PWG4/PartCorrBase/AliCaloPID.cxx

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   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
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  14  **************************************************************************/
  15 /* $Id: AliCaloPID.cxx 21839 2007-10-29 13:49:42Z gustavo $ */
  16
  17 //_________________________________________________________________________
  18 // Class for PID selection with calorimeters
  19 // The Output of the 2 main methods GetPdg is a PDG number identifying the cluster,
  20 // being kPhoton, kElectron, kPi0 ... as defined in the header file
  21 //   - GetPdg(const TString calo, const Double_t * pid, const Float_t energy)
  22 //      Reads the PID weights array of the ESDs and depending on its magnitude identifies the particle
  23 //   - GetPdg(const TString calo,const TLorentzVector mom, const AliAODCaloCluster * cluster)
  24 //      Recalcultes PID, the bayesian or any new one to be implemented in the future
  25 //      Right now only the possibility to recalculate EMCAL with bayesian and simple PID.
  26 //      In order to recalculate Bayesian, it is necessary to load the EMCALUtils library
  27 //      and do SwitchOnBayesianRecalculation().
  28 //      To change the PID parameters from Low to High like the ones by default, use the constructor
  29 //      AliCaloPID(flux)
  30 //      where flux is AliCaloPID::kLow or AliCaloPID::kHigh
  31 //      If it is necessary to change the parameters use the constructor
  32 //      AliCaloPID(AliEMCALPIDUtils *utils) and set the parameters before.
  33 //   - SetPIDBits: Simple PID, depending on the thresholds fDispCut fTOFCut and even the
  34 //     result of the PID bayesian a different PID bit is set.
  35 //
  36 //  All these methods can be called in the analysis you are interested.
  37 //
  38 //*-- Author: Gustavo Conesa (LNF-INFN)
  39 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  40
  41
  42 // --- ROOT system ---
  43 #include <TMath.h>
  44 #include <TString.h>
  45 #include <TFormula.h>
  46
  47 //---- ANALYSIS system ----
  48 #include "AliCaloPID.h"
  49 #include "AliAODCaloCluster.h"
  50 #include "AliAODPWG4Particle.h"
  51 #include "AliEMCALPIDUtils.h"
  52 ClassImp(AliCaloPID)
  53
  54
  55 //________________________________________________
  56 AliCaloPID::AliCaloPID() :
  57 TObject(), fEMCALPhotonWeight(0.), fEMCALPi0Weight(0.),
  58 fEMCALElectronWeight(0.),  fEMCALChargeWeight(0.),
  59 fEMCALNeutralWeight(0.),
  60 fPHOSPhotonWeight(0.), fPHOSPi0Weight(0.),
  61 fPHOSElectronWeight(0.), fPHOSChargeWeight(0.) ,
  62 fPHOSNeutralWeight(0.), fPHOSWeightFormula(0),
  63 fPHOSPhotonWeightFormula(0x0), fPHOSPi0WeightFormula(0x0),
  64 fDispCut(0.),fTOFCut(0.), fDebug(-1),
  65 fRecalculateBayesian(kFALSE), fParticleFlux(kLow), fEMCALPIDUtils(new AliEMCALPIDUtils)
  66 {
  67   //Ctor
  68
  69   //Initialize parameters
  70   InitParameters();
  71 }
  72
  73 //________________________________________________
  74 AliCaloPID::AliCaloPID(const Int_t flux) :
  75 TObject(), fEMCALPhotonWeight(0.), fEMCALPi0Weight(0.),
  76 fEMCALElectronWeight(0.),  fEMCALChargeWeight(0.),
  77 fEMCALNeutralWeight(0.),
  78 fPHOSPhotonWeight(0.), fPHOSPi0Weight(0.),
  79 fPHOSElectronWeight(0.), fPHOSChargeWeight(0.) ,
  80 fPHOSNeutralWeight(0.), fPHOSWeightFormula(0),
  81 fPHOSPhotonWeightFormula(0x0), fPHOSPi0WeightFormula(0x0),
  82 fDispCut(0.),fTOFCut(0.), fDebug(-1),
  83 fRecalculateBayesian(kTRUE), fParticleFlux(flux), fEMCALPIDUtils(new AliEMCALPIDUtils)
