EMCAL/AliEMCALRawUtils.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 //  Utility Class for handling Raw data
  20 //  Does all transitions from Digits to Raw and vice versa,
  21 //  for simu and reconstruction
  22 //
  23 //  Note: the current version is still simplified. Only
  24 //    one raw signal per digit is generated; either high-gain or low-gain
  25 //    Need to add concurrent high and low-gain info in the future
  26 //    No pedestal is added to the raw signal.
  27 //*-- Author: Marco van Leeuwen (LBL)
  28
  29 #include "AliEMCALRawUtils.h"
  30
  31 #include "TF1.h"
  32 #include "TGraph.h"
  33 class TSystem;
  34
  35 class AliLog;
  36 #include "AliRun.h"
  37 #include "AliRunLoader.h"
  38 class AliCaloAltroMapping;
  39 #include "AliAltroBuffer.h"
  40 #include "AliRawReader.h"
  41 #include "AliCaloRawStreamV3.h"
  42 #include "AliDAQ.h"
  43
  44 #include "AliEMCALRecParam.h"
  45 #include "AliEMCALLoader.h"
  46 #include "AliEMCALGeometry.h"
  47 class AliEMCALDigitizer;
  48 #include "AliEMCALDigit.h"
  49 #include "AliEMCAL.h"
  50 #include "AliCaloCalibPedestal.h"
  51 #include "AliCaloFastAltroFitv0.h"
  52
  53 ClassImp(AliEMCALRawUtils)
  54
  55 // Signal shape parameters
  56 Int_t    AliEMCALRawUtils::fgTimeBins = 256; // number of sampling bins of the raw RO signal (we typically use 15-50; theoretical max is 1k+)
  57 Double_t AliEMCALRawUtils::fgTimeBinWidth  = 100E-9 ; // each sample is 100 ns
  58 Double_t AliEMCALRawUtils::fgTimeTrigger = 1.5E-6 ;   // 15 time bins ~ 1.5 musec
  59
  60 // some digitization constants
  61 Int_t    AliEMCALRawUtils::fgThreshold = 1;
  62 Int_t    AliEMCALRawUtils::fgDDLPerSuperModule = 2;  // 2 ddls per SuperModule
  63 Int_t    AliEMCALRawUtils::fgPedestalValue = 32;     // pedestal value for digits2raw
  64 Double_t AliEMCALRawUtils::fgFEENoise = 3.;          // 3 ADC channels of noise (sampled)
  65
  66 AliEMCALRawUtils::AliEMCALRawUtils()
  67   : fHighLowGainFactor(0.), fOrder(0), fTau(0.), fNoiseThreshold(0),
  68     fNPedSamples(0), fGeom(0), fOption(""),
  69     fRemoveBadChannels(kTRUE),fFittingAlgorithm(0)
  70 {
  71
  72   //These are default parameters.
  73   //Can be re-set from without with setter functions
  74   //Already set in the OCDB and passed via setter in the AliEMCALReconstructor
  75   fHighLowGainFactor = 16. ;          // adjusted for a low gain range of 82 GeV (10 bits)
  76   fOrder = 2;                         // order of gamma fn
  77   fTau = 2.35;                        // in units of timebin, from CERN 2007 testbeam
  78   fNoiseThreshold = 3; // 3 ADC counts is approx. noise level
  79   fNPedSamples = 4;    // less than this value => likely pedestal samples
  80   fRemoveBadChannels = kTRUE; //Remove bad channels before fitting
  81   fFittingAlgorithm  = kFastFit;//kStandard; // Use default minuit fitter
  82
  83   //Get Mapping RCU files from the AliEMCALRecParam
  84   const TObjArray* maps = AliEMCALRecParam::GetMappings();
  85   if(!maps) AliFatal("Cannot retrieve ALTRO mappings!!");
  86
  87   for(Int_t i = 0; i < 4; i++) {
  88     fMapping[i] = (AliAltroMapping*)maps->At(i);
  89   }
  90
  91   //To make sure we match with the geometry in a simulation file,
  92   //let's try to get it first.  If not, take the default geometry
  93   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::Instance();
  94   if(!rl) AliError("Cannot find RunLoader!");
  95   if (rl->GetAliRun() && rl->GetAliRun()->GetDetector("EMCAL")) {
  96     fGeom = dynamic_cast<AliEMCAL*>(rl->GetAliRun()->GetDetector("EMCAL"))->GetGeometry();
  97   } else {
  98     AliInfo(Form("Using default geometry in raw reco"));
  99     fGeom =  AliEMCALGeometry::GetInstance(AliEMCALGeometry::GetDefaultGeometryName());
 100   }
 101
 102   if(!fGeom) AliFatal(Form("Could not get geometry!"));
 103
 104 }
 105
 106 //____________________________________________________________________________
 107 AliEMCALRawUtils::AliEMCALRawUtils(AliEMCALGeometry *pGeometry)
 108   : fHighLowGainFactor(0.), fOrder(0), fTau(0.), fNoiseThreshold(0),
 109     fNPedSamples(0), fGeom(pGeometry), fOption(""),
 110     fRemoveBadChannels(kTRUE),fFittingAlgorithm(0)
 111 {
 112   //
 113   // Initialize with the given geometry - constructor required by HLT
 114   // HLT does not use/support AliRunLoader(s) instances
 115   // This is a minimum intervention solution
 116   // Comment by MPloskon@lbl.gov
 117   //
 118
 119   //These are default parameters.
