PWGHF/hfe/AliHFEpidTRD.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 *                                                                        *
   7 * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8 * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9 * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10 * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11 * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12 * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13 * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14 **************************************************************************/
  15 //
  16 // Class for TRD PID
  17 // Implements the abstract base class AliHFEpidbase
  18 // Make PID does the PID decision
  19 // Class further contains TRD specific cuts and QA histograms
  20 //
  21 // Authors:
  22 //   Markus Fasel <M.Fasel@gsi.de>
  23 //
  24 #include <TH1F.h>
  25 #include <TH2F.h>
  26 #include <THnSparse.h>
  27 #include <TList.h>
  28 #include <TString.h>
  29
  30 #include "AliAODPid.h"
  31 #include "AliAODTrack.h"
  32 #include "AliAODMCParticle.h"
  33 #include "AliESDtrack.h"
  34 #include "AliLog.h"
  35 #include "AliMCParticle.h"
  36 #include "AliOADBContainer.h"
  37 #include "AliPID.h"
  38 #include "AliPIDResponse.h"
  39
  40 #include "AliHFEOADBThresholdsTRD.h"
  41 #include "AliHFEpidQAmanager.h"
  42 #include "AliHFEpidTRD.h"
  43
  44 ClassImp(AliHFEpidTRD)
  45
  46 //___________________________________________________________________
  47 AliHFEpidTRD::AliHFEpidTRD() :
  48     AliHFEpidBase()
  49   , fOADBThresholds(NULL)
  50   , fMinP(0.5)
  51   , fNTracklets(6)
  52   , fCutNTracklets(0)
  53   , fRunNumber(0)
  54   , fElectronEfficiency(0.90)
  55   , fTotalChargeInSlice0(kFALSE)
  56 {
  57   //
  58   // default  constructor
  59   //
  60   memset(fThreshParams, 0, sizeof(Double_t) * kThreshParams);
  61 }
  62
  63 //___________________________________________________________________
  64 AliHFEpidTRD::AliHFEpidTRD(const char* name) :
  65     AliHFEpidBase(name)
  66   , fOADBThresholds(NULL)
  67   , fMinP(0.5)
  68   , fNTracklets(6)
  69   , fCutNTracklets(0)
  70   , fRunNumber(0)
  71   , fElectronEfficiency(0.91)
  72   , fTotalChargeInSlice0(kFALSE)
  73 {
  74   //
  75   // default  constructor
  76   //
  77   memset(fThreshParams, 0, sizeof(Double_t) * kThreshParams);
  78 }
  79
  80 //___________________________________________________________________
  81 AliHFEpidTRD::AliHFEpidTRD(const AliHFEpidTRD &ref):
  82     AliHFEpidBase("")
  83   , fOADBThresholds(NULL)
  84   , fMinP(ref.fMinP)
  85   , fNTracklets(ref.fNTracklets)
  86   , fCutNTracklets(ref.fCutNTracklets)
  87   , fRunNumber(ref.fRunNumber)
  88   , fElectronEfficiency(ref.fElectronEfficiency)
  89   , fTotalChargeInSlice0(ref.fTotalChargeInSlice0)
  90 {
  91   //
  92   // Copy constructor
  93   //
  94   memset(fThreshParams, 0, sizeof(Double_t) * kThreshParams);
  95   ref.Copy(*this);
  96 }
  97
  98 //___________________________________________________________________
  99 AliHFEpidTRD &AliHFEpidTRD::operator=(const AliHFEpidTRD &ref){
 100   //
 101   // Assignment operator
 102   //
 103   if(this != &ref){
 104     ref.Copy(*this);
 105   }
 106   return *this;
 107 }
 108
 109 //___________________________________________________________________
 110 void AliHFEpidTRD::Copy(TObject &ref) const {
 111   //
 112   // Performs the copying of the object
 113   //
 114   AliHFEpidTRD &target = dynamic_cast<AliHFEpidTRD &>(ref);
 115
 116   target.fMinP = fMinP;
 117   target.fNTracklets = fNTracklets;
 118   target.fCutNTracklets = fCutNTracklets;
 119   target.fRunNumber = fRunNumber;
 120   target.fTotalChargeInSlice0 = fTotalChargeInSlice0;
