {
 565   // construct the PID weight from a Bayesian Method
 566
 567   Int_t index ;
 568   const Int_t kSPECIES = AliESDtrack::kSPECIESN ;
 569   Double_t pid[kSPECIES] = {0., 0., 0., 0., 0., 0.} ;
 570   Int_t nparticles = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticles()->GetEntriesFast() ;
 571 //   const Int_t kMAXPARTICLES = 2000 ;
 572 //   if (nparticles >= kMAXPARTICLES)
 573 //     Error("MakePID", "Change size of MAXPARTICLES") ;
 574 //   Double_t stof[kSPECIES][kMAXPARTICLES] ;
 575   Double_t * stof[kSPECIES];
 576   for (Int_t i =0; i< kSPECIES; i++)
 577     stof[i] = new Double_t[nparticles];
 578
 579   // make the normalized distribution of pid for this event
 580   // w(pid) in the Bayesian formulation
 581   for(index = 0 ; index < nparticles ; index ++) {
 582     AliPHOSRecParticle * recpar = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticle(index) ;
 583
 584     pid[AliESDtrack::kKaon0] = 0  ;
 585
 586     if (recpar->IsPhoton() || recpar->IsHardPhoton())
 587       pid[AliESDtrack::kPhoton]++ ;
 588
 589     else if (recpar->IsPi0() || recpar->IsHardPi0())
 590       pid[AliESDtrack::kPi0]++ ;
 591
 592     else if (recpar->IsElectron()) {
 593       pid[AliESDtrack::kElectron]++ ;
 594       pid[AliESDtrack::kMuon]++ ;
 595     }
 596
 597     else if (recpar->IsChargedHadron()){
 598       pid[AliESDtrack::kPion]++ ;
 599       pid[AliESDtrack::kKaon]++ ;
 600       pid[AliESDtrack::kProton]++ ;
 601     }
 602
 603     else if (recpar->IsNeutralHadron())
 604       pid[AliESDtrack::kNeutron]++ ;
 605
 606     else if (recpar->IsEleCon())
 607       pid[AliESDtrack::kEleCon]++ ;
 608
 609     // now get the signals probability
 610     // s(pid) in the Bayesian formulation
 611     // Tof
 612     stof[AliESDtrack::kPhoton][index]   = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ;
 613     stof[AliESDtrack::kPi0][index]      = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; // pi0 are detected via decay photon
 614     stof[AliESDtrack::kElectron][index] = fTFelectron->Eval(recpar->ToF()) ;
 615     stof[AliESDtrack::kPion][index]     = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 616     stof[AliESDtrack::kKaon][index]     = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 617     stof[AliESDtrack::kProton][index]   = fTFchargedhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 618     stof[AliESDtrack::kNeutron][index]  = fTFneutralhadron->Eval(recpar->ToF()) ;
 619     stof[AliESDtrack::kEleCon][index]   = fTFphoton->Eval(recpar->ToF()) ; // a conversion electron has the photon ToF
 620     stof[AliESDtrack::kKaon0][index]    = 0 ; // do not know yet what to to with K0
 621
 622   }
 623   for (index = 0 ; index < kSPECIES ; index++)
 624     pid[index] /= nparticles ;
 625
 626
 627   for(index = 0 ; index < nparticles ; index ++) {
 628     // calculates the Bayesian weight
 629     Int_t jndex ;
 630     Double_t wn = 0.0 ;
 631     for (jndex = 0 ; jndex < kSPECIES ; jndex++)
 632       wn += stof[jndex][index] * pid[jndex] ;
 633     AliPHOSRecParticle * recpar = AliPHOSGetter::Instance()->RecParticle(index) ;
 634     if (TMath::Abs(wn)>0)
 635       for (jndex = 0 ; jndex < kSPECIES ; jndex++) {
 636         recpar->SetPID(jndex, stof[jndex][index] * pid[jndex] / wn) ;
 637       }
 638   }
 639   for (Int_t i =0; i< kSPECIES; i++)
 640     delete [] stof[i];
 641 }
 642
 643 //____________________________________________________________________________
 644 void  AliPHOSPIDv1::MakeRecParticles()
 645 {
 646   // Makes a RecParticle out of a TrackSegment
 647