 120   //Can be re-set from without with setter functions
 121   //Already set in the OCDB and passed via setter in the AliEMCALReconstructor
 122   fHighLowGainFactor = 16. ;          // adjusted for a low gain range of 82 GeV (10 bits)
 123   fOrder = 2;                         // order of gamma fn
 124   fTau = 2.35;                        // in units of timebin, from CERN 2007 testbeam
 125   fNoiseThreshold = 3; // 3 ADC counts is approx. noise level
 126   fNPedSamples = 4;    // less than this value => likely pedestal samples
 127   fRemoveBadChannels = kTRUE; //Remove bad channels before fitting
 128   fFittingAlgorithm  = kStandard; // Use default minuit fitter
 129
 130   //Get Mapping RCU files from the AliEMCALRecParam
 131   const TObjArray* maps = AliEMCALRecParam::GetMappings();
 132   if(!maps) AliFatal("Cannot retrieve ALTRO mappings!!");
 133
 134   for(Int_t i = 0; i < 4; i++) {
 135     fMapping[i] = (AliAltroMapping*)maps->At(i);
 136   }
 137
 138   if(!fGeom) AliFatal(Form("Could not get geometry!"));
 139
 140 }
 141
 142 //____________________________________________________________________________
 143 AliEMCALRawUtils::AliEMCALRawUtils(const AliEMCALRawUtils& rawU)
 144   : TObject(),
 145     fHighLowGainFactor(rawU.fHighLowGainFactor),
 146     fOrder(rawU.fOrder),
 147     fTau(rawU.fTau),
 148     fNoiseThreshold(rawU.fNoiseThreshold),
 149     fNPedSamples(rawU.fNPedSamples),
 150     fGeom(rawU.fGeom),
 151     fOption(rawU.fOption),
 152     fRemoveBadChannels(rawU.fRemoveBadChannels),
 153     fFittingAlgorithm(rawU.fFittingAlgorithm)
 154 {
 155   //copy ctor
 156   fMapping[0] = rawU.fMapping[0];
 157   fMapping[1] = rawU.fMapping[1];
 158   fMapping[2] = rawU.fMapping[2];
 159   fMapping[3] = rawU.fMapping[3];
 160 }
 161
 162 //____________________________________________________________________________
 163 AliEMCALRawUtils& AliEMCALRawUtils::operator =(const AliEMCALRawUtils &rawU)
 164 {
 165   //assignment operator
 166
 167   if(this != &rawU) {
 168     fHighLowGainFactor = rawU.fHighLowGainFactor;
 169     fOrder = rawU.fOrder;
 170     fTau = rawU.fTau;
 171     fNoiseThreshold = rawU.fNoiseThreshold;
 172     fNPedSamples = rawU.fNPedSamples;
 173     fGeom = rawU.fGeom;
 174     fOption = rawU.fOption;
 175     fRemoveBadChannels = rawU.fRemoveBadChannels;
 176     fFittingAlgorithm  = rawU.fFittingAlgorithm;
 177     fMapping[0] = rawU.fMapping[0];
 178     fMapping[1] = rawU.fMapping[1];
 179     fMapping[2] = rawU.fMapping[2];
 180     fMapping[3] = rawU.fMapping[3];
 181   }
 182
 183   return *this;
 184
 185 }
 186
 187 //____________________________________________________________________________
 188 AliEMCALRawUtils::~AliEMCALRawUtils() {
 189   //dtor
 190
 191 }
 192
 193 //____________________________________________________________________________
 194 void AliEMCALRawUtils::Digits2Raw()
 195 {
 196   // convert digits of the current event to raw data
 197
 198   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::Instance();
 199   AliEMCALLoader *loader = dynamic_cast<AliEMCALLoader*>(rl->GetDetectorLoader("EMCAL"));
 200
 201   // get the digits
 202   loader->LoadDigits("EMCAL");
 203   loader->GetEvent();
 204   TClonesArray* digits = loader->Digits() ;
 205
 206   if (!digits) {
 207     Warning("Digits2Raw", "no digits found !");
 208     return;
 209   }
 210
 211   static const Int_t nDDL = 12*2; // 12 SM hardcoded for now. Buffers allocated dynamically, when needed, so just need an upper limit here
 212   AliAltroBuffer* buffers[nDDL];
 213   for (Int_t i=0; i < nDDL; i++)
 214     buffers[i] = 0;
 215
 216   TArrayI adcValuesLow(fgTimeBins);
 217   TArrayI adcValuesHigh(fgTimeBins);
 218
 219   // loop over digits (assume ordered digits)
 220   for (Int_t iDigit = 0; iDigit < digits->GetEntries(); iDigit++) {
 221     AliEMCALDigit* digit = dynamic_cast<AliEMCALDigit *>(digits->At(iDigit)) ;
 222     if (digit->GetAmp() < fgThreshold)
 223       continue;
 224
 225     //get cell indices
 226     Int_t nSM = 0;
 227     Int_t nIphi = 0;
 228     Int_t nIeta = 0;
 229     Int_t iphi = 0;
 230     Int_t ieta = 0;
 231     Int_t nModule = 0;
 232     fGeom->GetCellIndex(digit->GetId(), nSM, nModule, nIphi, nIeta);
 233     fGeom->GetCellPhiEtaIndexInSModule(nSM, nModule, nIphi, nIeta,iphi, ieta) ;
 234
 235     //Check which is the RCU, 0 or 1, of the cell.
