ZDC/AliZDCDigitizer.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 //                                                                           //
  20 //                      ZDC digitizer class                                  //
  21 //                                                                           //
  22 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  23
  24 #include <stdlib.h>
  25
  26 // --- ROOT system
  27 #include <TTree.h>
  28 #include <TFile.h>
  29 #include <TNtuple.h>
  30 #include <TRandom.h>
  31
  32 // --- AliRoot header files
  33 #include "AliLog.h"
  34 #include "AliRun.h"
  35 #include "AliHeader.h"
  36 #include "AliGenHijingEventHeader.h"
  37 #include "AliRunDigitizer.h"
  38 #include "AliRunLoader.h"
  39 #include "AliCDBManager.h"
  40 #include "AliCDBEntry.h"
  41 #include "AliZDCSDigit.h"
  42 #include "AliZDCDigit.h"
  43 #include "AliZDCFragment.h"
  44 #include "AliZDCDigitizer.h"
  45
  46 class AliCDBStorage;
  47 class AliZDCCalibData;
  48
  49 ClassImp(AliZDCDigitizer)
  50
  51
  52 //____________________________________________________________________________
  53 AliZDCDigitizer::AliZDCDigitizer()
  54 {
  55 // Default constructor
  56
  57 }
  58
  59 //____________________________________________________________________________
  60 AliZDCDigitizer::AliZDCDigitizer(AliRunDigitizer* manager):
  61   AliDigitizer(manager)
  62 {
  63   fIsCalibration=0; //By default the simulation doesn't create calib. data
  64 //  fIsCalibration=1; //To create calib. data
  65   // Get calibration data
  66   fCalibData = GetCalibData();
  67   if(fIsCalibration!=0) printf("\n\t AliZDCDigitizer -> Creating calibration data (pedestals)\n");
  68
  69 }
  70
  71 //____________________________________________________________________________
  72 AliZDCDigitizer::~AliZDCDigitizer()
  73 {
  74 // Destructor
  75
  76 }
  77
  78
  79 //____________________________________________________________________________
  80 AliZDCDigitizer::AliZDCDigitizer(const AliZDCDigitizer &digitizer):
  81   AliDigitizer()
  82 {
  83   // Copy constructor
  84
  85   for(Int_t i=0; i<6; i++){
  86      for(Int_t j=0; j<5; j++){
  87         fPMGain[i][j]   = digitizer.fPMGain[i][j];
  88      }
  89   }
  90   for(Int_t i=0; i<2; i++) fADCRes[i] = digitizer.fADCRes[i];
  91   fIsCalibration = digitizer.fIsCalibration;
  92   fCalibData = digitizer.fCalibData;
  93
  94 }
  95
  96 //____________________________________________________________________________
  97 Bool_t AliZDCDigitizer::Init()
  98 {
  99   // Initialize the digitizer
 100   // NB -> PM gain vs. HV & ADC resolutions will move to DCDB ***************
 101    for(Int_t j = 0; j < 5; j++){
 102      fPMGain[0][j] = 50000.;
 103      fPMGain[1][j] = 100000.;
 104      fPMGain[2][j] = 100000.;
 105      fPMGain[3][j] = 50000.;
 106      fPMGain[4][j] = 100000.;
 107      fPMGain[5][j] = 100000.;
 108    }
 109    // ADC Caen V965
 110   fADCRes[0] = 0.0000008; // ADC Resolution high gain: 200 fC/adcCh
 111   fADCRes[1] = 0.0000064; // ADC Resolution low gain:  25  fC/adcCh
 112
 113   return kTRUE;
 114 }
 115
 116 //____________________________________________________________________________
 117 void AliZDCDigitizer::Exec(Option_t* /*option*/)
 118 {
 119   // Execute digitization
 120
 121   // ------------------------------------------------------------
 122   // !!! 2nd ZDC set added
 123   // *** 1st 3 arrays are digits from REAL (simulated) hits
 124   // *** last 2 are copied from simulated digits
 125   // --- pm[0][...] = light in ZN right  [C, Q1, Q2, Q3, Q4]
 126   // --- pm[1][...] = light in ZP right [C, Q1, Q2, Q3, Q4]
 127   // --- pm[2][...] = light in ZEM [x, 1, 2, x, x]
 128   // --- pm[3][...] = light in ZN left [C, Q1, Q2, Q3, Q4] ->NEW!
