TRD/AliTRDpidUtil.cxx

   1 /***********************************************************************************************************
   2  *                                                                                                         *
   3  * Helper class for TRD PID efficiency calculation Calculation of the hadron efficiency depenedent on      *
   4  * momentum and of the errors implemented in function CalculatePionEff. The pion efficiency is based on a  *
   5  * predefined electron efficiency. The default is 90%. To change the, one has to call the function         *
   6  * SetElectronEfficiency.                                                                                  *
   7  * Other Helper functions decide based on 90% electron efficiency whether a certain track is accepted      *
   8  * as Electron Track. The reference data is stored in the TRD OCDB.                                        *
   9  *                                                                                                         *
  10  ***********************************************************************************************************/
  11 #include "TObject.h"
  12 #include "TObjArray.h"
  13 #include "TMath.h"
  14 #include "TF1.h"
  15 #include "TH1F.h"
  16 #include "TGraph.h"
  17 #include "TGraphErrors.h"
  18 #include "TPDGCode.h"
  19
  20 #include "AliLog.h"
  21 #include "Cal/AliTRDCalPID.h"
  22 #include "AliCDBManager.h"
  23 #include "AliCDBEntry.h"
  24 #include "AliESDtrack.h"
  25 #include "AliPID.h"
  26 #include "AliTRDpidUtil.h"
  27
  28 ClassImp(AliTRDpidUtil)
  29
  30
  31 Float_t AliTRDpidUtil::fgEleEffi = 0.9;
  32
  33 //________________________________________________________________________
  34 AliTRDpidUtil::AliTRDpidUtil()
  35   : TObject()
  36   ,fCalcEleEffi(0.)
  37   ,fPionEffi(-1.)
  38   ,fError(-1.)
  39   ,fThreshold(-1.)
  40 {
  41   //
  42   // Default constructor
  43   //
  44 }
  45
  46 //________________________________________________________________________
  47 Bool_t  AliTRDpidUtil::CalculatePionEffi(TH1* histo1, TH1* histo2)
  48 // Double_t  AliTRDpidUtil::GetError()
  49 {
  50   //
  51   // Calculates the pion efficiency
  52   //
  53
  54   histo1 -> SetLineColor(kRed);
  55   histo2 -> SetLineColor(kBlue);
  56   if(!histo1->GetEntries() || !histo2 -> GetEntries()){
  57     AliError("Probability histos empty !");
  58     return kFALSE;
  59   }
  60   if(histo1->GetNbinsX() != histo2->GetNbinsX()){
  61     AliError(Form("Electron probability discretized differently from pions [%d %d] !", histo1->GetNbinsX(), histo2->GetNbinsX()));
  62     return kFALSE;
  63   }
  64   histo1 -> Scale(1./histo1->GetEntries());
  65   histo2 -> Scale(1./histo2->GetEntries());
  66
  67   // array of the integrated sum in each bin
  68   Double_t sumElecE[kBins+2], sumPionsE[kBins+2];
  69   memset(sumElecE, 0, (kBins+2)*sizeof(Double_t));
  70   memset(sumPionsE, 0, (kBins+2)*sizeof(Double_t));
  71
  72   Int_t nbinE(histo1->GetNbinsX()),
  73         abinE(nbinE),
  74         bbinE(nbinE),
  75         cbinE(-1);
  76   // calculate electron efficiency for each bin
  77   // and also integral distribution
  78   for(Bool_t bFirst(kTRUE); abinE--;){
  79     sumElecE[abinE] = sumElecE[abinE+1] + histo1->GetBinContent(abinE+1);
  80     if((sumElecE[abinE] >= fgEleEffi) && bFirst){
  81       cbinE = abinE;
  82       fCalcEleEffi = sumElecE[cbinE];
  83       bFirst = kFALSE;
  84     }
  85   }
  86   fThreshold = histo1->GetBinCenter(cbinE);
  87
  88   // calculate pion efficiency of each bin
  89   // and also integral distribution
  90   for (;bbinE--;){
  91     sumPionsE[bbinE] = sumPionsE[bbinE+1] + histo2->GetBinContent(bbinE+1);
  92     if(bbinE == cbinE) fPionEffi = sumPionsE[cbinE];
  93   }
  94
  95
  96   // pion efficiency vs electron efficiency
  97   TGraph gEffis(nbinE, sumElecE, sumPionsE);
  98
  99   // use fit function to get derivate of the TGraph for error calculation
 100   TF1 f1("f1","[0]*x*x+[1]*x+[2]", fgEleEffi-.05, fgEleEffi+.05);
 101   gEffis.Fit(&f1, "Q", "", fgEleEffi-.05, fgEleEffi+.05);
 102
 103   // return the error of the pion efficiency
 104   if(((1.-fPionEffi) < 0) || ((1.-fCalcEleEffi) < 0)){
 105     AliError(" EleEffi or PioEffi > 1. Error can not be calculated. Please increase statistics or check your simulation!");