 236     Int_t iRCU = -111;
 237     //RCU0
 238     if (0<=iphi&&iphi<8) iRCU=0; // first cable row
 239     else if (8<=iphi&&iphi<16 && 0<=ieta&&ieta<24) iRCU=0; // first half;
 240     //second cable row
 241     //RCU1
 242     else if(8<=iphi&&iphi<16 && 24<=ieta&&ieta<48) iRCU=1; // second half;
 243     //second cable row
 244     else if(16<=iphi&&iphi<24) iRCU=1; // third cable row
 245
 246     if (nSM%2==1) iRCU = 1 - iRCU; // swap for odd=C side, to allow us to cable both sides the same
 247
 248     if (iRCU<0)
 249       Fatal("Digits2Raw()","Non-existent RCU number: %d", iRCU);
 250
 251     //Which DDL?
 252     Int_t iDDL = fgDDLPerSuperModule* nSM + iRCU;
 253     if (iDDL >= nDDL)
 254       Fatal("Digits2Raw()","Non-existent DDL board number: %d", iDDL);
 255
 256     if (buffers[iDDL] == 0) {
 257       // open new file and write dummy header
 258       TString fileName = AliDAQ::DdlFileName("EMCAL",iDDL);
 259       //Select mapping file RCU0A, RCU0C, RCU1A, RCU1C
 260       Int_t iRCUside=iRCU+(nSM%2)*2;
 261       //iRCU=0 and even (0) SM -> RCU0A.data   0
 262       //iRCU=1 and even (0) SM -> RCU1A.data   1
 263       //iRCU=0 and odd  (1) SM -> RCU0C.data   2
 264       //iRCU=1 and odd  (1) SM -> RCU1C.data   3
 265       //cout<<" nSM "<<nSM<<"; iRCU "<<iRCU<<"; iRCUside "<<iRCUside<<endl;
 266       buffers[iDDL] = new AliAltroBuffer(fileName.Data(),fMapping[iRCUside]);
 267       buffers[iDDL]->WriteDataHeader(kTRUE, kFALSE);  //Dummy;
 268     }
 269
 270     // out of time range signal (?)
 271     if (digit->GetTimeR() > GetRawFormatTimeMax() ) {
 272       AliInfo("Signal is out of time range.\n");
 273       buffers[iDDL]->FillBuffer((Int_t)digit->GetAmp());
 274       buffers[iDDL]->FillBuffer(GetRawFormatTimeBins() );  // time bin
 275       buffers[iDDL]->FillBuffer(3);          // bunch length
 276       buffers[iDDL]->WriteTrailer(3, ieta, iphi, nSM);  // trailer
 277       // calculate the time response function
 278     } else {
 279       Bool_t lowgain = RawSampledResponse(digit->GetTimeR(), digit->GetAmp(), adcValuesHigh.GetArray(), adcValuesLow.GetArray()) ;
 280       if (lowgain)
 281         buffers[iDDL]->WriteChannel(ieta, iphi, 0, GetRawFormatTimeBins(), adcValuesLow.GetArray(), fgThreshold);
 282       else
 283         buffers[iDDL]->WriteChannel(ieta,iphi, 1, GetRawFormatTimeBins(), adcValuesHigh.GetArray(), fgThreshold);
 284     }
 285   }
 286
 287   // write headers and close files
 288   for (Int_t i=0; i < nDDL; i++) {
 289     if (buffers[i]) {
 290       buffers[i]->Flush();
 291       buffers[i]->WriteDataHeader(kFALSE, kFALSE);
 292       delete buffers[i];
 293     }
 294   }
 295
 296   loader->UnloadDigits();
 297 }
 298
 299 //____________________________________________________________________________
 300 void AliEMCALRawUtils::Raw2Digits(AliRawReader* reader,TClonesArray *digitsArr, AliCaloCalibPedestal* pedbadmap)
 301 {
 302   // convert raw data of the current event to digits
 303
 304   digitsArr->Clear();
 305
 306   if (!digitsArr) {
 307     Error("Raw2Digits", "no digits found !");
 308     return;
 309   }
 310   if (!reader) {
 311     Error("Raw2Digits", "no raw reader found !");
 312     return;
 313   }
 314
 315   AliCaloRawStreamV3 in(reader,"EMCAL",fMapping);
 316   // Select EMCAL DDL's;
 317   reader->Select("EMCAL",0,43); // 43 = AliEMCALGeoParams::fgkLastAltroDDL
 318
 319   //Updated fitting routine from 2007 beam test takes into account
 320   //possibility of two peaks in data and selects first one for fitting
 321   //Also sets some of the starting parameters based on the shape of the
 322   //given raw signal being fit
 323
 324   TF1 * signalF = new TF1("signal", RawResponseFunction, 0, GetRawFormatTimeBins(), 5);
 325   signalF->SetParameters(10.,5.,fTau,fOrder,0.); //set all defaults once, just to be safe
 326   signalF->SetParNames("amp","t0","tau","N","ped");