 129   // --- pm[4][...] = light in ZP left [C, Q1, Q2, Q3, Q4] ->NEW!
 130   // ------------------------------------------------------------
 131   Float_t pm[5][5];
 132   for(Int_t iSector1=0; iSector1<5; iSector1++)
 133     for(Int_t iSector2=0; iSector2<5; iSector2++){
 134       pm[iSector1][iSector2] = 0;
 135     }
 136
 137   // ------------------------------------------------------------
 138   // ### Out of time ADC added (22 channels)
 139   // --- same codification as for signal PTMs (see above)
 140   // ------------------------------------------------------------
 141   Float_t pmoot[5][5];
 142   for(Int_t iSector1=0; iSector1<5; iSector1++)
 143     for(Int_t iSector2=0; iSector2<5; iSector2++){
 144       pmoot[iSector1][iSector2] = 0;
 145     }
 146
 147   // impact parameter and number of spectators
 148   Float_t impPar = -1;
 149   Int_t specN = 0;
 150   Int_t specP = 0;
 151
 152   // loop over input streams
 153   for(Int_t iInput = 0; iInput<fManager->GetNinputs(); iInput++){
 154
 155     // get run loader and ZDC loader
 156     AliRunLoader* runLoader =
 157       AliRunLoader::GetRunLoader(fManager->GetInputFolderName(iInput));
 158     AliLoader* loader = runLoader->GetLoader("ZDCLoader");
 159     if(!loader) continue;
 160
 161     // load sdigits
 162     loader->LoadSDigits();
 163     TTree* treeS = loader->TreeS();
 164     if(!treeS) continue;
 165     AliZDCSDigit sdigit;
 166     AliZDCSDigit* psdigit = &sdigit;
 167     treeS->SetBranchAddress("ZDC", &psdigit);
 168
 169     // loop over sdigits
 170     for(Int_t iSDigit=0; iSDigit<treeS->GetEntries(); iSDigit++){
 171       treeS->GetEntry(iSDigit);
 172       //
 173       if(!psdigit) continue;
 174       if((sdigit.GetSector(1) < 0) || (sdigit.GetSector(1) > 4)){
 175         AliError(Form("\nsector[0] = %d, sector[1] = %d\n",
 176                       sdigit.GetSector(0), sdigit.GetSector(1)));
 177         continue;
 178       }
 179       //
 180       pm[(sdigit.GetSector(0))-1][sdigit.GetSector(1)] += sdigit.GetLightPM();
 181       /*printf("\n\t Detector %d, Tower %d -> pm[%d][%d] = %.0f \n",
 182           sdigit.GetSector(0), sdigit.GetSector(1),sdigit.GetSector(0)-1,
 183           sdigit.GetSector(1), pm[sdigit.GetSector(0)-1][sdigit.GetSector(1)]); // Chiara debugging!