 121   target.fElectronEfficiency = fElectronEfficiency;
 122   memcpy(target.fThreshParams, fThreshParams, sizeof(Double_t) * kThreshParams);
 123   AliHFEpidBase::Copy(ref);
 124 }
 125
 126 //___________________________________________________________________
 127 AliHFEpidTRD::~AliHFEpidTRD(){
 128   //
 129   // Destructor
 130   //
 131 }
 132
 133 //______________________________________________________
 134 Bool_t AliHFEpidTRD::InitializePID(Int_t run){
 135   //
 136   // InitializePID: Load TRD thresholds and create the electron efficiency axis
 137   // to navigate
 138   //
 139   AliDebug(1, Form("Initializing TRD PID for run %d", run));
 140   if(InitParamsFromOADB(run)){
 141     SetBit(kThresholdsInitialized);
 142     return kTRUE;
 143   }
 144   AliDebug(1, Form("Threshold Parameters for %d tracklets and an electron efficiency %f loaded:", fNTracklets, fElectronEfficiency));
 145   AliDebug(1, Form("Params: [%f|%f|%f|%f]", fThreshParams[0], fThreshParams[1], fThreshParams[2], fThreshParams[3]));
 146   fRunNumber = run;
 147   return kFALSE;
 148 }
 149
 150 //______________________________________________________
 151 Int_t AliHFEpidTRD::IsSelected(const AliHFEpidObject *track, AliHFEpidQAmanager *pidqa) const {
 152   //
 153   // Does PID for TRD alone:
 154   // PID thresholds based on 90% Electron Efficiency level approximated by a linear
 155   // step function
 156   //
 157   if(!TestBit(kThresholdsInitialized)) {
 158     AliDebug(1,"Threshold Parameters not available");
 159     return 0;
 160   }
 161   AliDebug(2, "Applying TRD PID");
 162   if(!fkPIDResponse){
 163     AliDebug(2, "Cannot process track");
 164     return 0;
 165   }
 166
 167
 168 /*
 169   const AliESDtrack *esdt = dynamic_cast<const AliESDtrack *>(track->GetRecTrack());
 170   printf("checking IdentifiedAsElectronTRD, number of Tracklets: %d\n", esdt->GetTRDntrackletsPID());
 171   if(fkPIDResponse->IdentifiedAsElectronTRD(dynamic_cast<const AliVTrack *>(track->GetRecTrack()), 0.8)) printf("Track identified as electron\n");
 172   else printf("Track rejected\n");
 173 */
 174   AliHFEpidObject::AnalysisType_t anatype = track->IsESDanalysis() ? AliHFEpidObject::kESDanalysis: AliHFEpidObject::kAODanalysis;
 175   Double_t p = GetP(track->GetRecTrack(), anatype);
 176   if(p < fMinP){
 177     AliDebug(2, Form("Track momentum below %f", fMinP));
 178     return 0;
 179   }
 180
 181   if(pidqa) pidqa->ProcessTrack(track, AliHFEpid::kTRDpid, AliHFEdetPIDqa::kBeforePID);
 182
 183   if(fCutNTracklets > 0){
 184     AliDebug(1, Form("Number of tracklets cut applied: %d\n", fCutNTracklets));
 185     Int_t ntracklets = track->GetRecTrack() ? track->GetRecTrack()->GetTRDntrackletsPID() : 0;
 186     if(TestBit(kExactTrackletCut)){
 187       AliDebug(1, Form("Exact cut applied: %d tracklets found\n", ntracklets));
 188       if(ntracklets != fCutNTracklets) return 0;
 189     } else {
 190       AliDebug(1, Form("Greater Equal cut applied: %d tracklets found\n", ntracklets));
 191       if(ntracklets < fCutNTracklets) return 0;
 192     }
 193   }
 194   AliDebug(1,"Track selected\n");
 195
 196   Double_t electronLike = GetElectronLikelihood(track->GetRecTrack(), anatype);
 197   Double_t threshold;
 198   if(TestBit(kSelectCutOnTheFly)){
 199     threshold = GetTRDthresholds(p, track->GetRecTrack()->GetTRDntrackletsPID());
 200   } else {
 201     threshold = GetTRDthresholds(p);
 202   }
 203   AliDebug(2, Form("Threshold: %f\n", threshold));
 204   if(electronLike > threshold){
 205     if(pidqa) pidqa->ProcessTrack(track, AliHFEpid::kTRDpid, AliHFEdetPIDqa::kAfterPID);
 206     return 11;
 207   }
 208   return 211;
 209
 210 }
 211
 212 //___________________________________________________________________
