STEER/ESD/AliESDpid.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 combined PID class
  20 //           For the Event Summary Data Class
  21 //           produced by the reconstruction process
  22 //           and containing information on the particle identification
  23 //      Origin: Iouri Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch
  24 //-----------------------------------------------------------------
  25
  26 #include "TArrayI.h"
  27 #include "TArrayF.h"
  28
  29 #include "TRandom.h"
  30 #include "AliLog.h"
  31 #include "AliPID.h"
  32 #include "AliTOFHeader.h"
  33 #include "AliESDpid.h"
  34 #include "AliESDEvent.h"
  35 #include "AliESDtrack.h"
  36 #include "AliMCEvent.h"
  37
  38 #include <AliDetectorPID.h>
  39
  40 ClassImp(AliESDpid)
  41
  42 Int_t AliESDpid::MakePID(AliESDEvent *event, Bool_t TPConly, Float_t timeZeroTOF) const {
  43   //
  44   //  Calculate probabilities for all detectors, except if TPConly==kTRUE
  45   //  and combine PID
  46   //
  47   //   Option TPConly==kTRUE is used during reconstruction,
  48   //  because ITS tracking uses TPC pid
  49   //  HMPID and TRD pid are done in detector reconstructors
  50   //
  51
  52   /*
  53   Float_t timeZeroTOF = 0;
  54   if (subtractT0)
  55     timeZeroTOF = event->GetT0();
  56   */
  57   Int_t nTrk=event->GetNumberOfTracks();
  58   for (Int_t iTrk=0; iTrk<nTrk; iTrk++) {
  59     AliESDtrack *track=event->GetTrack(iTrk);
  60     MakeTPCPID(track);
  61     if (!TPConly) {
  62       MakeITSPID(track);
  63       MakeTOFPID(track, timeZeroTOF);
  64       //MakeHMPIDPID(track);
  65       //MakeTRDPID(track);
  66     }
  67     CombinePID(track);
  68   }
  69   return 0;
  70 }
  71 //_________________________________________________________________________
  72 Float_t AliESDpid::GetTPCsignalTunedOnData(const AliVTrack *t) const {
  73     AliESDtrack *track = (AliESDtrack *) t;
  74     Float_t dedx = track->GetTPCsignalTunedOnData();
  75
  76     if(dedx > 0) return dedx;
  77
  78     dedx = t->GetTPCsignal();
  79     track->SetTPCsignalTunedOnData(dedx);
  80     if(dedx < 20) return dedx;
  81
  82     AliPID::EParticleType type = AliPID::kPion;
  83
  84     AliMCEventHandler* eventHandler=dynamic_cast<AliMCEventHandler*>(fEventHandler);
  85     if (eventHandler) {
  86         AliMCEvent* mcEvent = eventHandler->MCEvent();
  87         if(mcEvent){
  88             Bool_t kGood = kTRUE;
  89             AliMCParticle *MCpart = (AliMCParticle *) mcEvent->GetTrack(TMath::Abs(t->GetLabel()));
  90             TParticle *part = MCpart->Particle();
  91
  92             Int_t iS = TMath::Abs(part->GetPdgCode());
  93
  94             if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kElectron)){
  95                 type = AliPID::kElectron;
  96             }
  97             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kMuon)){
  98                 type = AliPID::kMuon;
  99             }
 100             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kPion)){
 101                 type = AliPID::kPion;
 102             }
 103             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kKaon)){
 104                 type = AliPID::kKaon;
 105             }
 106             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kProton)){
 107                 type = AliPID::kProton;
 108             }
 109             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kDeuteron)){ // d
 110                 type = AliPID::kDeuteron;
 111             }
 112             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kTriton)){ // t
 113                 type = AliPID::kTriton;
 114             }
 115             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kHe3)){ // 3He
 116                 type = AliPID::kHe3;
 117             }
 118             else if(iS==AliPID::ParticleCode(AliPID::kAlpha)){ // 4He
 119                 type = AliPID::kAlpha;
 120             }
 121             else
 122                 kGood = kFALSE;
 123
 124             if(kGood){
 125         //TODO maybe introduce different dEdxSources?