 184       */
 185     }
 186
 187     loader->UnloadSDigits();
 188
 189     // get the impact parameter and the number of spectators in case of hijing
 190     if(!runLoader->GetAliRun()) runLoader->LoadgAlice();
 191     AliHeader* header = runLoader->GetAliRun()->GetHeader();
 192     if(!header) continue;
 193     AliGenEventHeader* genHeader = header->GenEventHeader();
 194     if(!genHeader) continue;
 195     if(!genHeader->InheritsFrom(AliGenHijingEventHeader::Class())) continue;
 196     impPar = ((AliGenHijingEventHeader*) genHeader)->ImpactParameter();
 197     //
 198     specN = ((AliGenHijingEventHeader*) genHeader)->ProjSpectatorsn();
 199     specP = ((AliGenHijingEventHeader*) genHeader)->ProjSpectatorsp();
 200     AliDebug(2, Form("\n AliZDCDigitizer -> b = %f fm, Nspecn = %d, Nspecp = %d\n",
 201                      impPar, specN, specP));
 202     printf("\n\t AliZDCDigitizer -> b = %f fm, # generated spectator n = %d,"
 203     " # generated spectator p = %d\n", impPar, specN, specP);
 204   }
 205
 206   // add spectators
 207   if(impPar >= 0) {
 208     Int_t freeSpecN, freeSpecP;
 209     Fragmentation(impPar, specN, specP, freeSpecN, freeSpecP);
 210     printf("\n\t AliZDCDigitizer -> Adding signal for %d free spectator n\n",freeSpecN);
 211     SpectatorSignal(1, freeSpecN, pm);
 212     printf("\t AliZDCDigitizer -> Adding signal for %d free spectator p\n\n",freeSpecP);
 213     SpectatorSignal(2, freeSpecP, pm);
 214   }
 215
 216
 217   // get the output run loader and loader
 218   AliRunLoader* runLoader =
 219     AliRunLoader::GetRunLoader(fManager->GetOutputFolderName());
 220   AliLoader* loader = runLoader->GetLoader("ZDCLoader");
 221   if(!loader) {
 222     AliError("no ZDC loader found");
 223     return;
 224   }
 225
 226   // create the output tree
 227   const char* mode = "update";
 228   if(runLoader->GetEventNumber() == 0) mode = "recreate";
 229   loader->LoadDigits(mode);
 230   loader->MakeTree("D");
 231   TTree* treeD = loader->TreeD();
 232   AliZDCDigit digit;
 233   AliZDCDigit* pdigit = &digit;
 234   const Int_t kBufferSize = 4000;
 235   treeD->Branch("ZDC", "AliZDCDigit", &pdigit, kBufferSize);
 236
 237   // Create digits
 238   Int_t sector[2], sectorL[2];
 239   Int_t digi[2], digiL[2], digioot[2];
 240   for(sector[0]=1; sector[0]<=3; sector[0]++){
 241     for(sector[1]=0; sector[1]<5; sector[1]++){
 242         if((sector[0]==3) && ((sector[1]<1) || (sector[1]>2))) continue;
 243         for(Int_t res=0; res<2; res++){
 244            digi[res] = Phe2ADCch(sector[0], sector[1], pm[sector[0]-1][sector[1]], res)
 245                     + Pedestal(sector[0], sector[1], res);
 246         }
 247         /*printf("\t DIGIT added -> det = %d, quad = %d - digi[0,1] = [%d, %d]\n",
 248              sector[0], sector[1], digi[0], digi[1]); // Chiara debugging!
 249         */
 250         //
 251         new(pdigit) AliZDCDigit(sector, digi);
 252         treeD->Fill();
 253         //
 254         // --- Adding digits for 2nd ZDC set (left side w.r.t. IP) ---
 255         // --- they are copied from right ZDC digits
 256         if(sector[0]==1 || sector[0]==2){
 257            sectorL[0] = sector[0]+3;
 258            sectorL[1] = sector[1];
 259            for(Int_t res=0; res<2; res++){
 260              digiL[res] = Phe2ADCch(sectorL[0], sectorL[1], pm[sector[0]-1][sector[1]], res)
 261                     + Pedestal(sectorL[0], sectorL[1], res);
 262            }
 263            /*printf("\t DIGIT added -> det = %d, quad = %d - digi[0,1] = [%d, %d]\n",
 264                  sectorL[0], sectorL[1], digiL[0], digiL[1]); // Chiara debugging!
 265            */
 266            //
 267            new(pdigit) AliZDCDigit(sectorL, digiL);
 268            treeD->Fill();
 269         }
 270     }
 271   } // Loop over detector
 272   // Adding in-time digits for 2 reference PTM signals (after signal ch.)
 273   // (for the moment the ref. signal is completely invented assuming a PMgain of 5*10^4!)