 327   signalF->FixParameter(2,fTau); // tau in units of time bin
 328   signalF->FixParameter(3,fOrder); // order
 329
 330   Int_t id =  -1;
 331   Float_t time = 0. ;
 332   Float_t amp = 0. ;
 333   Float_t ped = 0. ;
 334   Float_t ampEstimate  = 0;
 335   Float_t timeEstimate = 0;
 336   Float_t pedEstimate = 0;
 337   Int_t i = 0;
 338   Int_t startBin = 0;
 339
 340   //Graph to hold data we will fit (should be converted to an array
 341   //later to speed up processing
 342   TGraph * gSig = new TGraph(GetRawFormatTimeBins());
 343
 344   Int_t lowGain = 0;
 345   Int_t caloFlag = 0; // low, high gain, or TRU, or LED ref.
 346
 347   // start loop over input stream
 348   while (in.NextDDL()) {
 349     while (in.NextChannel()) {
 350
 351       //Check if the signal  is high or low gain and then do the fit,
 352       //if it  is from TRU do not fit
 353       caloFlag = in.GetCaloFlag();
 354       if (caloFlag != 0 && caloFlag != 1) continue;
 355
 356       //Do not fit bad channels
 357       if(fRemoveBadChannels && pedbadmap->IsBadChannel(in.GetModule(),in.GetColumn(),in.GetRow())) {
 358         //printf("Tower from SM %d, column %d, row %d is BAD!!! Skip \n", in.GetModule(),in.GetColumn(),in.GetRow());
 359         continue;
 360       }
 361
 362       // There can be zero-suppression in the raw data,
 363       // so set up the TGraph in advance
 364       for (i=0; i < GetRawFormatTimeBins(); i++) {
 365         gSig->SetPoint(i, i , -1); // init to out-of-range values
 366       }
 367
 368       Int_t maxTimeBin = 0;
 369       Int_t min = 0x3ff; // init to 10-bit max
 370       Int_t max = 0; // init to 10-bit min
 371       while (in.NextBunch()) {
 372
 373         const UShort_t *sig = in.GetSignals();
 374         startBin = in.GetStartTimeBin();
 375         if (maxTimeBin < startBin) {
 376           maxTimeBin = startBin; // timebins come in reverse order
 377         }
 378         if (maxTimeBin < 0 || maxTimeBin >= GetRawFormatTimeBins()) {
 379           AliWarning(Form("Invalid time bin %d",maxTimeBin));
 380           maxTimeBin = GetRawFormatTimeBins();
 381         }
 382
 383         for (i = 0; i < in.GetBunchLength(); i++) {
 384           time = startBin--;
 385           gSig->SetPoint((Int_t)time, time, (Double_t) sig[i]) ;
 386           if (max < sig[i]) max = sig[i];
 387           if (min > sig[i]) min = sig[i];
 388
 389         }
 390       } // loop over bunches
 391
 392       gSig->Set(maxTimeBin+1); // set actual max size of TGraph
 393
 394       //Initialize the variables, do not keep previous values.
 395       // not really necessary to reset all of them (only amp and time at the moment), but better safe than sorry
 396       amp  = -1 ;
 397       time = -1 ;
 398       ped = -1;
 399       ampEstimate  = -1 ;
 400       timeEstimate = -1 ;
 401       pedEstimate = -1;
 402
 403           if ( (max - min) > fNoiseThreshold) {
 404                   switch(fFittingAlgorithm)
 405                   {
 406                           case kStandard:
 407                           {
 408                                   //printf("Standard fitter \n");
 409                                   FitRaw(gSig, signalF, maxTimeBin, amp, time, ped,
 410                ampEstimate, timeEstimate, pedEstimate);
 411                                   break;
 412                           }
 413                           case kFastFit:
 414                           {
 415                                   //printf("FastFitter \n");
 416                                   Double_t eSignal = 0;
 417                                   Double_t dAmp = amp;
 418                                   Double_t dTimeEstimate = timeEstimate;
 419                                   Double_t eTimeEstimate = 0;
 420                                   Double_t eAmp = 0;
 421                                   Double_t chi2 = 0;
 422
 423                                   AliCaloFastAltroFitv0::FastFit(gSig->GetX(), gSig->GetY(), gSig->GetN(),
 424                                                                                                  eSignal, fTau,
 425                                                                                                  dAmp, eAmp, dTimeEstimate, eTimeEstimate, chi2);
 426                                   amp=dAmp;
 427                                   timeEstimate = dTimeEstimate;
 428                                   //printf("FastFitter: Amp %f, time %f, eAmp %f, eTimeEstimate %f, chi2 %f\n",amp, timeEstimate,eAmp,eTimeEstimate,chi2);
 429
 430                                   break;
 431                           }
 432                   }
 433           }
 434
 435       if ( amp>0 && amp<2000 && time>0 && time<(maxTimeBin*GetRawFormatTimeBinWidth()) ) {  //check both high and low end of amplitude result, and time
 436         //2000 is somewhat arbitrary - not nice with magic numbers in the code..