 126         Double_t bethe = fTPCResponse.GetExpectedSignal(track, type, AliTPCPIDResponse::kdEdxDefault, this->UseTPCEtaCorrection());
 127         Double_t sigma = fTPCResponse.GetExpectedSigma(track, type, AliTPCPIDResponse::kdEdxDefault, this->UseTPCEtaCorrection());
 128                 dedx = gRandom->Gaus(bethe,sigma);
 129 //              if(iS == AliPID::ParticleCode(AliPID::kHe3) || iS == AliPID::ParticleCode(AliPID::kAlpha)) dedx *= 5;
 130             }
 131         }
 132     }
 133
 134     track->SetTPCsignalTunedOnData(dedx);
 135     return dedx;
 136 }
 137 //_________________________________________________________________________
 138 Float_t AliESDpid::GetTOFsignalTunedOnData(const AliVTrack *t) const {
 139     AliESDtrack *track = (AliESDtrack *) t;
 140     Double_t tofSignal = track->GetTOFsignalTunedOnData();
 141
 142     if(tofSignal <  99999) return (Float_t)tofSignal; // it has been already set
 143
 144     tofSignal = t->GetTOFsignal() + fTOFResponse.GetTailRandomValue();
 145     track->SetTOFsignalTunedOnData(tofSignal);
 146     return (Float_t)tofSignal;
 147 }
 148 //_________________________________________________________________________
 149 void AliESDpid::MakeTPCPID(AliESDtrack *track) const
 150 {
 151   //
 152   //  TPC pid using bethe-bloch and gaussian response
 153   //
 154   if ((track->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCin )==0)
 155     if ((track->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCout)==0) return;
 156
 157     Double_t mom = track->GetP();
 158     const AliExternalTrackParam *in=track->GetInnerParam();
 159     if (in) mom = in->GetP();
 160
 161     Double_t p[AliPID::kSPECIES];
 162     Double_t dedx=track->GetTPCsignal();
 163     Bool_t mismatch=kTRUE, heavy=kTRUE;
 164
 165     for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) {
 166       AliPID::EParticleType type=AliPID::EParticleType(j);
 167       Double_t bethe=fTPCResponse.GetExpectedSignal(mom,type);
 168       Double_t sigma=fTPCResponse.GetExpectedSigma(mom,track->GetTPCsignalN(),type);
 169       if (TMath::Abs(dedx-bethe) > fRange*sigma) {
 170         p[j]=TMath::Exp(-0.5*fRange*fRange)/sigma;
 171       } else {
 172         p[j]=TMath::Exp(-0.5*(dedx-bethe)*(dedx-bethe)/(sigma*sigma))/sigma;
 173         mismatch=kFALSE;
 174       }
 175
 176       // Check for particles heavier than (AliPID::kSPECIES - 1)
 177       if (dedx < (bethe + fRange*sigma)) heavy=kFALSE;
 178
 179     }
 180
 181     if (mismatch)
 182        for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) p[j]=1./AliPID::kSPECIES;
 183
 184     track->SetTPCpid(p);
 185
 186     if (heavy) track->ResetStatus(AliESDtrack::kTPCpid);
 187
 188 }
 189 //_________________________________________________________________________
 190 void AliESDpid::MakeITSPID(AliESDtrack *track) const
 191 {
 192   //
 193   // ITS PID
 194   // Two options, depending on fITSPIDmethod:
 195   //  1) Truncated mean method
 196   //  2) Likelihood, using charges measured in all 4 layers and
 197   //     Landau+gaus response functions
 198   //
 199
 200   if ((track->GetStatus()&AliESDtrack::kITSin)==0 &&
 201       (track->GetStatus()&AliESDtrack::kITSout)==0) return;