 274   Int_t sectorRef[2];
 275   sectorRef[1] = 5;
 276   Int_t sigRef[2];
 277   if(fIsCalibration==0) {sigRef[0]=100;  sigRef[1]=800;}
 278   else {sigRef[0]=0;  sigRef[1]=0;}
 279   //
 280   for(Int_t iref=0; iref<2; iref++){
 281      sectorRef[0] = 3*iref+1;
 282      for(Int_t res=0; res<2; res++){
 283        sigRef[res] += Pedestal(sectorRef[0], sectorRef[1], res);
 284      }
 285      /*printf("\t RefDigit added -> det = %d, quad = %d - digi[0,1] = [%d, %d]\n",
 286          sectorRef[0], sectorRef[1], sigRef[0], sigRef[1]); // Chiara debugging!
 287      */
 288      new(pdigit) AliZDCDigit(sectorRef, sigRef);
 289      treeD->Fill();
 290   }
 291   //
 292   // --- Adding digits for out-of-time channels after signal digits
 293   for(sector[0]=1; sector[0]<=3; sector[0]++){
 294     for(sector[1]=0; sector[1]<5; sector[1]++){
 295         if((sector[0]==3) && ((sector[1]<1) || (sector[1]>2))) continue;
 296         for(Int_t res=0; res<2; res++){
 297            digioot[res] = Pedestal(sector[0], sector[1], res); // out-of-time ADCs
 298         }
 299         /*printf("\t DIGIToot added -> det = %d, quad = %d - digi[0,1] = [%d, %d]\n",
 300              sector[0], sector[1], digioot[0], digioot[1]); // Chiara debugging!
 301         */
 302         //
 303         new(pdigit) AliZDCDigit(sector, digioot);
 304         treeD->Fill();
 305         //
 306         if(sector[0]==1 || sector[0]==2){
 307            sectorL[0] = sector[0]+3;
 308            sectorL[1] = sector[1];
 309            for(Int_t res=0; res<2; res++){
 310              digioot[res] = Pedestal(sectorL[0], sectorL[1], res); // out-of-time ADCs
 311            }
 312            /*printf("\t DIGIToot added -> det = %d, quad = %d - digi[0,1] = [%d, %d]\n",
 313                  sectorL[0], sectorL[1], digioot[0], digioot[1]); // Chiara debugging!
 314            */
 315            //
 316            new(pdigit) AliZDCDigit(sectorL, digioot);
 317            treeD->Fill();
 318         }
 319         //
 320     }
 321   }
 322   // Adding out-of-time digits for 2 reference PTM signals (after out-of-time ch.)
 323   Int_t sigRefoot[2];
 324   for(Int_t iref=0; iref<2; iref++){
 325      sectorRef[0] = 3*iref+1;
 326      for(Int_t res=0; res<2; res++){
 327        sigRefoot[res] = Pedestal(sectorRef[0], sectorRef[1], res);
 328      }
 329      /*printf("\t RefDigitoot added -> det = %d, quad = %d - digi[0,1] = [%d, %d]\n",
 330          sectorRef[0], sectorRef[1], sigRefoot[0], sigRefoot[1]); // Chiara debugging!
 331      */
 332      new(pdigit) AliZDCDigit(sectorRef, sigRefoot);
 333      treeD->Fill();
 334
 335   }
 336   //printf("\t AliZDCDigitizer -> TreeD has %d entries\n",(Int_t) treeD->GetEntries());
 337
 338   // write the output tree
 339   loader->WriteDigits("OVERWRITE");
 340   loader->UnloadDigits();
 341 }
 342
 343
 344 //_____________________________________________________________________________
 345 void AliZDCDigitizer::Fragmentation(Float_t impPar, Int_t specN, Int_t specP,
 346                                     Int_t &freeSpecN, Int_t &freeSpecP) const
 347 {
 348 // simulate fragmentation of spectators
 349
 350   Int_t zz[100], nn[100];
 351   AliZDCFragment frag(impPar);
 352   for(Int_t j=0; j<=99; j++){
 353      zz[j] =0;
 354      nn[j] =0;
 355   }
 356
 357   // Fragments generation
 358   Int_t nAlpha;
 359   frag.GenerateIMF(zz, nAlpha);
 360
 361   // Attach neutrons
 362   Int_t ztot=0;
 363   Int_t ntot=0;
 364   frag.AttachNeutrons(zz, nn, ztot, ntot);
 365   freeSpecN = specN-ntot-2*nAlpha;
 366   freeSpecP = specP-ztot-2*nAlpha;
 367   // Removing deuterons
 368   Int_t ndeu = (Int_t) (frag.DeuteronNumber());
 369   freeSpecN -= ndeu;
 370   //
 371   if(freeSpecN<0) freeSpecN=0;
 372   if(freeSpecP<0) freeSpecP=0;