  84 {
  85         //Ctor
  86
  87         //Initialize parameters
  88         InitParameters();
  89 }
  90
  91 //________________________________________________
  92 AliCaloPID::AliCaloPID(const TTask * emcalpid) :
  93 TObject(), fEMCALPhotonWeight(0.), fEMCALPi0Weight(0.),
  94 fEMCALElectronWeight(0.),  fEMCALChargeWeight(0.),
  95 fEMCALNeutralWeight(0.),
  96 fPHOSPhotonWeight(0.), fPHOSPi0Weight(0.),
  97 fPHOSElectronWeight(0.), fPHOSChargeWeight(0.) ,
  98 fPHOSNeutralWeight(0.), fPHOSWeightFormula(0),
  99 fPHOSPhotonWeightFormula(0x0), fPHOSPi0WeightFormula(0x0),
 100 fDispCut(0.),fTOFCut(0.), fDebug(-1),
 101 fRecalculateBayesian(kTRUE), fParticleFlux(-1), fEMCALPIDUtils( (AliEMCALPIDUtils*) emcalpid)
 102 {
 103         //Ctor
 104
 105         //Initialize parameters
 106         InitParameters();
 107 }
 108
 109 //____________________________________________________________________________
 110 AliCaloPID::AliCaloPID(const AliCaloPID & pid) :
 111 TObject(pid), fEMCALPhotonWeight(pid.fEMCALPhotonWeight),
 112 fEMCALPi0Weight(pid.fEMCALPi0Weight),
 113 fEMCALElectronWeight(pid.fEMCALElectronWeight),
 114 fEMCALChargeWeight(pid.fEMCALChargeWeight),
 115 fEMCALNeutralWeight(pid.fEMCALNeutralWeight),
 116 fPHOSPhotonWeight(pid.fPHOSPhotonWeight),
 117 fPHOSPi0Weight(pid.fPHOSPi0Weight),
 118 fPHOSElectronWeight(pid.fPHOSElectronWeight),
 119 fPHOSChargeWeight(pid.fPHOSChargeWeight),
 120 fPHOSNeutralWeight(pid.fPHOSNeutralWeight),
 121 fPHOSWeightFormula(pid.fPHOSWeightFormula),
 122 fPHOSPhotonWeightFormula(pid.fPHOSPhotonWeightFormula),
 123 fPHOSPi0WeightFormula(pid.fPHOSPi0WeightFormula),
 124 fDispCut(pid.fDispCut),fTOFCut(pid.fTOFCut),
 125 fDebug(pid.fDebug), fRecalculateBayesian(pid.fRecalculateBayesian),
 126 fParticleFlux(pid.fParticleFlux), fEMCALPIDUtils(pid.fEMCALPIDUtils)
 127 {
 128   // cpy ctor
 129
 130 }
 131
 132 //_________________________________________________________________________
 133 AliCaloPID & AliCaloPID::operator = (const AliCaloPID & pid)
 134 {
 135   // assignment operator
 136
 137   if(&pid == this) return *this;
 138
 139   fEMCALPhotonWeight = pid. fEMCALPhotonWeight ;
 140   fEMCALPi0Weight = pid.fEMCALPi0Weight ;
 141   fEMCALElectronWeight = pid.fEMCALElectronWeight;
 142   fEMCALChargeWeight = pid.fEMCALChargeWeight;
 143   fEMCALNeutralWeight = pid.fEMCALNeutralWeight;
 144
 145   fPHOSPhotonWeight = pid.fPHOSPhotonWeight ;
 146   fPHOSPi0Weight = pid.fPHOSPi0Weight ;
 147   fPHOSElectronWeight = pid.fPHOSElectronWeight;
 148   fPHOSChargeWeight = pid.fPHOSChargeWeight;
 149   fPHOSNeutralWeight = pid.fPHOSNeutralWeight;
 150
 151   fPHOSWeightFormula       = pid.fPHOSWeightFormula;
 152   fPHOSPhotonWeightFormula = pid.fPHOSPhotonWeightFormula;
 153   fPHOSPi0WeightFormula    = pid.fPHOSPi0WeightFormula;
 154
 155   fDispCut  = pid.fDispCut;
 156   fTOFCut   = pid.fTOFCut;
 157   fDebug    = pid.fDebug;
 158
 159   fRecalculateBayesian = pid.fRecalculateBayesian;
 160   fParticleFlux        = pid.fParticleFlux;
 161   fEMCALPIDUtils       = pid.fEMCALPIDUtils;
 162
 163   return *this;
 164
 165 }
 166
 167 //_________________________________
 168 AliCaloPID::~AliCaloPID() {
 169   //Dtor
 170
 171   if(fPHOSPhotonWeightFormula) delete  fPHOSPhotonWeightFormula ;
 172   if(fPHOSPi0WeightFormula) delete  fPHOSPi0WeightFormula ;
 173   if(fEMCALPIDUtils) delete fEMCALPIDUtils ;
 174 }
 175
 176
 177 //_______________________________________________________________
 178 void AliCaloPID::InitParameters()
 179 {
 180   //Initialize the parameters of the PID.