 648   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 649   TObjArray * emcRecPoints = gime->EmcRecPoints() ;
 650   TObjArray * cpvRecPoints = gime->CpvRecPoints() ;
 651   TClonesArray * trackSegments = gime->TrackSegments() ;
 652   if ( !emcRecPoints || !cpvRecPoints || !trackSegments ) {
 653     Fatal("MakeRecParticles", "RecPoints or TrackSegments not found !") ;
 654   }
 655   TClonesArray * recParticles  = gime->RecParticles() ;
 656   recParticles->Clear();
 657
 658   TIter next(trackSegments) ;
 659   AliPHOSTrackSegment * ts ;
 660   Int_t index = 0 ;
 661   AliPHOSRecParticle * rp ;
 662   while ( (ts = (AliPHOSTrackSegment *)next()) ) {
 663
 664     new( (*recParticles)[index] ) AliPHOSRecParticle() ;
 665     rp = (AliPHOSRecParticle *)recParticles->At(index) ;
 666     rp->SetTrackSegment(index) ;
 667     rp->SetIndexInList(index) ;
 668
 669     AliPHOSEmcRecPoint * emc = 0 ;
 670     if(ts->GetEmcIndex()>=0)
 671       emc = (AliPHOSEmcRecPoint *) emcRecPoints->At(ts->GetEmcIndex()) ;
 672
 673     AliPHOSCpvRecPoint * cpv = 0 ;
 674     if(ts->GetCpvIndex()>=0)
 675       cpv = (AliPHOSCpvRecPoint *) cpvRecPoints->At(ts->GetCpvIndex()) ;
 676
 677     Int_t track = 0 ;
 678     track = ts->GetTrackIndex() ;
 679
 680     // Now set type (reconstructed) of the particle
 681
 682     // Choose the cluster energy range
 683
 684     if (!emc) {
 685       Fatal("MakeRecParticles", "-> emc(%d) = %d", ts->GetEmcIndex(), emc ) ;
 686     }
 687
 688     Float_t e = emc->GetEnergy() ;
 689
 690     Float_t  lambda[2] ;
 691     emc->GetElipsAxis(lambda) ;
 692
 693     if((lambda[0]>0.01) && (lambda[1]>0.01)){
 694       // Looking PCA. Define and calculate the data (X),
 695       // introduce in the function X2P that gives the components (P).
 696
 697       Float_t  Spher = 0. ;
 698       Float_t  Emaxdtotal = 0. ;
 699
 700       if((lambda[0]+lambda[1])!=0)
 701         Spher=fabs(lambda[0]-lambda[1])/(lambda[0]+lambda[1]);
 702
 703       Emaxdtotal=emc->GetMaximalEnergy()/emc->GetEnergy();
 704
 705       fX[0] = lambda[0] ;
 706       fX[1] = lambda[1] ;
 707       fX[2] = emc->GetDispersion() ;
 708       fX[3] = Spher ;
 709       fX[4] = emc->GetMultiplicity() ;
 710       fX[5] = Emaxdtotal ;
 711       fX[6] = emc->GetCoreEnergy() ;
 712
 713       fPrincipalPhoton->X2P(fX,fPPhoton);
 714       fPrincipalPi0   ->X2P(fX,fPPi0);
 715
 716     }
 717     else{
 718       fPPhoton[0]=-100.0;  //We do not accept clusters with
 719       fPPhoton[1]=-100.0;  //one cell as a photon-like
 720       fPPi0[0]   =-100.0;
 721       fPPi0[1]   =-100.0;
 722     }
 723
 724     Float_t time = emc->GetTime() ;
 725     rp->SetTof(time) ;
 726
 727     // Loop of Efficiency-Purity (the 3 points of purity or efficiency
 728     // are taken into account to set the particle identification)
 729     for(Int_t effPur = 0; effPur < 3 ; effPur++){
 730
 731       // Looking at the CPV detector. If RCPV greater than CpvEmcDistance,
 732       // 1st,2nd or 3rd bit (depending on the efficiency-purity point )
 733       // is set to 1
 734       if(GetCPVBit(emc, cpv, effPur,e) == 1 )
 735         rp->SetPIDBit(effPur) ;
 736
 737       // Looking the TOF. If TOF smaller than gate,  4th, 5th or 6th
 738       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1
 739       if(time< (*fParameters)(3,effPur))
 740         rp->SetPIDBit(effPur+3) ;
 741
 742       //Photon PCA
 743       //If we are inside the ellipse, 7th, 8th or 9th
 744       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1
 745       if(GetPrincipalBit("photon",fPPhoton,effPur,e) == 1)