 437         id =  fGeom->GetAbsCellIdFromCellIndexes(in.GetModule(), in.GetRow(), in.GetColumn()) ;
 438         lowGain = in.IsLowGain();
 439
 440         // check fit results: should be consistent with initial estimates
 441         // more magic numbers, but very loose cuts, for now..
 442         // We have checked that amp an time values are positive so division for assymmetry
 443         // calculation should be OK/safe
 444         Float_t ampAsymm = (amp - ampEstimate)/(amp + ampEstimate);
 445         if ( (TMath::Abs(ampAsymm) > 0.1) ||
 446              (TMath::Abs(time - timeEstimate) > 2*GetRawFormatTimeBinWidth()) ) {
 447           AliDebug(2,Form("Fit results ped %f amp %f time %f not consistent with expectations ped %f max-ped %f time %d",
 448                       ped, amp, time, pedEstimate, ampEstimate, timeEstimate));
 449
 450           // what should do we do then? skip this channel or assign the simple estimate?
 451           // for now just overwrite the fit results with the simple estimate
 452           amp = ampEstimate;
 453           time = timeEstimate;
 454         }
 455
 456         AliDebug(2,Form("id %d lowGain %d amp %g", id, lowGain, amp));
 457         // printf("Added tower: SM %d, row %d, column %d, amp %3.2f\n",in.GetModule(), in.GetRow(), in.GetColumn(),amp);
 458         // round off amplitude value to nearest integer
 459         AddDigit(digitsArr, id, lowGain, TMath::Nint(amp), time);
 460       }
 461
 462       // Reset graph
 463       for (Int_t index = 0; index < gSig->GetN(); index++) {
 464         gSig->SetPoint(index, index, -1) ;
 465       }
 466       // Reset starting parameters for fit function
 467       signalF->SetParameters(10.,5.,fTau,fOrder,0.); //reset all defaults just to be safe
 468
 469    } // end while over channel
 470   } //end while over DDL's, of input stream
 471
 472   delete signalF ;
 473   delete gSig;
 474
 475   return ;
 476 }
 477
 478 //____________________________________________________________________________
 479 void AliEMCALRawUtils::AddDigit(TClonesArray *digitsArr, Int_t id, Int_t lowGain, Int_t amp, Float_t time) {
 480   //
 481   // Add a new digit.
 482   // This routine checks whether a digit exists already for this tower
 483   // and then decides whether to use the high or low gain info
 484   //
 485   // Called by Raw2Digits
 486
 487   AliEMCALDigit *digit = 0, *tmpdigit = 0;
 488   TIter nextdigit(digitsArr);
 489   while (digit == 0 && (tmpdigit = (AliEMCALDigit*) nextdigit())) {
 490     if (tmpdigit->GetId() == id)
 491       digit = tmpdigit;
 492   }
 493
 494   if (!digit) { // no digit existed for this tower; create one
 495     if (lowGain && amp > fgkOverflowCut)
 496       amp = Int_t(fHighLowGainFactor * amp);
 497     Int_t idigit = digitsArr->GetEntries();
 498     new((*digitsArr)[idigit]) AliEMCALDigit( -1, -1, id, amp, time, idigit) ;
 499   }
 500   else { // a digit already exists, check range
 501          // (use high gain if signal < cut value, otherwise low gain)
 502     if (lowGain) { // new digit is low gain
 503       if (digit->GetAmp() > fgkOverflowCut) {  // use if stored digit is out of range
 504         digit->SetAmp(Int_t(fHighLowGainFactor * amp));
 505         digit->SetTime(time);
 506       }
 507     }
 508     else if (amp < fgkOverflowCut) { // new digit is high gain; use if not out of range
 509       digit->SetAmp(amp);
 510       digit->SetTime(time);
 511     }
 512   }
 513 }
 514
 515 //____________________________________________________________________________
 516 void AliEMCALRawUtils::FitRaw(TGraph * gSig, TF1* signalF, const Int_t lastTimeBin, Float_t & amp, Float_t & time, Float_t & ped, Float_t & ampEstimate, Float_t & timeEstimate, Float_t & pedEstimate, const Float_t cut) const
 517 {
 518   // Fits the raw signal time distribution; from AliEMCALGetter
 519   // last argument: Float_t cut = 0.0; // indicating how much of amplitude w.r.t. max value fit should be above noise and pedestal
 520
 521   // initialize return values
 522   amp = 0;
 523   time = 0;
 524   ped = 0;
 525   ampEstimate = 0;
 526   timeEstimate = 0;
 527   pedEstimate = 0;
 528
 529   // 0th step: remove plateau / overflow candidates
 530   // before trying to estimate amplitude, search for maxima etc.
