EMCAL/doc/geometry.tex

   1 \section{EMCAL geometry software - Marco +++}
   2
   3
   4 This page is intended for a description of the EMCAL geometry and the methods to access it.
   5 {\it This is a very preliminary version that needs work.}
   6
   7  \subsection {Classes description}
   8
   9 The EMCAL geometry is implemented in several classes : {\color{red} (right now very brief description, it should be completed) }
  10 \begin{itemize}
  11 \item AliEMCALGeoUtils: Steering geometry class.  No dependencies on STEER or EMCAL non geometry classes. Can be called during the analysis without loading all aliroot classes.
  12 \item AliEMCALGeometry: Derives from AliEMCALGeoUtils, contains dependencies on other EMCAL classes (AliEMCALRecPoint).
  13 \item AliEMCALEMCGeometry: Does the geometry initialization. Does all the definitions of the geometry (towers composition, size, Super Modules number ...)
  14 \item AliEMCALGeoParams:  Class container of some of the geometry parameters so that it can be accessed everywhere in the EMCAL code, to avoid "magic numbers". Its use has to be propagated to all the code.
  15 \item AliEMCALShishKebabTrd1Module: Here the modules are defined and the position of the modules in the local super module reference system is calculated
  16 \end{itemize}
  17
  18 \subsection{Accessing the geometry}
  19 One can get the geometry pointer in the following ways:
  20 \begin{itemize}
  21 \item If galice.root is available:
  22
  23 \begin{DDbox}{\linewidth}
  24 \begin{lstlisting}
  25 AliRunLoader *rl = AliRunLoader::Open("galice.root",AliConfig::GetDefaultEventFolderName(),"read");
  26 rl->LoadgAlice();//Needed to get geometry
  27 AliEMCALLoader *emcalLoader = dynamic\_cast<AliEMCALLoader*>(rl->GetDetectorLoader("EMCAL"));
  28 AliRun * alirun = rl->GetAliRun();
  29 AliEMCAL * emcal = (AliEMCAL*)alirun->GetDetector("EMCAL"); AliEMCALGeometry * geom = emcal->GetGeometry();
  30 else, if galice.root is not available:
  31 AliEMCALGeometry * geom =  AliEMCALGeometry::GetInstance("EMCAL\_COMPLETE") ;
  32
  33 \end{lstlisting}
  34 \end{DDbox}
  35 \end{itemize}
  36 In this case you might need the file geometry.root if you want to access to certain methods that require local to global position transformations. This file can be generated doing a simple simulation, it just contains the transformation matrix to go from global to local.
  37
  38 The way to load this file is:
  39 %\begin{DDbox}{\linewidth}
  40 \begin{lstlisting}
  41 TGeoManager::Import("geometry.root");
  42 \end{lstlisting}
  43 %\end{DDbox}
  44
  45 The transformation matrices are also stored in the ESDs so if you do not load this file, you can have to load these matrices from the ESDs.
  46
  47  If you want to see different parameters used in the geometry printed (cells centers, distance to IP, etc), one just has to execute the method PrintGeometry().
  48
  49
  50 \subsection{Geometry configuration options}
  51 Right now the following geometry options are implemented:
  52 \begin{itemize}
  53 \item EMCAL\_COMPLETE: 12 Super Modules (2 half Super Modules)
  54 \item EMCAL\_FIRSTYEAR: 4 Super Modules (year 2010)
  55 \item EMCAL\_FIRSTYEARV1: 4 Super Modules, corrected geometry (year 2010)
  56 \item EMCAL\_COMPLETEV1: 10 Super Modules, corrected geometry (year 2011)
  57 \item EMCAL\_COMPLETE12SMV1: 12 Super Modules (10+2/3), corrected geometry (year 2012)
  58 \end{itemize}
  59
  60 Other options exists but need to be removed as they {\bf should not be used}:
  61 \begin{itemize}
  62 \item EMCAL\_PDC06: Old geometry, for reading old data (which do not exist anymore).
  63 \item EMCAL\_WSU: Prototype geometry.
  64 \end{itemize}
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  66 By default, the geometry is loaded with the EMCAL\_COMPLETE12SMV1 configuration.
  67
  68
  69  \subsection{Mapping}
  70 The tower row/column mapping online and offline follows the alice numbering convention. Figures~\ref{fig:Map1} to \ref{fig:Map2} display the position of the super modules from different points of view and the position of the tower index in them.