 181
 182   fEMCALPhotonWeight   = 0.5 ;
 183   fEMCALPi0Weight      = 0.5 ;
 184   fEMCALElectronWeight = 0.5 ;
 185   fEMCALChargeWeight   = 0.5 ;
 186   fEMCALNeutralWeight  = 0.5 ;
 187
 188   fPHOSPhotonWeight    = 0.5 ;
 189   fPHOSPi0Weight       = 0.5 ;
 190   fPHOSElectronWeight  = 0.5 ;
 191   fPHOSChargeWeight    = 0.5 ;
 192   fPHOSNeutralWeight   = 0.5 ;
 193
 194   //Formula to set the PID weight threshold for photon or pi0
 195   fPHOSWeightFormula = kTRUE;
 196   fPHOSPhotonWeightFormula =
 197     new TFormula("photonWeight","0.98*(x<40)+ 0.68*(x>=100)+(x>=40 && x<100)*(0.98+x*(6e-3)-x*x*(2e-04)+x*x*x*(1.1e-06))");
 198   fPHOSPi0WeightFormula =
 199     new TFormula("pi0Weight","0.98*(x<65)+ 0.915*(x>=100)+(x>=65 && x-x*(1.95e-3)-x*x*(4.31e-05)+x*x*x*(3.61e-07))");
 200
 201   fDispCut  = 1.5;
 202   fTOFCut   = 5.e-9;
 203   fDebug = -1;
 204
 205   if(fRecalculateBayesian){
 206         if(fParticleFlux == kLow){
 207                 printf("AliCaloPID::Init() - SetLOWFluxParam\n");
 208                 fEMCALPIDUtils->SetLowFluxParam() ;
 209         }
 210         else if (fParticleFlux == kHigh){
 211                 printf("AliCaloPID::Init() - SetHIGHFluxParam\n");
 212                 fEMCALPIDUtils->SetHighFluxParam() ;
 213         }
 214   }
 215 }
 216
 217 //_______________________________________________________________
 218 Int_t AliCaloPID::GetPdg(const TString calo, const Double_t * pid, const Float_t energy) const {
 219   //Return most probable identity of the particle.