 213 Double_t AliHFEpidTRD::GetTRDthresholds(Double_t p, UInt_t nTracklets) const {
 214   //
 215   // Return momentum dependent and electron efficiency dependent TRD thresholds
 216   // Determine threshold based on the number of tracklets on the fly, electron efficiency not modified
 217   //
 218   Double_t threshParams[4];
 219   AliDebug(1, Form("Select cut for %d tracklets\n", nTracklets));
 220   // Get threshold paramters for the given number of tracklets from OADB container
 221   AliHFEOADBThresholdsTRD *thresholds = dynamic_cast<AliHFEOADBThresholdsTRD *>(fOADBThresholds->GetObject(fRunNumber));
 222   if(!thresholds){
 223     AliDebug(1, Form("Thresholds for run %d not in the OADB", fRunNumber));
 224     return 0.;
 225   }
 226   if(!thresholds->GetThresholdParameters(nTracklets, fElectronEfficiency, threshParams)){
 227     AliDebug(1, "loading thresholds failed\n");
 228     return 0.;
 229   }
 230   Double_t threshold = 1. - threshParams[0] - threshParams[1] * p - threshParams[2] * TMath::Exp(-threshParams[3] * p);
 231   return TMath::Max(TMath::Min(threshold, 0.99), 0.2); // truncate the threshold upperwards to 0.999 and lowerwards to 0.2 and exclude unphysical values
 232 }
 233
 234 //___________________________________________________________________
 235 Double_t AliHFEpidTRD::GetTRDthresholds(Double_t p) const {
 236   //
 237   // Return momentum dependent and electron efficiency dependent TRD thresholds
 238   //
 239   Double_t threshold = 1. - fThreshParams[0] - fThreshParams[1] * p - fThreshParams[2] * TMath::Exp(-fThreshParams[3] * p);
 240   return TMath::Max(TMath::Min(threshold, 0.99), 0.2); // truncate the threshold upperwards to 0.999 and lowerwards to 0.2 and exclude unphysical values
 241 }
 242
 243
 244 //___________________________________________________________________
 245 Bool_t AliHFEpidTRD::InitParamsFromOADB(Int_t run){
 246   //
 247   // The name of the function says it all
 248   //
 249   AliHFEOADBThresholdsTRD *thresholds = dynamic_cast<AliHFEOADBThresholdsTRD *>(fOADBThresholds->GetObject(run));
 250   if(!thresholds){
 251     AliDebug(1, Form("Thresholds for run %d not in the OADB", run));
 252     return kFALSE;
 253   }
 254   return thresholds->GetThresholdParameters(fNTracklets, fElectronEfficiency, fThreshParams);
 255 }
 256
 257 //___________________________________________________________________
 258 void AliHFEpidTRD::RenormalizeElPi(const Double_t * const likein, Double_t * const likeout) const {
 259   //
 260   // Renormalize likelihoods for electrons and pions neglecting the
 261   // likelihoods for protons, kaons and muons
 262   //
 263   memset(likeout, 0, sizeof(Double_t) * AliPID::kSPECIES);
 264   Double_t norm = likein[AliPID::kElectron] + likein[AliPID::kPion];
 265   if(norm == 0.) norm = 1.;   // Safety
 266   likeout[AliPID::kElectron] = likein[AliPID::kElectron] / norm;
 267   likeout[AliPID::kPion] = likein[AliPID::kPion] / norm;
 268 }
 269
 270 //___________________________________________________________________
 271 Double_t AliHFEpidTRD::GetElectronLikelihood(const AliVTrack *track, AliHFEpidObject::AnalysisType_t anaType) const {
 272   //
 273   // Get TRD likelihoods for ESD respectively AOD tracks
 274   //
 275   Double_t pidProbs[AliPID::kSPECIES]; memset(pidProbs, 0, sizeof(Double_t) * AliPID::kSPECIES);
 276   if(anaType == AliHFEpidObject::kESDanalysis){
 277     const AliESDtrack *esdtrack = dynamic_cast<const AliESDtrack *>(track);
 278     if(esdtrack) esdtrack->GetTRDpid(pidProbs);
 279   } else {
 280     fkPIDResponse->ComputeTRDProbability(track, AliPID::kSPECIES, pidProbs);
 281   }
 282   if(!IsRenormalizeElPi()) return pidProbs[AliPID::kElectron];