 373   AliDebug(2, Form("FreeSpn = %d, FreeSpp = %d", freeSpecN, freeSpecP));
 374 }
 375
 376 //_____________________________________________________________________________
 377 void AliZDCDigitizer::SpectatorSignal(Int_t SpecType, Int_t numEvents,
 378                                       Float_t pm[3][5]) const
 379 {
 380 // add signal of the spectators
 381
 382   TFile* file = NULL;
 383   if(SpecType == 1) {           // --- Signal for spectator neutrons
 384     file = TFile::Open("$ALICE_ROOT/ZDC/ZNsignalntu.root");
 385   } else if(SpecType == 2) {    // --- Signal for spectator protons
 386     file = TFile::Open("$ALICE_ROOT/ZDC/ZPsignalntu.root");
 387   }
 388   if(!file || !file->IsOpen()) {
 389     AliError("Opening of file failed");
 390     return;
 391   }
 392
 393   TNtuple* zdcSignal = (TNtuple*) file->Get("ZDCSignal");
 394   Int_t nentries = (Int_t) zdcSignal->GetEntries();
 395
 396   Float_t *entry, hitsSpec[7];
 397   Int_t pl, i, j, k, iev=0, rnd[125], volume[2];
 398   for(pl=0;pl<125;pl++) rnd[pl] = 0;
 399   if(numEvents > 125) {
 400     AliWarning(Form("numEvents (%d) is larger than 125", numEvents));
 401     numEvents = 125;
 402   }
 403   for(pl=0;pl<numEvents;pl++){
 404      rnd[pl] = (Int_t) (9999*gRandom->Rndm());
 405      if(rnd[pl] >= 9999) rnd[pl] = 9998;
 406      //printf(" rnd[%d] = %d\n",pl,rnd[pl]);
 407   }
 408   // Sorting vector in ascending order with C function QSORT
 409   qsort((void*)rnd,numEvents,sizeof(Int_t),comp);
 410   do{
 411      for(i=0; i<nentries; i++){
 412         zdcSignal->GetEvent(i);
 413         entry = zdcSignal->GetArgs();
 414         if(entry[0] == rnd[iev]){
 415           for(k=0; k<2; k++) volume[k] = (Int_t) entry[k+1];
 416           for(j=0; j<7; j++) hitsSpec[j] = entry[j+3];
 417           //
 418           Float_t lightQ = hitsSpec[4];
 419           Float_t lightC = hitsSpec[5];
 420           AliDebug(3, Form("SpectatorSignal -> vol = (%d, %d), lightQ = %.0f, lightC = %.0f",
 421                            volume[0], volume[1], lightQ, lightC));
 422           //printf("\n   Volume = (%d, %d), lightQ = %.0f, lightC = %.0f",
 423           //                 volume[0], volume[1], lightQ, lightC);
 424           if(volume[0] < 3) {  // ZN or ZP
 425             pm[volume[0]-1][0] += lightC;
 426             pm[volume[0]-1][volume[1]] += lightQ;
 427             //printf("\n   pm[%d][0] = %.0f, pm[%d][%d] = %.0f\n",(volume[0]-1),pm[volume[0]-1][0],
 428             //  (volume[0]-1),volume[1],pm[volume[0]-1][volume[1]]);
 429           }
 430           else {
 431             if(volume[1] == 1) pm[2][1] += lightC; // ZEM 1
 432             else                pm[2][2] += lightQ; // ZEM 2
 433             //printf("\n   pm[2][1] = %.0f, pm[2][2] = %.0f\n",pm[2][1],pm[2][2]);
 434           }
 435         }
 436         else if(entry[0] > rnd[iev]){
 437           iev++;
 438           continue;
 439         }
 440      }
 441   }while(iev<numEvents);
 442
 443   file->Close();
 444   delete file;
 445 }
 446
 447
 448 //_____________________________________________________________________________
 449 Int_t AliZDCDigitizer::Phe2ADCch(Int_t Det, Int_t Quad, Float_t Light,
 450                                  Int_t Res) const
 451 {
 452   // Evaluation of the ADC channel corresponding to the light yield Light
 453   Int_t vADCch = (Int_t) (Light * fPMGain[Det-1][Quad] * fADCRes[Res]);
 454   //printf("\t Phe2ADCch -> det %d quad %d - phe %.0f  ADC %d\n", Det,Quad,Light,ADCch);
 455
 456   return vADCch;
 457 }
 458
 459 //_____________________________________________________________________________
 460 Int_t AliZDCDigitizer::Pedestal(Int_t Det, Int_t Quad, Int_t Res) const
 461 {
 462   // Returns a pedestal for detector det, PM quad, channel with res.