 220
 221   if(!pid){
 222     printf("AliCaloPID::GetPdg() - pid pointer not initialized!!!\n");
 223     abort();
 224   }
 225
 226   Float_t wPh  =  fPHOSPhotonWeight ;
 227   Float_t wPi0 =  fPHOSPi0Weight ;
 228   Float_t wE   =  fPHOSElectronWeight ;
 229   Float_t wCh  =  fPHOSChargeWeight ;
 230   Float_t wNe  =  fPHOSNeutralWeight ;
 231
 232
 233   if(calo == "PHOS" && fPHOSWeightFormula){
 234     wPh  = fPHOSPhotonWeightFormula->Eval(energy) ;
 235     wPi0 = fPHOSPi0WeightFormula->Eval(energy);
 236   }
 237
 238   if(calo == "EMCAL"){
 239
 240     wPh  =  fEMCALPhotonWeight ;
 241     wPi0 =  fEMCALPi0Weight ;
 242     wE   =  fEMCALElectronWeight ;
 243     wCh  =  fEMCALChargeWeight ;
 244     wNe  =  fEMCALNeutralWeight ;
 245
 246   }
 247
 248   if(fDebug > 0)  printf("AliCaloPID::GetPdg: calo %s, ph %0.2f, pi0 %0.2f, el %0.2f, conv el %0.2f, hadrons: pion %0.2f, kaon %0.2f, proton %0.2f , neutron %0.2f, kaon %0.2f \n",
 249                          calo.Data(),pid[AliAODCluster::kPhoton], pid[AliAODCluster::kPi0],
 250                          pid[AliAODCluster::kElectron], pid[AliAODCluster::kEleCon],
 251                          pid[AliAODCluster::kPion], pid[AliAODCluster::kKaon], pid[AliAODCluster::kProton],
 252                          pid[AliAODCluster::kNeutron], pid[AliAODCluster::kKaon0]);
 253
 254   Int_t pdg = kNeutralUnknown ;
 255   Float_t chargedHadronWeight = pid[AliAODCluster::kProton]+pid[AliAODCluster::kKaon]+
 256     pid[AliAODCluster::kPion]+pid[AliAODCluster::kMuon];
 257   Float_t neutralHadronWeight = pid[AliAODCluster::kNeutron]+pid[AliAODCluster::kKaon0];
 258   Float_t allChargedWeight    = pid[AliAODCluster::kElectron]+pid[AliAODCluster::kEleCon]+ chargedHadronWeight;
 259   Float_t allNeutralWeight    = pid[AliAODCluster::kPhoton]+pid[AliAODCluster::kPi0]+ neutralHadronWeight;
 260
 261   //Select most probable ID
 262   if(calo=="PHOS"){
 263     if(pid[AliAODCluster::kPhoton] > wPh) pdg = kPhoton ;
 264     else if(pid[AliAODCluster::kPi0] > wPi0) pdg = kPi0 ;
 265     else if(pid[AliAODCluster::kElectron] > wE)  pdg = kElectron ;
 266     else if(pid[AliAODCluster::kEleCon] >  wE) pdg = kEleCon ;
 267     else if(chargedHadronWeight > wCh) pdg = kChargedHadron ;
 268     else if(neutralHadronWeight > wNe) pdg = kNeutralHadron ;
 269     else if(allChargedWeight >  allNeutralWeight)
 270       pdg = kChargedUnknown ;
 271     else
 272       pdg = kNeutralUnknown ;
 273   }
 274   else{//EMCAL
 275
 276     if(pid[AliAODCluster::kPhoton]+pid[AliAODCluster::kElectron]  > wPh) pdg = kPhoton ; //temporal sollution until track matching for electrons is considered
 277     //if(pid[AliAODCluster::kPhoton]  > wPh) pdg = kPhoton ;
 278     else if(pid[AliAODCluster::kPi0] > wPi0) pdg = kPi0 ;
 279     //else if(pid[AliAODCluster::kElectron]  > wE) pdg = kElectron ;
 280     else if(chargedHadronWeight + neutralHadronWeight > wCh) pdg = kChargedHadron ;
 281     else if(neutralHadronWeight + chargedHadronWeight > wNe) pdg = kNeutralHadron ;
 282     else pdg =  kNeutralUnknown ;
 283
 284   }
 285
 286   if(fDebug > 0)printf("AliCaloPID::GetPdg:Final Pdg: %d \n", pdg);
 287
 288   return pdg ;
 289
 290 }
 291
 292 //_______________________________________________________________
 293 Int_t AliCaloPID::GetPdg(const TString calo,const TLorentzVector mom, const AliAODCaloCluster * cluster) const {
 294   //Recalculated PID with all parameters
 295   Float_t lambda0 = cluster->GetM02();
 296   Float_t energy = mom.E();
 297