 531   //
 532   Int_t nOrig = gSig->GetN(); // number of samples before we remove any overflows
 533   // Values for readback from input graph
 534   Double_t ttime = 0;
 535   Double_t signal = 0;
 536
 537   /*
 538   // start: tmp dump of all values
 539   for (Int_t i=0; i<gSig->GetN(); i++) {
 540     gSig->GetPoint(i, ttime, signal) ; // get values
 541     printf("orig: i %d, time %f, signal %f\n",i, ttime, signal);
 542   }
 543   // end: tmp dump of all values
 544   */
 545
 546   // start from back of TGraph since RemovePoint will downshift indices
 547   for (Int_t i=nOrig-1; i>=0; i--) {
 548     gSig->GetPoint(i, ttime, signal) ; // get values
 549     if (signal >= (pedEstimate + fgkOverflowCut) ) {
 550       gSig->RemovePoint(i);
 551     }
 552   }
 553
 554   // 1st step: we try to estimate the pedestal value
 555   Int_t nPed = 0;
 556   for (Int_t index = 0; index < gSig->GetN(); index++) {
 557     gSig->GetPoint(index, ttime, signal) ;
 558     // ttime < fNPedsamples used for pedestal estimate;
 559     // ttime >= fNPedSamples used for signal checks
 560     if (signal >= 0 && ttime<fNPedSamples) { // valid value
 561       pedEstimate += signal;
 562       nPed++;
 563     }
 564   }
 565
 566   if (nPed > 0)
 567     pedEstimate /= nPed;
 568   else {
 569     //AliWarning("Could not determine pedestal");
 570     AliDebug(1,"Could not determine pedestal");
 571     pedEstimate = 0; // good estimate for ZeroSupp data (non ZS data should have no problem with pedestal estimate)
 572   }
 573
 574   // 2nd step: we look through the rest of the time-bins/ADC values and
 575   // see if we have something that looks like a signal.
 576   // We look for a first local maxima, as well as for a global maxima
 577   Int_t locMaxFound = 0;
 578   Int_t locMaxId = 0; // time-bin index at first local max
 579   Float_t locMaxSig = -1; // actual local max value
 580   Int_t globMaxId = 0; // time-bin index at global max
 581   Float_t globMaxSig = -1; // actual global max value
 582   // We will also look for any values that look like they are in overflow region
 583   for (Int_t i=0; i<gSig->GetN(); i++) {
 584     gSig->GetPoint(i, ttime, signal) ; // get values
 585
 586     // ttime < fNPedsamples used for pedestal estimate;
 587     // ttime >= fNPedSamples used for signal checks
 588     if (ttime >= fNPedSamples) {
 589
 590       // look for first local maximum signal=ADC value
 591       if (!locMaxFound && signal > locMaxSig) {
 592         locMaxId = i;
 593         locMaxSig = signal;
 594       }
 595       else if ( locMaxSig > (pedEstimate + fNoiseThreshold) ) {
 596         // we enter this condition after signal<=max, but previous
 597         // max value was large enough. I.e. at least a significant local
 598         // maxima has been found (just before)
 599         locMaxFound = 1;
 600       }
 601
 602       // also check for global maximum..
 603       if (signal > globMaxSig) {
 604         globMaxId = i;
 605         globMaxSig = signal;
 606       }
 607     } // ttime check
 608   } // end for-loop over samples after pedestal
 609
 610   // OK, we have looked through the signal spectra, let's see if we should try to make the fit
 611   ampEstimate = locMaxSig - pedEstimate; // estimate using first local maxima
 612   if ( ampEstimate > fNoiseThreshold ) { // else it's just noise
 613
 614     //Check that the local maximum we will use is not at the end or beginning of time sample range
 615     Double_t timeMax = -1;
 616     Int_t iMax = locMaxId;
 617     gSig->GetPoint(locMaxId, timeMax, signal) ;
 618     if (timeMax < 2 || timeMax > lastTimeBin-1) { // lastTimeBin is the lowest kept time-sample; current (Dec 2009) case
 619       //    if (timeMax < 2 || timeMax > lastTimeBin-2) { // for when lastTimeBin is the lowest read-out time-sample, future (2010) case
 620       AliDebug(1,Form("Skip fit, maximum of the sample close to the edges : timeMax %3.2f, ampEstimate %3.2f",timeMax, ampEstimate));
 621       return;
 622     }
 623
 624     // Check if the local and global maximum disagree
 625     if (locMaxId != globMaxId) {
 626       AliDebug(1,Form("Warning, local first maximum %d does not agree with global maximum %d\n", locMaxId, globMaxId));
 627       return;
 628     }
 629
 630     // Get the maximum and find the lowest timebin (tailmin) where the ADC value is not
 631     // significantly different from the pedestal
 632     // first lower times edge a.k.a. tailmin
 633     Int_t tailMin = 0;
 634     Double_t tmptime = 0;
 635     for (Int_t i=iMax-1; i > 0; i--) {
 636       gSig->GetPoint(i, tmptime, signal) ;
 637       if((signal-pedEstimate) < fNoiseThreshold){
 638         tailMin = i;
 639         break;
 640       }
 641     }
 642     // then same exercise for the higher times edge a.k.a. tailmax
 643     Int_t tailMax = lastTimeBin;
 644     for (Int_t i=iMax+1; i < gSig->GetN(); i++) {
 645       gSig->GetPoint(i, tmptime, signal) ;
 646       if ((signal-pedEstimate) <= (ampEstimate*cut + fNoiseThreshold)) { // stop fit at cut-fraction of amplitude above noise-threshold (cut>0 would mean avoid the pulse shape falling edge)
 647         tailMax = i;
 648         break;
 649       }
 650     }
 651
 652     // remove all points which are not in the distribution around maximum
 653     // i.e. up to tailmin, and from tailmax
 654     if ( tailMax != (gSig->GetN()-1) ){ // else nothing to remove
 655       nOrig = gSig->GetN(); // can't use GetN call in for loop below since gSig size changes..