 746         rp->SetPIDBit(effPur+6) ;
 747
 748       //Pi0 PCA
 749       //If we are inside the ellipse, 10th, 11th or 12th
 750       // bit (depending on the efficiency-purity point )is set to 1
 751       if(GetPrincipalBit("pi0"   ,fPPi0   ,effPur,e) == 1)
 752         rp->SetPIDBit(effPur+9) ;
 753     }
 754     if(GetHardPhotonBit(emc))
 755       rp->SetPIDBit(12) ;
 756     if(GetHardPi0Bit   (emc))
 757       rp->SetPIDBit(13) ;
 758
 759     if(track >= 0)
 760       rp->SetPIDBit(14) ;
 761
 762     //Set momentum, energy and other parameters
 763     Float_t  encal = GetCalibratedEnergy(e);
 764     TVector3 dir   = GetMomentumDirection(emc,cpv) ;
 765     dir.SetMag(encal) ;
 766     rp->SetMomentum(dir.X(),dir.Y(),dir.Z(),encal) ;
 767     rp->SetCalcMass(0);
 768     rp->Name(); //If photon sets the particle pdg name to gamma
 769     rp->SetProductionVertex(0,0,0,0);
 770     rp->SetFirstMother(-1);
 771     rp->SetLastMother(-1);
 772     rp->SetFirstDaughter(-1);
 773     rp->SetLastDaughter(-1);
 774     rp->SetPolarisation(0,0,0);
 775     //Set the position in global coordinate system from the RecPoint
 776     AliPHOSGeometry * geom = gime->PHOSGeometry() ;
 777     AliPHOSTrackSegment * ts  = gime->TrackSegment(rp->GetPHOSTSIndex()) ;
 778     AliPHOSEmcRecPoint  * erp = gime->EmcRecPoint(ts->GetEmcIndex()) ;
 779     TVector3 pos ;
 780     geom->GetGlobal(erp, pos) ;
 781     rp->SetPos(pos);
 782     index++ ;
 783   }
 784 }
 785
 786 //____________________________________________________________________________
 787 void  AliPHOSPIDv1::Print() const
 788 {
 789   // Print the parameters used for the particle type identification
 790
 791     Info("Print", "=============== AliPHOSPIDv1 ================") ;
 792     printf("Making PID\n") ;
 793     printf("    Pricipal analysis file from 0.5 to 100 %s\n", fFileNamePrincipalPhoton.Data() )   ;
 794     printf("    Name of parameters file     %s\n", fFileNameParameters.Data() )  ;
 795     printf("    Matrix of Parameters: 14x4\n") ;
 796     printf("        Energy Calibration  1x3 [3 parametres to calibrate energy: A + B* E + C * E^2]\n") ;
 797     printf("        RCPV 2x3 rows x and z, columns function cut parameters\n") ;
 798     printf("        TOF  1x3 [High Eff-Low Pur,Medium Eff-Pur, Low Eff-High Pur]\n") ;
 799     printf("        PCA  5x4 [5 ellipse parametres and 4 parametres to calculate them: A/Sqrt(E) + B* E + C * E^2 + D]\n") ;
 800     Printf("    Pi0 PCA  5x3 [5 ellipse parametres and 3 parametres to calculate them: A + B* E + C * E^2]\n") ;
 801     fParameters->Print() ;
 802 }
 803
 804
 805
 806 //____________________________________________________________________________
 807 void AliPHOSPIDv1::PrintRecParticles(Option_t * option)
 808 {
 809   // Print table of reconstructed particles
 810
 811   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 812
 813   TClonesArray * recParticles = gime->RecParticles() ;
 814
 815   TString message ;
 816   message  = "\nevent " ;
 817   message += gAlice->GetEvNumber() ;
 818   message += "       found " ;
 819   message += recParticles->GetEntriesFast();
 820   message += " RecParticles\n" ;
 821
 822   if(strstr(option,"all")) {  // printing found TS
 823     message += "\n  PARTICLE         Index    \n" ;
 824
 825     Int_t index ;
 826     for (index = 0 ; index < recParticles->GetEntries() ; index++) {
 827       AliPHOSRecParticle * rp = (AliPHOSRecParticle * ) recParticles->At(index) ;
 828       message += "\n" ;
 829       message += rp->Name().Data() ;
 830       message += " " ;
 831       message += rp->GetIndexInList() ;