 298   if(fDebug > 0) printf("AliCaloPID::GetPdg: Calorimeter %s, E %3.2f, l0 %3.2f, l1 %3.2f, disp %3.2f, tof %1.11f, distCPV %3.2f, distToBC %1.1f, NMax %d\n",
 299                                                 calo.Data(),energy,lambda0,cluster->GetM20(),cluster->GetDispersion(),cluster->GetTOF(),
 300                                                 cluster->GetEmcCpvDistance(), cluster->GetDistToBadChannel(),cluster->GetNExMax());
 301
 302   if(calo == "EMCAL") {
 303           //Recalculate Bayesian
 304           if(fRecalculateBayesian){
 305                   if(fDebug > 0)  {
 306                           const Double_t  *pid0 = cluster->PID();
 307                           printf("AliCaloPID::GetPdg: BEFORE calo %s, ph %0.2f, pi0 %0.2f, el %0.2f, conv el %0.2f, hadrons: pion %0.2f, kaon %0.2f, proton %0.2f , neutron %0.2f, kaon %0.2f \n",
 308                                                                  calo.Data(),pid0[AliAODCluster::kPhoton], pid0[AliAODCluster::kPi0],
 309                                                                  pid0[AliAODCluster::kElectron], pid0[AliAODCluster::kEleCon],
 310                                                                  pid0[AliAODCluster::kPion], pid0[AliAODCluster::kKaon], pid0[AliAODCluster::kProton],
 311                                                                  pid0[AliAODCluster::kNeutron], pid0[AliAODCluster::kKaon0]);
 312                   }
 313
 314                  fEMCALPIDUtils->ComputePID(energy, lambda0);
 315                  Double_t pid[AliPID::kSPECIESN];
 316                  for(Int_t i = 0; i < AliPID::kSPECIESN; i++) pid[i] = fEMCALPIDUtils->GetPIDFinal(i);
 317                  return GetPdg(calo, pid, energy);
 318
 319
 320         }
 321
 322         // If no use of bayesian, simple PID
 323     if(lambda0 < 0.25) return kPhoton ;
 324     //else return  kNeutralHadron ;
 325         else return  kPi0 ;
 326   }
 327
 328   //   if(calo == "PHOS") {
 329   //    if(cluster->GetM02()< 0.25) return kPhoton ;
 330   //    else return  kNeutralHadron ;
 331   //  }
 332
 333   return  kNeutralHadron ;
 334
 335 }
 336
 337 //__________________________________________________
 338 TString  AliCaloPID::GetPIDParametersList()  {
 339   //Put data member values in string to keep in output container
 340
 341   TString parList ; //this will be list of parameters used for this analysis.
 342   char onePar[255] ;
 343   sprintf(onePar,"--- AliCaloPID ---\n") ;
 344   parList+=onePar ;
 345   sprintf(onePar,"fDispCut =%2.2f (Cut on dispersion, used in PID evaluation) \n",fDispCut) ;
 346   parList+=onePar ;
 347   sprintf(onePar,"fTOFCut  =%e (Cut on TOF, used in PID evaluation) \n",fTOFCut) ;
 348   parList+=onePar ;
 349   sprintf(onePar,"fEMCALPhotonWeight =%2.2f (EMCAL bayesian weight for photons)\n",fEMCALPhotonWeight) ;
 350   parList+=onePar ;
 351   sprintf(onePar,"fEMCALPi0Weight =%2.2f (EMCAL bayesian weight for pi0)\n",fEMCALPi0Weight) ;
 352   parList+=onePar ;
 353   sprintf(onePar,"fEMCALElectronWeight =%2.2f(EMCAL bayesian weight for electrons)\n",fEMCALElectronWeight) ;
 354   parList+=onePar ;
 355   sprintf(onePar,"fEMCALChargeWeight =%2.2f (EMCAL bayesian weight for charged hadrons)\n",fEMCALChargeWeight) ;
 356   parList+=onePar ;
 357   sprintf(onePar,"fEMCALNeutralWeight =%2.2f (EMCAL bayesian weight for neutral hadrons)\n",fEMCALNeutralWeight) ;
 358   parList+=onePar ;
 359   sprintf(onePar,"fPHOSPhotonWeight =%2.2f (PHOS bayesian weight for photons)\n",fPHOSPhotonWeight) ;
 360   parList+=onePar ;