 283   Double_t probsNew[AliPID::kSPECIES];
 284   RenormalizeElPi(pidProbs, probsNew);
 285   return probsNew[AliPID::kElectron];
 286 }
 287
 288 //___________________________________________________________________
 289 Double_t AliHFEpidTRD::GetP(const AliVParticle *track, AliHFEpidObject::AnalysisType_t anaType) const {
 290   //
 291   // Get the Momentum in the TRD
 292   //
 293   Double_t p = 0.;
 294   if(anaType == AliHFEpidObject::kESDanalysis){
 295     const AliESDtrack *esdtrack = dynamic_cast<const AliESDtrack *>(track);
 296     if(esdtrack) p = esdtrack->GetOuterParam() ? esdtrack->GetOuterParam()->P() : esdtrack->P();
 297   } else {
 298     const AliAODTrack *aodtrack = dynamic_cast<const AliAODTrack *>(track);
 299     if(aodtrack) p = aodtrack->P();
 300   }
 301   return p;
 302 }
 303
 304 //___________________________________________________________________
 305 Double_t AliHFEpidTRD::GetChargeLayer(const AliVParticle *track, UInt_t layer, AliHFEpidObject::AnalysisType_t anaType) const {
 306   //
 307   // Get the Charge in a single TRD layer
 308   //
 309   if(layer >= 6) return 0.;
 310   Double_t charge = 0.;
 311   if(anaType == AliHFEpidObject::kESDanalysis){
 312     const AliESDtrack *esdtrack = dynamic_cast<const AliESDtrack *>(track);
 313     if(esdtrack){
 314       // Distinction between old and new reconstruction: in the new reconstruction, the total charge is stored in slice 0, slices 1 to 8 are used for the slices for
 315       // the neural network.
 316       if(fTotalChargeInSlice0)
 317         charge = esdtrack->GetTRDslice(static_cast<UInt_t>(layer), 0);
 318       else
 319        for(Int_t islice = 0; islice < esdtrack->GetNumberOfTRDslices(); islice++) charge += esdtrack->GetTRDslice(static_cast<UInt_t>(layer), islice);
 320     }
 321   } else {
 322     const AliAODTrack *aodtrack = dynamic_cast<const AliAODTrack *>(track);
 323     AliAODPid *aoddetpid = aodtrack ? aodtrack->GetDetPid() : NULL;
 324     if(aoddetpid){
 325       if(fTotalChargeInSlice0)
 326         charge = aoddetpid->GetTRDsignal()[layer * aoddetpid->GetTRDnSlices()];
 327       else
 328        for(Int_t islice = 0; islice < aoddetpid->GetTRDnSlices(); islice++) charge += aoddetpid->GetTRDsignal()[layer * aoddetpid->GetTRDnSlices() + islice];
 329     }
 330   }
 331   return charge;
 332 }
 333
 334 //___________________________________________________________________
 335 void AliHFEpidTRD::GetTRDmomenta(const AliVTrack *track, Double_t *mom) const {
 336   //
 337   // Fill Array with momentum information at the TRD tracklet
 338   //
 339   for(Int_t itl = 0; itl < 6; itl++)
 340     mom[itl] = track->GetTRDmomentum(itl);
 341 }
 342
 343 //___________________________________________________________________
 344 Double_t AliHFEpidTRD::GetTRDSignalV1(const AliESDtrack *track, Float_t truncation) const {
 345   //
 346   // Calculation of the TRD Signal via truncated mean
 347   // Method 1: Take all Slices available
 348   // cut out 0s
 349   // Order them in increasing order
 350   // Cut out the upper third
 351   // Calculate mean over the last 2/3 slices
 352   //
 353   const Int_t kNSlices = 48;
 354   const Int_t kLastSlice = 6; // Slice 7 is taken out from the truncated mean calculation
 355   const Double_t kVerySmall = 1e-12;
 356   // Weight the slice to equalize the MPV of the dQ/dl-distribution per slice to the one in the first slice
 357   // Pions are used as reference for the equalization
 358   const Double_t kWeightSlice[8] = {1., 2.122, 1.8, 1.635, 1.595, 1.614, 1.16, 7.0};
 359   const Double_t kWeightSliceNo0[8] = {1., 1., 1.271, 1.451, 1.531, 1.543, 1.553, 2.163};  // Weighting factors in case slice 0 stores the total charge