  71
  72 \begin{figure}[ht]
  73 \begin{center}
  74 \includegraphics[width=1.0\textwidth]{figures/EMCALMap0_0.pdf}
  75 \end{center}
  76 \caption{\label{fig:Map1}Position of the super modules}
  77 \end{figure}
  78
  79 \begin{figure}[ht]
  80 \begin{center}
  81 \includegraphics[width=1.0\textwidth]{figures/EMCALMap1.pdf}
  82 \end{center}
  83 \caption{\label{fig:Map0}EMCal seen from the magnet side with 4 SMs.}
  84 \end{figure}
  85
  86
  87 \begin{figure}[ht]
  88 \begin{center}
  89 \includegraphics[width=1.0\textwidth]{figures/EMCALMap2.pdf}
  90 \end{center}
  91 \caption{\label{fig:Map2}EMCal geometrical numbering.}
  92 \end{figure}
  93
  94
  95 \subsection{Tower index transformation methods}
  96 \subsubsection{Absolute tower ID to Row/Column index}
  97
  98 Each EMCAL supermodule is composed of 24x48 towers (phi,eta), grouped in 4x4 modules. Each tower (even each module) has a unique number assigned, called in the code "absolute ID" number (absId). This number can be transformed into a row (phi direction) or column (eta direction) index. The procedure to go from the absId to the (row, col) formulation or viceversa is as follow:
  99
 100 \begin{itemize}
 101 \item From absId to col-row:
 102
 103 \begin{DDbox}{\linewidth}
 104 \begin{lstlisting}
 105 Int\_t nSupMod, nModule, nIphi, nIeta, iphi, ieta;
 106 //Check if this absId exists
 107 if(!CheckAbsCellId(absId)) return kFALSE;
 108 // Get from the absId the super module number, the module number and the eta-phi index (0 or 1) in the module
 109 GetCellIndex(absId, nSupMod, nModule, nIphi, nIeta);
 110 // Get from the  the super module number, the module number and the eta-phi index (0 or 1) in the module the tower row (iphi) and column (ieta)
 111 GetCellPhiEtaIndexInSModule(nSupMod,nModule,nIphi,nIeta, iphi, ieta);
 112 \end{lstlisting}
 113 \end{DDbox}
 114
 115 \item From col-row to absId, following the same notation as above:
 116
 117 \begin{DDbox}{\linewidth}
 118 \begin{lstlisting}
 119
 120 absid = GetAbsCellIdFromCellIndexes(nSupMode, iphi, ieta);
 121 \end{lstlisting}
 122 \end{DDbox}
 123
 124 or
 125
 126 \begin{DDbox}{\linewidth}
 127 \begin{lstlisting}
 128
 129 absid = GetAbsCellId(nSupMod, nModule, nIphi, nIeta);
 130 \end{lstlisting}
 131 \end{DDbox}
 132
 133 \item Other interesting method is
 134
 135 \begin{DDbox}{\linewidth}
 136 \begin{lstlisting}
 137
 138 Int\_t   GetSuperModuleNumber(Int\_t absId)
 139 \end{lstlisting}
 140 \end{DDbox}
 141 \end{itemize}
 142
 143 \subsection{Tower index to local / global reference system position}
 144 \subsubsection{Local coordinates}
 145
 146 To correlate the tower index and its position in local coordinates, the following methods are available:
 147
 148 \begin{DDbox}{\linewidth}
 149 \begin{lstlisting}
 150   Bool\_t  AliEMCALGeoUtils::RelPosCellInSModule(Int\_t absId, Double\_t \&xr, Double\_t \&yr, Double\_t \&zr) const;
 151
 152   Bool\_t  AliEMCALGeoUtils::RelPosCellInSModule(Int\_t absId, Double\_t loc[3]) const;
 153
 154   Bool\_t  AliEMCALGeoUtils::RelPosCellInSModule(Int\_t absId, TVector3 \&vloc) const;
 155 \end{lstlisting}
 156 \end{DDbox}
 157
 158 To which the input is the absId and the output are the coordinates of the center of towers in the local coordinates of the Super Module. This method gets the column and row index of the cell from the absId, independently of the Super Module (like above), and gets the center of the cell from 3 arrays (x,y,z) filled with such quantities. Such central positions are calculated during the initialization of the geometry, where the arrys are filled, in the method :
 159
 160 \begin{DDbox}{\linewidth}
 161 \begin{lstlisting}
 162
 163   AliEMCALGeoUtils::CreateListOfTrd1Modules()
 164 \end{lstlisting}
 165 \end{DDbox}
 166
 167 {\color{red}<<<<<Someone else should explain how it works>>>>>}
 168
 169
 170
 171 In case we calculate the cluster position, things are a bit different.
 172
 173
 174
 175 {\color{red}<<<<< This explanation should go to the clusterization section>>>>}
 176
 177
 178
 179 This is done in
 180
 181 \begin{DDbox}{\linewidth}
 182 \begin{lstlisting}
 183 void AliEMCALRecPoint::EvalLocalPosition()
 184 \end{lstlisting}
 185 \end{DDbox}
 186
 187 First we calculate the cell position with the  method
 188
 189 \begin{DDbox}{\linewidth}
 190 \begin{lstlisting}
 191 AliEMCALGeometry::RelPosCellInSModule(Int\_t absId, Int\_t maxAbsId, Double\_t tmax, Double\_t \&xr, Double\_t \&yr, Double\_t \&zr)
