STEER/AliTracker.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 /* $Id$ */
  17
  18 //-------------------------------------------------------------------------
  19 //               Implementation of the AliTracker class
  20 //  that is the base for AliTPCtracker, AliITStrackerV2 and AliTRDtracker
  21 //        Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  22 //-------------------------------------------------------------------------
  23 #include <TClass.h>
  24 #include <TMath.h>
  25 #include <TH1F.h>
  26 #include <TGeoManager.h>
  27
  28 #include "AliMagF.h"
  29 #include "AliTracker.h"
  30 #include "AliGeomManager.h"
  31 #include "AliCluster.h"
  32 #include "AliKalmanTrack.h"
  33
  34 extern TGeoManager *gGeoManager;
  35
  36 Bool_t AliTracker::fgUniformField=kTRUE;
  37 Double_t AliTracker::fgBz=kAlmost0Field;
  38 const AliMagF *AliTracker::fgkFieldMap=0;
  39 Bool_t AliTracker::fFillResiduals=kFALSE;
  40 TObjArray **AliTracker::fResiduals=NULL;
  41 AliRecoParam::EventSpecie_t AliTracker::fEventSpecie=AliRecoParam::kDefault;
  42
  43 ClassImp(AliTracker)
  44
  45 AliTracker::AliTracker():
  46   TObject(),
  47   fX(0),
  48   fY(0),
  49   fZ(0),
  50   fSigmaX(0.005),
  51   fSigmaY(0.005),
  52   fSigmaZ(0.010)
  53 {
  54   //--------------------------------------------------------------------
  55   // The default constructor.
  56   //--------------------------------------------------------------------
  57   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  58 }
  59
  60 //__________________________________________________________________________
  61 AliTracker::AliTracker(const AliTracker &atr):
  62   TObject(atr),
  63   fX(atr.fX),
  64   fY(atr.fY),
  65   fZ(atr.fZ),
  66   fSigmaX(atr.fSigmaX),
  67   fSigmaY(atr.fSigmaY),
  68   fSigmaZ(atr.fSigmaZ)
  69 {
  70   //--------------------------------------------------------------------
  71   // The default constructor.
  72   //--------------------------------------------------------------------
  73   if (!fgkFieldMap) AliWarning("Field map is not set. Call AliTracker::SetFieldMap before creating a tracker!");
  74 }
  75
  76 //__________________________________________________________________________
  77 void AliTracker::SetFieldMap(const AliMagF* map, Bool_t uni) {
  78   //--------------------------------------------------------------------
  79   //This passes the field map to the reconstruction.
  80   //--------------------------------------------------------------------
  81   if (map==0) AliFatalClass("Can't access the field map !");
  82
  83   if (fgkFieldMap) {
  84      AliWarningClass("The magnetic field map has been already set !");
  85      return;
  86   }
  87
  88   fgUniformField=uni;
  89   fgkFieldMap=map;
  90
  91   //Float_t r[3]={0.,0.,0.},b[3]; map->Field(r,b);
  92   //Double_t bz=-b[2];
  93
  94   Double_t bz=-map->SolenoidField();
  95   fgBz=TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz;
  96
  97 }
  98
  99 //__________________________________________________________________________
 100 void AliTracker::FillClusterArray(TObjArray* /*array*/) const
 101 {
 102   // Publishes all pointers to clusters known to the tracker into the
 103   // passed object array.
 104   // The ownership is not transfered - the caller is not expected to delete
 105   // the clusters.