 361   sprintf(onePar,"fPHOSPi0Weight =%2.2f (PHOS bayesian weight for pi0)\n",fPHOSPi0Weight) ;
 362   parList+=onePar ;
 363   sprintf(onePar,"fPHOSElectronWeight =%2.2f(PHOS bayesian weight for electrons)\n",fPHOSElectronWeight) ;
 364   parList+=onePar ;
 365   sprintf(onePar,"fPHOSChargeWeight =%2.2f (PHOS bayesian weight for charged hadrons)\n",fPHOSChargeWeight) ;
 366   parList+=onePar ;
 367   sprintf(onePar,"fPHOSNeutralWeight =%2.2f (PHOS bayesian weight for neutral hadrons)\n",fPHOSNeutralWeight) ;
 368   parList+=onePar ;
 369
 370   if(fPHOSWeightFormula){
 371         sprintf(onePar,"PHOS Photon Weight Formula: %s\n",(fPHOSPhotonWeightFormula->GetExpFormula("p")).Data()) ;
 372     parList+=onePar;
 373         sprintf(onePar,"PHOS Pi0    Weight Formula: %s\n",(fPHOSPi0WeightFormula->GetExpFormula("p")).Data()) ;
 374         parList+=onePar;
 375   }
 376
 377   return parList;
 378
 379 }
 380
 381 //________________________________________________________________
 382 void AliCaloPID::Print(const Option_t * opt) const
 383 {
 384
 385   //Print some relevant parameters set for the analysis
 386   if(! opt)
 387     return;
 388
 389   printf("***** Print: %s %s ******\n", GetName(), GetTitle() ) ;
 390
 391   printf("PHOS PID weight , photon %0.2f, pi0 %0.2f, e %0.2f, charge %0.2f, neutral %0.2f \n",
 392          fPHOSPhotonWeight,  fPHOSPi0Weight,
 393          fPHOSElectronWeight,  fPHOSChargeWeight,   fPHOSNeutralWeight) ;
 394   printf("EMCAL PID weight, photon %0.2f, pi0 %0.2f, e %0.2f, charge %0.2f, neutral %0.2f\n",
 395          fEMCALPhotonWeight,  fEMCALPi0Weight,
 396          fEMCALElectronWeight,  fEMCALChargeWeight,  fEMCALNeutralWeight) ;
 397
 398   printf("PHOS Parametrized weight on?  =     %d\n",  fPHOSWeightFormula) ;
 399   if(fPHOSWeightFormula){
 400     printf("Photon weight formula = %s\n", (fPHOSPhotonWeightFormula->GetExpFormula("p")).Data());
 401     printf("Pi0    weight formula = %s\n", (fPHOSPhotonWeightFormula->GetExpFormula("p")).Data());
 402   }
 403
 404   printf("TOF cut        = %e\n",fTOFCut);
 405   printf("Dispersion cut = %2.2f\n",fDispCut);
 406   printf("Debug level    = %d\n",fDebug);
 407   printf("Recalculate Bayesian?    = %d\n",fRecalculateBayesian);
 408  if(fRecalculateBayesian) printf("Particle Flux?    = %d\n",fParticleFlux);
 409   printf(" \n");
 410
 411 }
 412
 413 //_______________________________________________________________
 414 void AliCaloPID::SetPIDBits(const TString calo, const AliAODCaloCluster * cluster, AliAODPWG4Particle * ph) {
 415   //Set Bits for PID selection
 416
 417   //Dispersion/lambdas
 418   Double_t disp=cluster->GetDispersion()  ;
 419         //    Double_t m20=calo->GetM20() ;
 420         //    Double_t m02=calo->GetM02() ;
 421   ph->SetDispBit(disp<fDispCut) ;
 422
 423   //TOF
 424   Double_t tof=cluster->GetTOF()  ;
 425   ph->SetTOFBit(TMath::Abs(tof)<fTOFCut) ;
 426
 427   //Charged veto
 428   //    Double_t cpvR=calo->GetEmcCpvDistance() ;
 429   Int_t ntr=cluster->GetNTracksMatched();  //number of track matched
 430   ph->SetChargedBit(ntr>0) ;  //Temporary cut, should we evaluate distance?
 431
 432   //Set PID pdg
 433   ph->SetPdg(GetPdg(calo,cluster->PID(),ph->E()));
 434
 435   if(fDebug > 0){
 436     printf("AliCaloPID::SetPIDBits: TOF %e, Dispersion %2.2f, NTracks %d\n",tof , disp, ntr);
 437     printf("AliCaloPID::SetPIDBits: pdg %d, bits: TOF %d, Dispersion %d, Charge %d\n",
 438              ph->GetPdg(), ph->GetTOFBit() , ph->GetDispBit() , ph->GetChargedBit());
 439   }
 440 }
 441
 442