 202
 203   Double_t mom=track->GetP();
 204   if (fITSPIDmethod == kITSTruncMean) {
 205     Double_t dedx=track->GetITSsignal();
 206     Bool_t isSA=kTRUE;
 207     Double_t momITS=mom;
 208     ULong_t trStatus=track->GetStatus();
 209     if(trStatus&AliESDtrack::kTPCin) isSA=kFALSE;
 210     UChar_t clumap=track->GetITSClusterMap();
 211     Int_t nPointsForPid=0;
 212     for(Int_t i=2; i<6; i++){
 213       if(clumap&(1<<i)) ++nPointsForPid;
 214     }
 215
 216     if(nPointsForPid<3) { // track not to be used for combined PID purposes
 217       track->ResetStatus(AliESDtrack::kITSpid);
 218       return;
 219     }
 220
 221     Double_t p[10];
 222
 223     Bool_t mismatch=kTRUE, heavy=kTRUE;
 224     for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) {
 225       Double_t mass=AliPID::ParticleMass(j);//GeV/c^2
 226       Double_t bethe=fITSResponse.Bethe(momITS,mass);
 227       Double_t sigma=fITSResponse.GetResolution(bethe,nPointsForPid,isSA);
 228       if (TMath::Abs(dedx-bethe) > fRange*sigma) {
 229         p[j]=TMath::Exp(-0.5*fRange*fRange)/sigma;
 230       } else {
 231         p[j]=TMath::Exp(-0.5*(dedx-bethe)*(dedx-bethe)/(sigma*sigma))/sigma;
 232         mismatch=kFALSE;
 233       }
 234
 235       // Check for particles heavier than (AliPID::kSPECIES - 1)
 236       if (dedx < (bethe + fRange*sigma)) heavy=kFALSE;
 237
 238     }
 239
 240     if (mismatch)
 241        for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) p[j]=1./AliPID::kSPECIES;
 242
 243     track->SetITSpid(p);
 244
 245     if (heavy) track->ResetStatus(AliESDtrack::kITSpid);
 246   }
 247   else {  // Likelihood method
 248     Double_t condprobfun[AliPID::kSPECIES];
 249     Double_t qclu[4];
 250     track->GetITSdEdxSamples(qclu);
 251     fITSResponse.GetITSProbabilities(mom,qclu,condprobfun);
 252     track->SetITSpid(condprobfun);
 253   }
 254
 255 }
 256 //_________________________________________________________________________
 257 void AliESDpid::MakeTOFPID(AliESDtrack *track, Float_t /*timeZeroTOF*/) const
 258 {
 259   //
 260   //   TOF PID using gaussian response
 261   //
 262
 263   if ((track->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) return;
 264   if ((track->GetStatus()&AliESDtrack::kTIME)==0) return;
 265   if ((track->GetStatus()&AliESDtrack::kITSin)==0) return;
 266
 267   Int_t ibin = fTOFResponse.GetMomBin(track->GetP());
 268   Float_t timezero = fTOFResponse.GetT0bin(ibin);
 269
 270   Double_t time[AliPID::kSPECIES];
 271   track->GetIntegratedTimes(time);
 272
 273   Double_t sigma[AliPID::kSPECIES];
 274   for (Int_t iPart = 0; iPart < AliPID::kSPECIES; iPart++) {
 275     sigma[iPart] = fTOFResponse.GetExpectedSigma(track->GetP(),time[iPart],AliPID::ParticleMass(iPart));
 276   }
 277
 278   AliDebugGeneral("AliESDpid::MakeTOFPID",2,
 279            Form("Expected TOF signals [ps]: %f %f %f %f %f",
 280                   time[AliPID::kElectron],
 281                   time[AliPID::kMuon],
 282                   time[AliPID::kPion],
 283                   time[AliPID::kKaon],
 284                   time[AliPID::kProton]));
 285
 286   AliDebugGeneral("AliESDpid::MakeTOFPID",2,