 106
 107   AliWarning("should be overriden by a sub-class.");
 108 }
 109
 110 //__________________________________________________________________________
 111 void AliTracker::CookLabel(AliKalmanTrack *t, Float_t wrong) const {
 112   //--------------------------------------------------------------------
 113   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
 114   //--------------------------------------------------------------------
 115   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 116   if (noc<1) return;
 117   Int_t *lb=new Int_t[noc];
 118   Int_t *mx=new Int_t[noc];
 119   AliCluster **clusters=new AliCluster*[noc];
 120
 121   Int_t i;
 122   for (i=0; i<noc; i++) {
 123      lb[i]=mx[i]=0;
 124      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 125      clusters[i]=GetCluster(index);
 126   }
 127
 128   Int_t lab=123456789;
 129   for (i=0; i<noc; i++) {
 130     AliCluster *c=clusters[i];
 131     lab=TMath::Abs(c->GetLabel(0));
 132     Int_t j;
 133     for (j=0; j<noc; j++) if (lb[j]==lab || mx[j]==0) break;
 134     lb[j]=lab;
 135     (mx[j])++;
 136   }
 137
 138   Int_t max=0;
 139   for (i=0; i<noc; i++) if (mx[i]>max) {max=mx[i]; lab=lb[i];}
 140
 141   for (i=0; i<noc; i++) {
 142     AliCluster *c=clusters[i];
 143     //if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 144     //    TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 145     if (TMath::Abs(c->GetLabel(0)!=lab))
 146         if (TMath::Abs(c->GetLabel(1)) == lab ||
 147             TMath::Abs(c->GetLabel(2)) == lab ) max++;
 148   }
 149
 150   if ((1.- Float_t(max)/noc) > wrong) lab=-lab;
 151   t->SetFakeRatio((1.- Float_t(max)/noc));
 152   t->SetLabel(lab);
 153
 154   delete[] lb;
 155   delete[] mx;
 156   delete[] clusters;
 157 }
 158
 159 //____________________________________________________________________________
 160 void AliTracker::UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from) const {
 161   //------------------------------------------------------------------
 162   //This function marks clusters associated with the track.
 163   //------------------------------------------------------------------
 164   Int_t noc=t->GetNumberOfClusters();
 165   for (Int_t i=from; i<noc; i++) {
 166      Int_t index=t->GetClusterIndex(i);
 167      AliCluster *c=GetCluster(index);
 168      c->Use();
 169   }
 170 }
 171
 172 Double_t AliTracker::GetBz(const Float_t *r) {
 173   //------------------------------------------------------------------
 174   // Returns Bz (kG) at the point "r" .
 175   //------------------------------------------------------------------
 176     Float_t b[3]; fgkFieldMap->Field(r,b);
 177     Double_t bz=-Double_t(b[2]);
 178     return  (TMath::Sign(kAlmost0Field,bz) + bz);
 179 }
 180
 181 Double_t
 182 AliTracker::MeanMaterialBudget(const Double_t *start, const Double_t *end, Double_t *mparam)
 183 {
 184   //
 185   // Calculate mean material budget and material properties between
 186   //    the points "start" and "end".
 187   //
 188   // "mparam" - parameters used for the energy and multiple scattering
 189   //  corrections:
 190   //
 191   // mparam[0] - mean density: sum(x_i*rho_i)/sum(x_i) [g/cm3]
 192   // mparam[1] - equivalent rad length fraction: sum(x_i/X0_i) [adimensional]
 193   // mparam[2] - mean A: sum(x_i*A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 194   // mparam[3] - mean Z: sum(x_i*Z_i)/sum(x_i) [adimensional]
 195   // mparam[4] - length: sum(x_i) [cm]
 196   // mparam[5] - Z/A mean: sum(x_i*Z_i/A_i)/sum(x_i) [adimensional]
 197   // mparam[6] - number of boundary crosses
 198   //
 199   //  Origin:  Marian Ivanov, Marian.Ivanov@cern.ch
 200   //
 201   //  Corrections and improvements by
 202   //        Andrea Dainese, Andrea.Dainese@lnl.infn.it,
 203   //        Andrei Gheata,  Andrei.Gheata@cern.ch
 204   //
 205
 206   mparam[0]=0; mparam[1]=1; mparam[2] =0; mparam[3] =0;
 207   mparam[4]=0; mparam[5]=0; mparam[6]=0;
 208   //
 209   Double_t bparam[6]; // total parameters
 210   Double_t lparam[6]; // local parameters
 211
 212   for (Int_t i=0;i<6;i++) bparam[i]=0;
 213
 214   if (!gGeoManager) {
 215     printf("ERROR: no TGeo\n");
 216     return 0.;
 217   }
 218   //
 219   Double_t length;
 220   Double_t dir[3];
 221   length = TMath::Sqrt((end[0]-start[0])*(end[0]-start[0])+
 222                        (end[1]-start[1])*(end[1]-start[1])+
 223                        (end[2]-start[2])*(end[2]-start[2]));
 224   mparam[4]=length;
 225   if (length<TGeoShape::Tolerance()) return 0.0;
 226   Double_t invlen = 1./length;
 227   dir[0] = (end[0]-start[0])*invlen;
 228   dir[1] = (end[1]-start[1])*invlen;
 229   dir[2] = (end[2]-start[2])*invlen;
 230
 231   // Initialize start point and direction
 232   TGeoNode *currentnode = 0;
 233   TGeoNode *startnode = gGeoManager->InitTrack(start, dir);
 234   //printf("%s length=%f\n",gGeoManager->GetPath(),length);
 235   if (!startnode) {
 236     AliErrorClass(Form("start point out of geometry: x %f, y %f, z %f",
 237                   start[0],start[1],start[2]));
 238     return 0.0;
 239   }
 240   TGeoMaterial *material = startnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 241   lparam[0]   = material->GetDensity();
 242   lparam[1]   = material->GetRadLen();
 243   lparam[2]   = material->GetA();
 244   lparam[3]   = material->GetZ();
 245   lparam[4]   = length;
 246   lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 247   if (material->IsMixture()) {
 248     TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 249     lparam[5] =0;
 250     Double_t sum =0;
 251     for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 252       sum  += mixture->GetWmixt()[iel];
 253       lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 254     }
 255     lparam[5]/=sum;
 256   }
 257
 258   // Locate next boundary within length without computing safety.