 360   const Double_t *kWeightFactor = fTotalChargeInSlice0 ? kWeightSliceNo0 : kWeightSlice;
 361   AliDebug(3, Form("Number of Tracklets: %d\n", track->GetTRDntrackletsPID()));
 362   Double_t trdSlices[kNSlices], tmp[kNSlices];
 363   Int_t indices[48];
 364   Int_t icnt = 0;
 365   for(Int_t idet = 0; idet < 6; idet++)
 366     for(Int_t islice = fTotalChargeInSlice0 ? 1 : 0 ; islice <= kLastSlice; islice++){
 367       AliDebug(2, Form("Chamber[%d], Slice[%d]: TRDSlice = %f", idet, islice, track->GetTRDslice(idet, islice)));
 368       if(TMath::Abs(track->GetTRDslice(idet, islice)) < kVerySmall) continue;;
 369       trdSlices[icnt++] = track->GetTRDslice(idet, islice) * kWeightFactor[islice];
 370     }
 371   AliDebug(1, Form("Number of Slices: %d\n", icnt));
 372   if(icnt < 6) return 0.;   // We need at least 6 Slices for the truncated mean
 373   TMath::Sort(icnt, trdSlices, indices, kFALSE);
 374   memcpy(tmp, trdSlices, sizeof(Double_t) * icnt);
 375   for(Int_t ien = 0; ien < icnt; ien++)
 376     trdSlices[ien] = tmp[indices[ien]];
 377   Double_t trdSignal = TMath::Mean(static_cast<Int_t>(static_cast<Float_t>(icnt) * truncation), trdSlices);
 378   Double_t mom = track->GetOuterParam() ? track->GetOuterParam()->P() : -1;
 379   AliDebug(3, Form("PID Meth. 1: p[%f], TRDSignal[%f]", mom, trdSignal));
 380   return trdSignal;
 381 }
 382
 383 //___________________________________________________________________
 384 Double_t AliHFEpidTRD::GetTRDSignalV2(const AliESDtrack *track, Float_t truncation) const {
 385   //
 386   // Calculation of the TRD Signal via truncated mean
 387   // Method 2: Take only first 5 slices per chamber
 388   // Order them in increasing order
 389   // Cut out upper half
 390   // Now do mean with the reamining 3 slices per chamber
 391   //
 392   const Double_t kWeightSlice[8] = {1., 2.122, 1.8, 1.635, 1.595, 1.614, 1.16, 7.0};
 393   const Int_t kLayers = 6;
 394   const Int_t kSlicesLow = 6;
 395   const Int_t kSlicesHigh = 1;
 396   const Double_t kVerySmall = 1e-12;
 397   Double_t trdSlicesLowTime[kLayers*kSlicesLow], trdSlicesRemaining[kLayers*(kSlicesHigh + kSlicesLow)];
 398   Int_t indices[kLayers*kSlicesLow];
 399   Int_t cntLowTime=0, cntRemaining = 0;
 400   for(Int_t idet = 0; idet < 6; idet++)
 401     for(Int_t islice = fTotalChargeInSlice0 ? 1 : 0; islice < kSlicesLow+kSlicesHigh; islice++){
 402       if(TMath::Abs(track->GetTRDslice(idet, islice)) < kVerySmall) continue;;
 403       if(islice < kSlicesLow){
 404         AliDebug(3, Form("Part 1, Det[%d], Slice[%d], TRDSlice: %f", idet, islice, track->GetTRDslice(idet, islice)));
 405         trdSlicesLowTime[cntLowTime++] = track->GetTRDslice(idet, islice) * kWeightSlice[islice];
 406       } else{
 407         AliDebug(3, Form("Part 1, Det[%d], Slice[%d], TRDSlice: %f", idet, islice, track->GetTRDslice(idet, islice)));
 408         trdSlicesRemaining[cntRemaining++] = track->GetTRDslice(idet, islice) * kWeightSlice[islice];
 409       }
 410     }
 411   if(cntLowTime < 4 || cntRemaining < 2) return 0.; // Min. Number of Slices at high time is 2 (matches with 1 layer), for the truncated mean we need at least 4 Slices
 412   TMath::Sort(cntLowTime, trdSlicesLowTime, indices, kFALSE);
 413   // Fill the second array with the lower half of the first time bins
 414   for(Int_t ien = 0; ien < static_cast<Int_t>(static_cast<Float_t>(cntLowTime) * truncation); ien++)
 415     trdSlicesRemaining[cntRemaining++] = trdSlicesLowTime[indices[ien]];
 416   Double_t trdSignal = TMath::Mean(cntRemaining, trdSlicesRemaining);
 417   Double_t mom = track->GetOuterParam() ? track->GetOuterParam()->P() : -1;
 418   AliDebug(3, Form("PID Meth. 2: p[%f], TRDSignal[%f]", mom, trdSignal));
 419   return trdSignal;
 420 }