 192 \end{lstlisting}
 193 \end{DDbox}
 194
 195 The calculation of the cell position done here is different in the "x-z" but the same in "y".
 196
 197
 198
 199 {\color{red}<<<<< <<<<<Someone else should explain how it works>>>>>}
 200
 201
 202
 203
 204 In this particular case the position calculation per tower depends on the position of the maximum cell, and the sum of the energy of the cells of the cluster. The maximum depth (tmax) is calculated with the method
 205
 206 \begin{DDbox}{\linewidth}
 207 \begin{lstlisting}
 208   Double\_t AliEMCALRecPoint::TmaxInCm(const Double\_t e){
 209
 210       //e: energy sum of cells
 211
 212 static Double\_t ca = 4.82;// shower max parameter - first guess; ca=TMath::Log(1000./8.07)
 213
 214       static Double\_t x0 = 1.23; // radiation lenght (cm)
 215
 216       static Double\_t tmax = 0.; // position of electromagnetic shower max in cm
 217
 218       tmax = TMath::Log(e) + ca+0.5;
 219
 220       tmax *= x0; // convert to cm
 221
 222   }
 223 \end{lstlisting}
 224 \end{DDbox}
 225
 226 After the cells position of the cluster is accessed, the position of the cluster is calculated averaging the cell positions with a logarithmic weight:
 227
 228 \begin{DDbox}{\linewidth}
 229 \begin{lstlisting}
 230   w(cell i) = TMath::Max( 0., logWeight + TMath::Log( energy[cell i] / summed\_cluster\_cell\_energy ));
 231 \end{lstlisting}
 232 \end{DDbox}
 233
 234 where the logWeight was chosen to be 4.5 (this value was taken from PHOS, never optimized as far as I know)
 235
 236 So in the end the position,  is
 237
 238 \begin{DDbox}{\linewidth}
 239 \begin{lstlisting}
 240 f = Sum(f(i) * w(i))/Sum(w(i))
 241 \end{lstlisting}
 242 \end{DDbox}
 243
 244 where f=x,y,z.
 245
 246
 247
 248  \subsubsection{Global coordinates}
 249
 250
 251 To transform from local to global we have the methods
 252
 253 \begin{DDbox}{\linewidth}
 254 \begin{lstlisting}
 255
 256   void GetGlobal(const Double\_t *loc, Double\_t *glob, int ind) const;
 257
 258   void GetGlobal(const TVector3 \&vloc, TVector3 \&vglob, int ind) const;
 259
 260   void GetGlobal(Int\_t absId, Double\_t glob[3]) const;
 261
 262   void GetGlobal(Int\_t absId, TVector3 \&vglob) const;
 263 \end{lstlisting}
 264 \end{DDbox}
 265
 266
 267
 268  These methods take the local coordinates and transform them into global coordinates using the transformation matrix of the Super Module.
 269
 270 \begin{DDbox}{\linewidth}
 271 \begin{lstlisting}
 272
 273
 274 TGeoHMatrix* m = GetMatrixForSuperModule(nSupMod);
 275
 276 if(m) m->LocalToMaster(loc, glob);
 277
 278 \end{lstlisting}
 279 \end{DDbox}
 280
 281
 282  GetGlobal is called in the following useful methods in the geometry class:
 283
 284
 285 \begin{itemize}
 286 \item Return the eta and phi angular position of the cell from the AbsId
 287
 288 \begin{DDbox}{\linewidth}
 289 \begin{lstlisting}
 290 void    EtaPhiFromIndex(Int\_t absId, Double\_t \&eta, Double\_t \&phi) const;
 291 void    EtaPhiFromIndex(Int\_t absId, Float\_t \&eta, Float\_t \&phi) const;
 292 \end{lstlisting}
 293 \end{DDbox}
 294 \item Print information of the cells. For "pri>0" returns more information. "tit" has not much use, this value is printed.
 295
 296 \begin{DDbox}{\linewidth}
 297 \begin{lstlisting}
 298 void PrintCellIndexes(Int\_t absId, int pri, const char *tit)
 299 \end{lstlisting}
 300 \end{DDbox}
 301 \end{itemize}
 302
 303 \subsection{Geometry Alignment}
 304 AliRoot contains a frame for the correction of the misplacement of geometry objects with respect to the ideal positions which are kept in the STEER/ directory of the following classes:
 305
 306 \begin{DDbox}{\linewidth}
 307 \begin{lstlisting}
 308 AliAlignObj
 309 AliAlignObjMatrix
 310 AliAlignObjParams
 311 AliAlignmentTracks
 312 \end{lstlisting}
 313 \end{DDbox}
 314
 315 The class AliEMCALSurvey creates the corrections to the alignable objects.  The class AliEMCALSurvey was established to take the survey parameters from OCDB, calculate the shift in position of the center of the end faces of the supermodules from the nominal position, and convert this to a transformation matrix for each supermodule which is applied to correct the global position of the supermodules.  All calculations of global positions would then use these corrected supermodule positions to determine their locations within the ALICE global coordinate system.