 259   // Propagate either with length (if no boundary found) or just cross boundary
 260   gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 261   Double_t step = 0.0; // Step made
 262   Double_t snext = gGeoManager->GetStep();
 263   // If no boundary within proposed length, return current density
 264   if (!gGeoManager->IsOnBoundary()) {
 265     mparam[0] = lparam[0];
 266     mparam[1] = lparam[4]/lparam[1];
 267     mparam[2] = lparam[2];
 268     mparam[3] = lparam[3];
 269     mparam[4] = lparam[4];
 270     return lparam[0];
 271   }
 272   // Try to cross the boundary and see what is next
 273   Int_t nzero = 0;
 274   while (length>TGeoShape::Tolerance()) {
 275     currentnode = gGeoManager->GetCurrentNode();
 276     if (snext<2.*TGeoShape::Tolerance()) nzero++;
 277     else nzero = 0;
 278     if (nzero>3) {
 279       // This means navigation has problems on one boundary
 280       // Try to cross by making a small step
 281       printf("ERROR: cannot cross boundary\n");
 282       mparam[0] = bparam[0]/step;
 283       mparam[1] = bparam[1];
 284       mparam[2] = bparam[2]/step;
 285       mparam[3] = bparam[3]/step;
 286       mparam[5] = bparam[5]/step;
 287       mparam[4] = step;
 288       mparam[0] = 0.;             // if crash of navigation take mean density 0
 289       mparam[1] = 1000000;        // and infinite rad length
 290       return bparam[0]/step;
 291     }
 292     mparam[6]+=1.;
 293     step += snext;
 294     bparam[1]    += snext/lparam[1];
 295     bparam[2]    += snext*lparam[2];
 296     bparam[3]    += snext*lparam[3];
 297     bparam[5]    += snext*lparam[5];
 298     bparam[0]    += snext*lparam[0];
 299
 300     if (snext>=length) break;
 301     if (!currentnode) break;
 302     length -= snext;
 303     //printf("%s snext=%f length=%f\n", currentnode->GetName(),snext,length);
 304     material = currentnode->GetVolume()->GetMedium()->GetMaterial();
 305     lparam[0] = material->GetDensity();
 306     lparam[1]  = material->GetRadLen();
 307     lparam[2]  = material->GetA();
 308     lparam[3]  = material->GetZ();
 309     //printf("       %f %f %f %f\n",lparam[0],lparam[1],lparam[2],lparam[3]);
 310     lparam[5]   = lparam[3]/lparam[2];
 311     if (material->IsMixture()) {
 312       TGeoMixture * mixture = (TGeoMixture*)material;
 313       lparam[5]=0;
 314       Double_t sum =0;
 315       for (Int_t iel=0;iel<mixture->GetNelements();iel++){
 316         sum+= mixture->GetWmixt()[iel];
 317         lparam[5]+= mixture->GetZmixt()[iel]*mixture->GetWmixt()[iel]/mixture->GetAmixt()[iel];
 318       }
 319       lparam[5]/=sum;
 320     }
 321     gGeoManager->FindNextBoundaryAndStep(length, kFALSE);
 322     snext = gGeoManager->GetStep();
 323     //printf("snext %f\n",snext);
 324   }
 325   mparam[0] = bparam[0]/step;
 326   mparam[1] = bparam[1];
 327   mparam[2] = bparam[2]/step;
 328   mparam[3] = bparam[3]/step;
 329   mparam[5] = bparam[5]/step;
 330   return bparam[0]/step;
 331 }
 332
 333
 334 Bool_t
 335 AliTracker::PropagateTrackTo(AliExternalTrackParam *track, Double_t xToGo,
 336 Double_t mass, Double_t maxStep, Bool_t rotateTo, Double_t maxSnp){
 337   //----------------------------------------------------------------
 338   //
 339   // Propagates the track to the plane X=xk (cm) using the magnetic field map
 340   // and correcting for the crossed material.