 832       message += " " ;
 833       message += rp->GetType()  ;
 834     }
 835   }
 836   Info("Print", message.Data() ) ;
 837 }
 838
 839 //____________________________________________________________________________
 840 void  AliPHOSPIDv1::SetParameters()
 841 {
 842   // PCA : To do the Principal Components Analysis it is necessary
 843   // the Principal file, which is opened here
 844   fX       = new double[7]; // Data for the PCA
 845   fPPhoton = new double[7]; // Eigenvalues of the PCA
 846   fPPi0    = new double[7]; // Eigenvalues of the Pi0 PCA
 847
 848   // Read photon principals from the photon file
 849
 850   fFileNamePrincipalPhoton = "$ALICE_ROOT/PHOS/PCA8pa15_0.5-100.root" ;
 851   TFile f( fFileNamePrincipalPhoton.Data(), "read" ) ;
 852   fPrincipalPhoton = dynamic_cast<TPrincipal*> (f.Get("principal")) ;
 853   f.Close() ;
 854
 855   // Read pi0 principals from the pi0 file
 856
 857   fFileNamePrincipalPi0    = "$ALICE_ROOT/PHOS/PCA_pi0_40-120.root" ;
 858   TFile fPi0( fFileNamePrincipalPi0.Data(), "read" ) ;
 859   fPrincipalPi0    = dynamic_cast<TPrincipal*> (fPi0.Get("principal")) ;
 860   fPi0.Close() ;
 861
 862   // Open parameters file and initialization of the Parameters matrix.
 863   // In the File Parameters.dat are all the parameters. These are introduced
 864   // in a matrix of 16x4
 865   //
 866   // All the parameters defined in this file are, in order of row:
 867   // line   0   : calibration
 868   // lines  1,2 : CPV rectangular cat for X and Z
 869   // line   3   : TOF cut
 870   // lines  4-8 : parameters to calculate photon PCA ellipse
 871   // lines  9-13: parameters to calculate pi0 PCA ellipse
 872   // lines 14-15: parameters to calculate border for high-pt photons and pi0
 873
 874   fFileNameParameters = gSystem->ExpandPathName("$ALICE_ROOT/PHOS/Parameters.dat");
 875   fParameters = new TMatrix(16,4) ;
 876   const Int_t maxLeng=255;
 877   char string[maxLeng];
 878
 879   // Open a text file with PID parameters
 880   FILE *fd = fopen(fFileNameParameters.Data(),"r");
 881   if (!fd)
 882     Fatal("SetParameter","File %s with a PID parameters cannot be opened\n",
 883           fFileNameParameters.Data());
 884
 885   Int_t i=0;
 886   // Read parameter file line-by-line and skip empty line and comments
 887   while (fgets(string,maxLeng,fd) != NULL) {
 888     if (string[0] == '\n' ) continue;
 889     if (string[0] == '!'  ) continue;
 890     sscanf(string, "%f %f %f %f",
 891            &(*fParameters)(i,0), &(*fParameters)(i,1),
 892            &(*fParameters)(i,2), &(*fParameters)(i,3));
 893     i++;
 894     //Info("SetParameters", "line %d: %s",i,string);
 895   }
 896   fclose(fd);
 897 }
 898
 899 //____________________________________________________________________________
 900 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterCalibration(Int_t i,Float_t param)
 901 {
 902   // Set parameter "Calibration" i to a value param
 903   if(i>2 || i<0)
 904     Error("SetParameterCalibration","Invalid parameter number: %d",i);
 905   else
 906     (*fParameters)(0,i) = param ;
 907 }
 908
 909 //____________________________________________________________________________
 910 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterCpv2Emc(Int_t i, TString axis, Float_t cut)
 911 {
 912   // Set the parameters to calculate Cpv-to-Emc Distance Cut depending on
 913   // Purity-Efficiency point i
 914
 915   if(i>2 || i<0)
 916     Error("SetParameterCpv2Emc","Invalid parameter number: %d",i);
 917   else {
 918     axis.ToLower();
 919     if      (axis == "x") (*fParameters)(1,i) = cut;
