FASTSIM/AliMUONFastTracking.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 /*
  17 $Log$
  18 */
  19
  20 #include "AliMUONFastTracking.h"
  21 #include "AliMUONFastTrackingEntry.h"
  22 #include <TMatrixD.h>
  23 #include <TSpline.h>
  24 #include <TFile.h>
  25 #include <TH1.h>
  26 #include <TH3.h>
  27 #include <TF1.h>
  28 #include <TRandom.h>
  29 #include <stdlib.h>
  30 #include <stdio.h>
  31 #include <string.h>
  32 #include <Riostream.h>
  33
  34 ClassImp(AliMUONFastTracking)
  35
  36 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::fgMUONFastTracking=NULL;
  37
  38 static Double_t FitP(Double_t *x, Double_t *par){
  39     Double_t dx = x[0] - par[0];
  40     Double_t dx2 = x[0] - par[4];
  41     Double_t sigma = par[1] * ( 1 + par[2] * dx);
  42     if (sigma == 0) {
  43
  44         return 0.;
  45     }
  46     Double_t fasymm = TMath::Exp(-0.5 * dx * dx / (sigma * sigma));
  47     Double_t sigma2 = par[1] * par[5];
  48     Double_t fgauss = TMath::Exp(-0.5 * dx2 * dx2 / (sigma2 * sigma2));
  49     return TMath::Abs(fasymm + par[3] * fgauss);
  50 }
  51
  52 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::Instance()
  53 {
  54 // Set random number generator
  55     if (fgMUONFastTracking) {
  56         return fgMUONFastTracking;
  57     } else {
  58         fgMUONFastTracking = new AliMUONFastTracking();
  59         return fgMUONFastTracking;
  60     }
  61 }
  62
  63 AliMUONFastTracking::AliMUONFastTracking()
  64 {
  65 //    SetBackground();
  66
  67     fPrintLevel = 1;
  68     // read binning; temporarily put by hand
  69     Float_t pmin = 0, pmax = 200;
  70     Int_t   nbinp = 10;
  71     Float_t thetamin = 2, thetamax = 9;
  72     Int_t   nbintheta=10;
  73     Float_t phimin = -180, phimax =180;
  74     Int_t   nbinphi=10;
  75     //--------------------------------------
  76
  77     fNbinp = nbinp;
  78     fPmin  = pmin;
  79     fPmax  = pmax;
  80
  81     fNbintheta = nbintheta;
  82     fThetamin  = thetamin;
  83     fThetamax  = thetamax;
  84
  85     fNbinphi = nbinphi;
  86     fPhimin  = phimin;
  87     fPhimax  = phimax;
  88
  89     fDeltaP     = (fPmax-fPmin)/fNbinp;
  90     fDeltaTheta = (fThetamax-fThetamin)/fNbintheta;
  91     fDeltaPhi   = (fPhimax-fPhimin)/fNbinphi;
  92 }
  93
  94 void AliMUONFastTracking::Init(Float_t bkg)
  95 {
  96   //
  97   //  Initialization
  98   //
  99   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 100     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 101       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 102         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 103         for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++){
 104           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 105         }
 106       }
 107     }
 108   }
 109
 110   char filename [100];
 111   sprintf (filename,"$(ALICE_ROOT)/data/MUONtrackLUT.root");
 112   TFile *file = new TFile(filename);
 113   ReadLUT(file);
 114   SetBackground(bkg);
 115   UseSpline(1);
 116   fFitp = new TF1("fit1",FitP,-20.,20.,6);
 117   fFitp->SetNpx(200);
 118 }
 119
 120
 121 void AliMUONFastTracking::ReadLUT(TFile* file)
 122 {
 123   TH3F *heff[5][3], *hacc[5][3], *hmeanp, *hsigmap, *hsigma1p, *hchi2p;
 124   TH3F *hnormg2, *hmeang2, *hsigmag2, *hmeantheta, *hsigmatheta, *hchi2theta;
 125   TH3F *hmeanphi, *hsigmaphi, *hchi2phi;
 126   char tag[40], tag2[40];
 127
 128   const Float_t bkg[4] = {0, 0.5, 1, 2};
 129   for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) {
 130     sprintf (tag,"BKG%g",bkg[ibkg]);
 131     file->cd(tag);
 132     for (Int_t isplp = 0; isplp<kSplitP; isplp++) {
 133       for (Int_t ispltheta = 0; ispltheta<kSplitTheta; ispltheta++) {
 134         sprintf (tag2,"heff[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 135         heff[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 136         sprintf (tag2,"hacc[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 137         hacc[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 138       }
 139     }
 140     hmeanp      = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanp");
 141     hsigmap     = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmap");
 142     hsigma1p    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigma1p");
 143     hchi2p      = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2p");
 144     hnormg2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hnormg2");
 145     hmeang2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeang2");
 146     hsigmag2    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmag2");
 147     hmeantheta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeantheta");
 148     hsigmatheta = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmatheta");
 149     hchi2theta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2theta");
 150     hmeanphi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanphi");
 151     hsigmaphi   = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmaphi");
 152     hchi2phi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2phi");
 153
 154     printf ("Reading parameters from LUT file %s...\n",file->GetName());
 155     for (Int_t ip=0; ip<fNbinp ;ip++) {
 156       for (Int_t itheta=0; itheta<fNbintheta ;itheta++) {