 341   //
 342   // mass     - mass used in propagation - used for energy loss correction
 343   // maxStep  - maximal step for propagation
 344   //
 345   //  Origin: Marian Ivanov,  Marian.Ivanov@cern.ch
 346   //
 347   //----------------------------------------------------------------
 348   const Double_t kEpsilon = 0.00001;
 349   Double_t xpos     = track->GetX();
 350   Double_t dir      = (xpos<xToGo) ? 1.:-1.;
 351   //
 352   while ( (xToGo-xpos)*dir > kEpsilon){
 353     Double_t step = dir*TMath::Min(TMath::Abs(xToGo-xpos), maxStep);
 354     Double_t x    = xpos+step;
 355     Double_t xyz0[3],xyz1[3],param[7];
 356     track->GetXYZ(xyz0);   //starting global position
 357
 358     Double_t bz=GetBz(xyz0); // getting the local Bz
 359
 360     if (!track->GetXYZAt(x,bz,xyz1)) return kFALSE;   // no prolongation
 361     xyz1[2]+=kEpsilon; // waiting for bug correction in geo
 362
 363     if (TMath::Abs(track->GetSnpAt(x,bz)) >= maxSnp) return kFALSE;
 364     if (!track->PropagateTo(x,bz))  return kFALSE;
 365
 366     MeanMaterialBudget(xyz0,xyz1,param);
 367     Double_t xrho=param[0]*param[4], xx0=param[1];
 368
 369     if (!track->CorrectForMeanMaterial(xx0,xrho,mass)) return kFALSE;
 370     if (rotateTo){
 371       if (TMath::Abs(track->GetSnp()) >= maxSnp) return kFALSE;
 372       track->GetXYZ(xyz0);   // global position
 373       Double_t alphan = TMath::ATan2(xyz0[1], xyz0[0]);
 374       //
 375       Double_t ca=TMath::Cos(alphan-track->GetAlpha()),
 376                sa=TMath::Sin(alphan-track->GetAlpha());
 377       Double_t sf=track->GetSnp(), cf=TMath::Sqrt(1.- sf*sf);
 378       Double_t sinNew =  sf*ca - cf*sa;
 379       if (TMath::Abs(sinNew) >= maxSnp) return kFALSE;
 380       if (!track->Rotate(alphan)) return kFALSE;
 381     }
 382     xpos = track->GetX();
 383   }
 384   return kTRUE;
 385 }
 386
 387 void AliTracker::FillResiduals(const AliExternalTrackParam *t,
 388                               Double_t *p, Double_t *cov,
 389                               UShort_t id, Bool_t updated) {
 390   //
 391   // This function fills the histograms of residuals
 392   // The array of these histos is external for this AliTracker class.
 393   // Normally, this array belong to AliGlobalQADataMaker class.
 394   //
 395   if (!fFillResiduals) return;
 396   if (!fResiduals) return;
 397
 398   const Double_t *residuals=t->GetResiduals(p,cov,updated);
 399   if (!residuals) return;
 400
 401   TH1F *h=0;
 402   AliGeomManager::ELayerID layer=AliGeomManager::VolUIDToLayer(id);
 403   h=(TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(2*layer-2);
 404   h->Fill(residuals[0]);
 405   h=(TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(2*layer-1);
 406   h->Fill(residuals[1]);
 407
 408   if (layer==5) {
 409     if (p[1]<0) {  // SSD1 absolute residuals
 410        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(40))->Fill(t->GetY()-p[0]); //C side
 411        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(41))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 412     } else {
 413        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(42))->Fill(t->GetY()-p[0]); //A side
 414        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(43))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 415     }
 416   }
 417   if (layer==6) {  // SSD2 absolute residuals
 418     if (p[1]<0) {
 419        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(44))->Fill(t->GetY()-p[0]); //C side
 420        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(45))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 421     } else {
 422        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(46))->Fill(t->GetY()-p[0]); //A side
 423        ((TH1F*)fResiduals[fEventSpecie]->At(47))->Fill(t->GetZ()-p[1]);
 424     }
 425   }
 426
 427 }
 428