 920     else if (axis == "z") (*fParameters)(2,i) = cut;
 921     else Error("SetParameterCpv2Emc","Invalid axis name: %s",axis.Data());
 922   }
 923 }
 924
 925 //____________________________________________________________________________
 926 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterPhotonBoundary(Int_t i,Float_t param)
 927 {
 928   // Set parameter "Hard photon boundary" i to a value param
 929   if(i>4 || i<0)
 930     Error("SetParameterPhotonBoundary","Invalid parameter number: %d",i);
 931   else
 932     (*fParameters)(14,i) = param ;
 933 }
 934
 935 //____________________________________________________________________________
 936 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterPi0Boundary(Int_t i,Float_t param)
 937 {
 938   // Set parameter "Hard pi0 boundary" i to a value param
 939   if(i>1 || i<0)
 940     Error("SetParameterPi0Boundary","Invalid parameter number: %d",i);
 941   else
 942     (*fParameters)(15,i) = param ;
 943 }
 944
 945 //_____________________________________________________________________________
 946 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterTimeGate(Int_t i, Float_t gate)
 947 {
 948   // Set the parameter TimeGate depending on Purity-Efficiency point i
 949   if (i>2 || i<0)
 950     Error("SetParameterTimeGate","Invalid Efficiency-Purity choice %d",i);
 951   else
 952     (*fParameters)(3,i)= gate ;
 953 }
 954
 955 //_____________________________________________________________________________
 956 void  AliPHOSPIDv1::SetParameterToCalculateEllipse(TString particle, TString param, Int_t i, Float_t par)
 957 {
 958   // Set the parameter "i" that is needed to calculate the ellipse
 959   // parameter "param" for a particle "particle"
 960
 961   particle.ToLower();
 962   param.   ToLower();
 963   Int_t p= -1;
 964   Int_t offset=0;
 965
 966   if      (particle == "photon") offset=0;
 967   else if (particle == "pi0")    offset=5;
 968   else
 969     Error("SetParameterToCalculateEllipse","Wrong particle name: %s (choose from pi0/photon)\n",particle.Data());
 970
 971   if     (param.Contains("a")) p=4+offset;
 972   else if(param.Contains("b")) p=5+offset;
 973   else if(param.Contains("c")) p=6+offset;
 974   else if(param.Contains("x0"))p=7+offset;
 975   else if(param.Contains("y0"))p=8+offset;
 976   if((i>4)||(i<0))
 977     Error("SetEllipseParameter", "No parameter with index %d", i) ;
 978   else if(p==-1)
 979     Error("SetEllipseParameter", "No parameter with name %s", param.Data() ) ;
 980   else
 981     (*fParameters)(p,i) = par ;
 982 }
 983
 984 //____________________________________________________________________________
 985 void AliPHOSPIDv1::Unload()
 986 {
 987   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 988   gime->PhosLoader()->UnloadRecPoints() ;
 989   gime->PhosLoader()->UnloadTracks() ;
 990   gime->PhosLoader()->UnloadRecParticles() ;
 991 }
 992
 993 //____________________________________________________________________________
 994 void  AliPHOSPIDv1::WriteRecParticles()
 995 {
 996
 997   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ;
 998
 999   TClonesArray * recParticles = gime->RecParticles() ;
1000   recParticles->Expand(recParticles->GetEntriesFast() ) ;
1001   TTree * treeP =  gime->TreeP();
1002
1003   //First rp
1004   Int_t bufferSize = 32000 ;
1005   TBranch * rpBranch = treeP->Branch("PHOSRP",&recParticles,bufferSize);
1006   rpBranch->SetTitle(BranchName());
1007
1008   rpBranch->Fill() ;
1009
1010   gime->WriteRecParticles("OVERWRITE");
1011   gime->WritePID("OVERWRITE");
1012 }
1013