 106     return kFALSE;
 107   }
 108   fError = sqrt(((1/histo2 -> GetEntries())*fPionEffi*(1-fPionEffi))+((f1.Derivative(fgEleEffi))*(f1.Derivative(fgEleEffi))*(1/histo1 -> GetEntries())*fCalcEleEffi*(1-fCalcEleEffi)));
 109
 110   AliDebug(2, Form("Pion Effi at [%f] : [%f +/- %f], Threshold[%f]", fCalcEleEffi, fPionEffi, fError, fThreshold));
 111   AliDebug(2, Form("Derivative at %4.2f : %f\n", fgEleEffi, f1.Derivative(fgEleEffi)));
 112   return kTRUE;
 113 }
 114
 115
 116 //__________________________________________________________________________
 117 Int_t AliTRDpidUtil::GetMomentumBin(Double_t p)
 118 {
 119   //
 120   // returns the momentum bin for a given momentum
 121   //
 122
 123   Int_t pBin1 = -1;                                    // check bin1
 124   Int_t pBin2 = -1;                                    // check bin2
 125
 126   if(p < 0) return -1;                                 // return -1 if momentum < 0
 127   if(p < AliTRDCalPID::GetMomentum(0)) return 0;                                      // smallest momentum bin
 128   if(p >= AliTRDCalPID::GetMomentum(AliTRDCalPID::kNMom-1)) return AliTRDCalPID::kNMom-1; // largest momentum bin
 129
 130
 131   // calculate momentum bin for non extremal momenta
 132   for(Int_t iMomBin = 1; iMomBin < AliTRDCalPID::kNMom; iMomBin++){
 133     if(p < AliTRDCalPID::GetMomentum(iMomBin)){
 134       pBin1 = iMomBin - 1;
 135       pBin2 = iMomBin;
 136     }
 137     else
 138       continue;
 139
 140     if(p - AliTRDCalPID::GetMomentum(pBin1) >= AliTRDCalPID::GetMomentum(pBin2) - p){
 141        return pBin2;
 142     }
 143     else{
 144       return pBin1;
 145     }
 146   }
 147
 148   return -1;
 149 }
 150
 151
 152 //__________________________________________________________________________
 153 Bool_t AliTRDpidUtil::IsElectron(const AliESDtrack *track, ETRDPIDMethod method){
 154   //
 155   // Do PID decision for the TRD based on 90% Electron efficiency threshold
 156   //
 157   // Author: Markus Fasel (M.Fasel@gsi.de)
 158   //
 159   if(method == kESD) method = kNN;
 160   TString histname[2] = {"fHistThreshLQ", "fHistThreshNN"};
 161   AliCDBManager *cdb = AliCDBManager::Instance();
 162   AliCDBEntry *cdbThresholds = cdb->Get("TRD/Calib/PIDThresholds");
 163   TObjArray *histos = dynamic_cast<TObjArray *>(cdbThresholds->GetObject());
 164   TH1 * thresholdHist = dynamic_cast<TH1F *>(histos->FindObject(histname[method].Data()));
 165   Double_t threshold = thresholdHist->GetBinContent(GetMomentumBin(track->P()) + 1);
 166
 167   // Do Decision
 168   Double_t pid_probs[5];
 169   track->GetTRDpid(pid_probs);
 170   if(pid_probs[AliPID::kElectron] >= threshold) return kTRUE;
 171   return kFALSE;
 172 }
 173
 174 //__________________________________________________________________________
 175 Double_t AliTRDpidUtil::GetSystematicError(const AliESDtrack *track, ETRDPIDMethod method){
 176   //
 177   // Returns the pion efficiency at 90% electron efficiency from the OCDB
 178   //
 179   // Author: Markus Fasel (M.Fasel@gsi.de)
 180   //
 181   if(method == kESD) method = kNN;
 182   TString histname[2] = {"fHistPionEffLQ", "fHistPionEffNN"};
 183   AliCDBManager *cdb = AliCDBManager::Instance();
 184   AliCDBEntry *cdbThresholds = cdb->Get("TRD/Calib/PIDThresholds");
 185   TObjArray *histos = dynamic_cast<TObjArray *>(cdbThresholds->GetObject());
 186   TH1 * thresholdHist = dynamic_cast<TH1F *>(histos->FindObject(histname[method].Data()));
 187   return thresholdHist->GetBinContent(GetMomentumBin(track->P()) + 1);
 188 }
 189
 190 //________________________________________________________________________
 191 Int_t AliTRDpidUtil::Pdg2Pid(Int_t pdg){
 192   //
 193   // Private Helper function to get the paticle species (ALICE notation)
 194   // from the Pdg code
 195   //
 196   Int_t species;
 197   switch(TMath::Abs(pdg)){
 198   case kElectron:
 199     species = AliPID::kElectron;
 200     break;
 201   case kMuonMinus:
 202     species = AliPID::kMuon;
 203     break;
 204   case kPiPlus:
 205     species = AliPID::kPion;
 206     break;
 207   case kKPlus:
 208     species = AliPID::kKaon;
 209     break;
 210   case kProton:
 211     species = AliPID::kProton;
 212     break;
 213   default:
 214     species = -1;
 215   }
 216   return species;
 217 }
 218