 656       for(int j = tailMax; j < nOrig; j++) gSig->RemovePoint(tailMax);
 657     }
 658     for(int j = 0; j<=tailMin; j++) gSig->RemovePoint(0);
 659
 660     if(gSig->GetN() < 3) {
 661       AliDebug(2,Form("Skip fit, number of entries in sample smaller than number of fitting parameters: in sample %d, fitting param 3",
 662                       gSig->GetN() ));
 663       return;
 664     }
 665
 666     timeEstimate = timeMax * GetRawFormatTimeBinWidth();
 667
 668     // determine what the valid fit range is
 669     Double_t minFit = 9999;
 670     Double_t maxFit = 0;
 671     for (Int_t i=0; i < gSig->GetN(); i++) {
 672       gSig->GetPoint(i, ttime, signal);
 673       if (minFit > ttime) minFit=ttime;
 674       if (maxFit < ttime) maxFit=ttime;
 675       //debug: printf("no tail: i %d, time %f, signal %f\n",i, ttime, signal);
 676     }
 677     signalF->SetRange(minFit, maxFit);
 678
 679     signalF->FixParameter(4, pedEstimate) ;
 680     signalF->SetParameter(1, timeMax);
 681     signalF->SetParameter(0, ampEstimate);
 682
 683     gSig->Fit(signalF, "QROW"); // Note option 'W': equal errors on all points
 684
 685     // assign fit results
 686     amp = signalF->GetParameter(0);
 687     time = signalF->GetParameter(1) * GetRawFormatTimeBinWidth(); // skip subtraction of fgTimeTrigger?
 688     ped = signalF->GetParameter(4);
 689
 690     //BEG YS alternative methods to calculate the amplitude
 691     Double_t * ymx = gSig->GetX() ;
 692     Double_t * ymy = gSig->GetY() ;
 693     const Int_t kN = 3 ;
 694     Double_t ymMaxX[kN] = {0., 0., 0.} ;
 695     Double_t ymMaxY[kN] = {0., 0., 0.} ;
 696     Double_t ymax = 0. ;
 697       // find the maximum amplitude
 698     Int_t ymiMax = 0 ;
 699     for (Int_t ymi = 0; ymi < gSig->GetN(); ymi++) {
 700       if (ymy[ymi] > ymMaxY[0] ) {
 701         ymMaxY[0] = ymy[ymi] ; //<========== This is the maximum amplitude
 702         ymMaxX[0] = ymx[ymi] ;
 703         ymiMax = ymi ;
 704       }
 705     }
 706       // find the maximum by fitting a parabola through the max and the two adjacent samples
 707     if ( ymiMax < gSig->GetN()-1 && ymiMax > 0) {
 708       ymMaxY[1] = ymy[ymiMax+1] ;
 709       ymMaxY[2] = ymy[ymiMax-1] ;
 710       ymMaxX[1] = ymx[ymiMax+1] ;
 711       ymMaxX[2] = ymx[ymiMax-1] ;
 712       if (ymMaxY[0]*ymMaxY[1]*ymMaxY[2] > 0) {
 713           //fit a parabola through the 3 points y= a+bx+x*x*x
 714         Double_t sy = 0 ;
 715         Double_t sx = 0 ;
 716         Double_t sx2 = 0 ;
 717         Double_t sx3 = 0 ;
 718         Double_t sx4 = 0 ;
 719         Double_t sxy = 0 ;
 720         Double_t sx2y = 0 ;
 721         for (Int_t i = 0; i < kN ; i++) {
 722           sy += ymMaxY[i] ;
 723           sx += ymMaxX[i] ;
 724           sx2 += ymMaxX[i]*ymMaxX[i] ;
 725           sx3 += ymMaxX[i]*ymMaxX[i]*ymMaxX[i] ;
 726           sx4 += ymMaxX[i]*ymMaxX[i]*ymMaxX[i]*ymMaxX[i] ;
 727           sxy += ymMaxX[i]*ymMaxY[i] ;
 728           sx2y += ymMaxX[i]*ymMaxX[i]*ymMaxY[i] ;
 729         }
 730         Double_t cN = (sx2y*kN-sy*sx2)*(sx3*sx-sx2*sx2)-(sx2y*sx-sxy*sx2)*(sx3*kN-sx*sx2);
 731         Double_t cD = (sx4*kN-sx2*sx2)*(sx3*sx-sx2*sx2)-(sx4*sx-sx3*sx2)*(sx3*kN-sx*sx2) ;
 732         Double_t c  = cN / cD ;
 733         Double_t b  = ((sx2y*kN-sy*sx2)-c*(sx4*kN-sx2*sx2))/(sx3*kN-sx*sx2) ;
 734         Double_t a  = (sy-b*sx-c*sx2)/kN  ;
 735         Double_t xmax = -b/(2*c) ;