 287            Form("Expected TOF std deviations [ps]: %f %f %f %f %f",
 288                   sigma[AliPID::kElectron],
 289                   sigma[AliPID::kMuon],
 290                   sigma[AliPID::kPion],
 291                   sigma[AliPID::kKaon],
 292                   sigma[AliPID::kProton]
 293                   ));
 294
 295   Double_t tof = track->GetTOFsignal() - timezero;
 296
 297   Double_t p[AliPID::kSPECIES];
 298 //   Bool_t mismatch = kTRUE;
 299   Bool_t heavy = kTRUE;
 300   for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) {
 301     Double_t sig = sigma[j];
 302     if (TMath::Abs(tof-time[j]) > (fRange+2)*sig) {
 303         p[j] = TMath::Exp(-0.5*(fRange+2)*(fRange+2))/sig;
 304     } else
 305       p[j] = TMath::Exp(-0.5*(tof-time[j])*(tof-time[j])/(sig*sig))/sig;
 306
 307     // Check the mismatching
 308
 309 //     Double_t mass = AliPID::ParticleMass(j);
 310 //     Double_t pm = fTOFResponse.GetMismatchProbability(track->GetP(),mass);
 311 //     if (p[j]>pm) mismatch = kFALSE;
 312
 313     // Check for particles heavier than (AliPID::kSPECIES - 1)
 314     if (tof < (time[j] + fRange*sig)) heavy=kFALSE;
 315
 316   }
 317
 318   /*
 319     if (mismatch)
 320     for (Int_t j=0; j<AliPID::kSPECIES; j++) p[j]=1./AliPID::kSPECIES;
 321   */
 322
 323   track->SetTOFpid(p);
 324
 325   if (heavy) track->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFpid);
 326
 327   // kTOFmismatch flas is not set because deprecated from 18/02/2013
 328   //  if (!CheckTOFMatching(track)) track->SetStatus(AliESDtrack::kTOFmismatch);
 329   //  else track->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFmismatch);
 330 }
 331 //_________________________________________________________________________
 332 void AliESDpid::MakeTRDPID(AliESDtrack *track) const
 333 {
 334   //
 335   // Method to recalculate the TRD PID probabilities
 336   //
 337   Double_t prob[AliPID::kSPECIES];
 338   GetComputeTRDProbability(track, AliPID::kSPECIES, prob);
 339   track->SetTRDpid(prob);
 340 }
 341 //_________________________________________________________________________
 342 void AliESDpid::CombinePID(AliESDtrack *track) const
 343 {
 344   //
 345   // Combine the information of various detectors
 346   // to determine the Particle Identification
 347   //
 348   Int_t ns=AliPID::kSPECIES;
 349   Double_t p[10]={1.,1.,1.,1.,1.,1.,1.,1.,1.,1.};
 350
 351   if (track->IsOn(AliESDtrack::kITSpid)) {
 352     Double_t d[10];
 353     track->GetITSpid(d);
 354     for (Int_t j=0; j<ns; j++) p[j]*=d[j];
 355   }
 356
 357   if (track->IsOn(AliESDtrack::kTPCpid)) {
 358     Double_t d[10];
 359     track->GetTPCpid(d);
 360     for (Int_t j=0; j<ns; j++) p[j]*=d[j];
 361   }
 362
 363   if (track->IsOn(AliESDtrack::kTRDpid)) {
 364     Double_t d[10];
 365     track->GetTRDpid(d);
 366     for (Int_t j=0; j<ns; j++) p[j]*=d[j];
 367   }
 368
 369   if (track->IsOn(AliESDtrack::kTOFpid)) {
 370     Double_t d[10];
 371     track->GetTOFpid(d);
 372     for (Int_t j=0; j<ns; j++) p[j]*=d[j];
 373   }
 374
 375   if (track->IsOn(AliESDtrack::kHMPIDpid)) {
 376     Double_t d[10];
 377     track->GetHMPIDpid(d);
 378     for (Int_t j=0; j<ns; j++) p[j]*=d[j];
 379   }
 380
 381   track->SetESDpid(p);