 463   //
 464   Float_t PedValue;
 465
 466   // Normal run
 467   if(fIsCalibration == 0){
 468     Float_t meanPed, Pedwidth;
 469     Int_t index=0;
 470     if(Quad!=5){
 471       if(Det==1 || Det==2)      index = 10*(Det-1)+Quad+5*Res;   // ZN1, ZP1
 472       else if(Det==3)           index = 10*(Det-1)+(Quad-1)+Res; // ZEM
 473       else if(Det==4 || Det==5) index = 10*(Det-2)+Quad+5*Res+4; // ZN2, ZP2
 474     }
 475     else index = 10*(Quad-1)+(Det-1)*1/3+2*Res+4; // Reference PMs
 476     //
 477     meanPed = fCalibData->GetMeanPed(index);
 478     Pedwidth = fCalibData->GetMeanPedWidth(index);
 479     PedValue = gRandom->Gaus(meanPed,Pedwidth);
 480     //
 481     /*printf("\t Pedestal -> det = %d, quad = %d, res = %d - Ped[%d] = %d\n",
 482         Det, Quad, Res, index,(Int_t) PedValue); // Chiara debugging!
 483     */
 484   }
 485   // To create calibration object
 486   else{
 487     if(Res == 0) PedValue = gRandom->Gaus((35.+10.*gRandom->Rndm()),(0.5+0.2*gRandom->Rndm())); //High gain
 488     else  PedValue = gRandom->Gaus((250.+100.*gRandom->Rndm()),(3.5+2.*gRandom->Rndm())); //Low gain
 489   }
 490
 491   return (Int_t) PedValue;
 492 }
 493
 494 //_____________________________________________________________________________
 495 AliCDBStorage* AliZDCDigitizer::SetStorage(const char *uri)
 496 {
 497
 498   Bool_t deleteManager = kFALSE;
 499
 500   AliCDBManager *manager = AliCDBManager::Instance();
 501   AliCDBStorage *defstorage = manager->GetDefaultStorage();
 502
 503   if(!defstorage || !(defstorage->Contains("ZDC"))){
 504      AliWarning("No default storage set or default storage doesn't contain ZDC!");
 505      manager->SetDefaultStorage(uri);
 506      deleteManager = kTRUE;
 507   }
 508
 509   AliCDBStorage *storage = manager->GetDefaultStorage();
 510
 511   if(deleteManager){
 512     AliCDBManager::Instance()->UnsetDefaultStorage();
 513     defstorage = 0;   // the storage is killed by AliCDBManager::Instance()->Destroy()
 514   }
 515
 516   return storage;
 517 }
 518
 519 //_____________________________________________________________________________
 520 AliZDCCalibData* AliZDCDigitizer::GetCalibData() const
 521 {
 522
 523   // Getting calibration object for ZDC set
 524
 525   AliCDBEntry  *entry = AliCDBManager::Instance()->Get("ZDC/Calib/Data");
 526   if(!entry) AliFatal("No calibration data loaded!");
 527
 528   AliZDCCalibData *calibdata = dynamic_cast<AliZDCCalibData*>  (entry->GetObject());
 529   if(!calibdata)  AliFatal("Wrong calibration object in calibration  file!");
 530
 531   return calibdata;
 532 }
 533