 736         ymax = a + b*xmax + c*xmax*xmax ;//<========== This is the maximum amplitude
 737       }
 738     }
 739
 740     Double_t diff = TMath::Abs(1-ymMaxY[0]/amp) ;
 741     if (diff > 0.1)
 742       amp = ymMaxY[0] ;
 743
 744       //END YS
 745
 746   } // ampEstimate > fNoiseThreshold
 747   return;
 748 }
 749 //__________________________________________________________________
 750 Double_t AliEMCALRawUtils::RawResponseFunction(Double_t *x, Double_t *par)
 751 {
 752   // Matches version used in 2007 beam test
 753   //
 754   // Shape of the electronics raw reponse:
 755   // It is a semi-gaussian, 2nd order Gamma function of the general form
 756   //
 757   // xx = (t - t0 + tau) / tau  [xx is just a convenient help variable]
 758   // F = A * (xx**N * exp( N * ( 1 - xx) )   for xx >= 0
 759   // F = 0                                   for xx < 0
 760   //
 761   // parameters:
 762   // A:   par[0]   // Amplitude = peak value
 763   // t0:  par[1]
 764   // tau: par[2]
 765   // N:   par[3]
 766   // ped: par[4]
 767   //
 768   Double_t signal ;
 769   Double_t tau =par[2];
 770   Double_t n =par[3];
 771   Double_t ped = par[4];
 772   Double_t xx = ( x[0] - par[1] + tau ) / tau ;
 773
 774   if (xx <= 0)
 775     signal = ped ;
 776   else {
 777     signal = ped + par[0] * TMath::Power(xx , n) * TMath::Exp(n * (1 - xx )) ;
 778   }
 779   return signal ;
 780 }
 781
 782 //__________________________________________________________________
 783 Bool_t AliEMCALRawUtils::RawSampledResponse(
 784 const Double_t dtime, const Double_t damp, Int_t * adcH, Int_t * adcL) const
 785 {
 786   // for a start time dtime and an amplitude damp given by digit,
 787   // calculates the raw sampled response AliEMCAL::RawResponseFunction
 788
 789   Bool_t lowGain = kFALSE ;
 790
 791   // A:   par[0]   // Amplitude = peak value
 792   // t0:  par[1]
 793   // tau: par[2]
 794   // N:   par[3]
 795   // ped: par[4]
 796
 797   TF1 signalF("signal", RawResponseFunction, 0, GetRawFormatTimeBins(), 5);
 798   signalF.SetParameter(0, damp) ;
 799   signalF.SetParameter(1, (dtime + fgTimeTrigger)/fgTimeBinWidth) ;
 800   signalF.SetParameter(2, fTau) ;
 801   signalF.SetParameter(3, fOrder);
 802   signalF.SetParameter(4, fgPedestalValue);
 803
 804   for (Int_t iTime = 0; iTime < GetRawFormatTimeBins(); iTime++) {
 805     Double_t signal = signalF.Eval(iTime) ;
 806
 807     // Next lines commeted for the moment but in principle it is not necessary to add
 808     // extra noise since noise already added at the digits level.
 809
 810     //According to Terry Awes, 13-Apr-2008
 811     //add gaussian noise in quadrature to each sample
 812     //Double_t noise = gRandom->Gaus(0.,fgFEENoise);
 813     //signal = sqrt(signal*signal + noise*noise);
 814
 815     // March 17,09 for fast fit simulations by Alexei Pavlinov.
 816     // Get from PHOS analysis. In some sense it is open questions.
 817     //Double_t noise = gRandom->Gaus(0.,fgFEENoise);
 818     //signal += noise;
 819
 820     adcH[iTime] =  static_cast<Int_t>(signal + 0.5) ;
 821     if ( adcH[iTime] > fgkRawSignalOverflow ){  // larger than 10 bits
 822       adcH[iTime] = fgkRawSignalOverflow ;
 823       lowGain = kTRUE ;
 824     }
 825
 826     signal /= fHighLowGainFactor;
 827
 828     adcL[iTime] =  static_cast<Int_t>(signal + 0.5) ;
 829     if ( adcL[iTime] > fgkRawSignalOverflow)  // larger than 10 bits
 830       adcL[iTime] = fgkRawSignalOverflow ;
 831   }
 832   return lowGain ;
 833 }