 382 }
 383 //_________________________________________________________________________
 384 Bool_t AliESDpid::CheckTOFMatching(AliESDtrack *track) const{
 385   //
 386   // Check pid matching of TOF with TPC as reference
 387   //
 388     Bool_t status = kFALSE;
 389
 390     Double_t exptimes[5];
 391     track->GetIntegratedTimes(exptimes);
 392
 393     Float_t p = track->P();
 394
 395     Float_t dedx = track->GetTPCsignal();
 396     Float_t time = track->GetTOFsignal() - fTOFResponse.GetStartTime(p);
 397
 398     Double_t ptpc[3];
 399     track->GetInnerPxPyPz(ptpc);
 400     Float_t momtpc=TMath::Sqrt(ptpc[0]*ptpc[0] + ptpc[1]*ptpc[1] + ptpc[2]*ptpc[2]);
 401
 402     for(Int_t i=0;i < 5;i++){
 403         AliPID::EParticleType type=AliPID::EParticleType(i);
 404
 405         Float_t resolutionTOF = fTOFResponse.GetExpectedSigma(p, exptimes[i], AliPID::ParticleMass(i));
 406         if(TMath::Abs(exptimes[i] - time) < fRange * resolutionTOF){
 407             Float_t dedxExp = fTPCResponse.GetExpectedSignal(momtpc,type);
 408             Float_t resolutionTPC = fTPCResponse.GetExpectedSigma(momtpc,track->GetTPCsignalN(),type);
 409
 410             if(TMath::Abs(dedx - dedxExp) < fRangeTOFMismatch * resolutionTPC){
 411                 status = kTRUE;
 412             }
 413         }
 414     }
 415
 416     // for nuclei
 417     Float_t resolutionTOFpr = fTOFResponse.GetExpectedSigma(p, exptimes[4], AliPID::ParticleMass(4));
 418     if(!status && (exptimes[4] + fRange*resolutionTOFpr < time)) status = kTRUE;
 419
 420
 421     return status;
 422 }
 423
 424 //_________________________________________________________________________
 425 Float_t AliESDpid::GetSignalDeltaTOFold(const AliVParticle *track, AliPID::EParticleType type, Bool_t ratio/*=kFALSE*/) const
 426 {
 427   //
 428   // TOF signal - expected
 429   //
 430   AliVTrack *vtrack=(AliVTrack*)track;
 431
 432   const Double_t expTime = fTOFResponse.GetExpectedSignal(vtrack,type);
 433   Double_t tofTime = 99999;
 434   if (fTuneMConData && ((fTuneMConDataMask & kDetTOF) == kDetTOF) ) tofTime = (Double_t)this->GetTOFsignalTunedOnData((AliVTrack*)vtrack);
 435   else tofTime=vtrack->GetTOFsignal();
 436   tofTime = tofTime  - fTOFResponse.GetStartTime(vtrack->P());
 437   Double_t delta=-9999.;
 438
 439   if (!ratio) delta=tofTime-expTime;
 440   else if (expTime>1.e-20) delta=tofTime/expTime;
 441
 442   return delta;
 443 }
 444
 445 //_________________________________________________________________________
 446 Float_t AliESDpid::GetNumberOfSigmasTOFold(const AliVParticle *track, AliPID::EParticleType type) const
 447 {
 448   //
 449   // Number of sigma implementation for the TOF
 450   //
 451
 452   AliVTrack *vtrack=(AliVTrack*)track;
 453   Double_t tofTime = 99999;
 454   if (fTuneMConData && ((fTuneMConDataMask & kDetTOF) == kDetTOF) ) tofTime = (Double_t)this->GetTOFsignalTunedOnData((AliVTrack*)vtrack);
 455   else tofTime=vtrack->GetTOFsignal();
 456
 457   Double_t expTime = fTOFResponse.GetExpectedSignal(vtrack,type);
 458   return (tofTime - fTOFResponse.GetStartTime(vtrack->P()) - expTime)/fTOFResponse.GetExpectedSigma(vtrack->P(),expTime,AliPID::ParticleMassZ(type));
 459 }