 157         for (Int_t iphi=0; iphi<fNbinphi ;iphi++) {
 158           Float_t p     = fPmin     + fDeltaP     * (ip     + 0.5);
 159           Float_t theta = fThetamin + fDeltaTheta * (itheta + 0.5);
 160           Float_t phi   = fPhimin   + fDeltaPhi   * (iphi   + 0.5);
 161
 162           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP          = p;
 163           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp      =
 164             hmeanp->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 165           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap     =
 166             TMath::Abs(hsigmap->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 167           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p    =
 168             hsigma1p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 169           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2p      =
 170             hchi2p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 171           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2     =
 172             hnormg2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 173           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2     =
 174             hmeang2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 175           if (ibkg == 0)  fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2 = 9999;
 176           else fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2    =
 177             hsigmag2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 178           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta      = theta;
 179           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta  =
 180             hmeantheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 181           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta =
 182             TMath::Abs(hsigmatheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 183           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2theta  =
 184             hchi2theta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 185           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi        = phi;
 186           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi    =
 187             hmeanphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 188           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi   =
 189             TMath::Abs(hsigmaphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 190           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2phi    =
 191             hchi2phi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 192           for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 193             for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 194               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j] =
 195                 hacc[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 196               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j] =
 197                 heff[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 198             }
 199           }
 200         } // iphi
 201       }  // itheta
 202     }   // ip
 203   }    // ibkg
 204
 205   TGraph *graph = new TGraph(3);
 206   TF1 *f = new TF1("f","[0]+[1]*x");
 207
 208   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 209     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 210       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 211         graph->SetPoint(0,0.5,fEntry[ip][itheta][iphi][1]->fSigmaG2);
 212         graph->SetPoint(1,1,fEntry[ip][itheta][iphi][2]->fSigmaG2);
 213         graph->SetPoint(2,2,fEntry[ip][itheta][iphi][3]->fSigmaG2);
 214         graph->Fit("f","q");
 215         fEntry[ip][itheta][iphi][0]->fSigmaG2 = f->Eval(0);
 216       }
 217     }
 218   }
 219   f->Delete();
 220   graph->Delete();
 221   printf ("parameters read. \n");
 222 }
 223
 224 void AliMUONFastTracking::GetBinning(Int_t &nbinp, Float_t &pmin, Float_t &pmax,
 225                                      Int_t &nbintheta, Float_t &thetamin,
 226                                      Float_t &thetamax,
 227                                      Int_t &nbinphi, Float_t &phimin, Float_t &phimax)
 228 {
 229     nbinp = fNbinp;
 230     pmin  = fPmin;
 231     pmax  = fPmax;
 232     nbintheta = fNbintheta;
 233     thetamin  = fThetamin;
 234     thetamax  = fThetamax;
 235     nbinphi = fNbinphi;
 236     phimin  = fPhimin;
 237     phimax  = fPhimax;
 238 }
 239
 240
 241 void AliMUONFastTracking::GetIpIthetaIphi(Float_t p, Float_t theta, Float_t phi,
 242                                           Int_t charge, Int_t &ip, Int_t &itheta,
 243                                           Int_t &iphi)
 244 {
 245     if (charge < 0) phi = -phi;
 246     ip           = Int_t (( p - fPmin ) / fDeltaP);
 247     itheta       = Int_t (( theta - fThetamin ) / fDeltaTheta);
 248     iphi         = Int_t (( phi - fPhimin ) / fDeltaPhi);
 249
 250     if (ip< 0) {
 251         printf ("Warning: ip= %d. Set to 0\n",ip);
 252         ip = 0;
 253     }
 254     if (ip>= fNbinp) {
 255       //        printf ("Warning: ip = %d. Set to %d\n",ip,fNbinp-1);
 256         ip = fNbinp-1;
 257     }
 258     if (itheta< 0) {
 259       //        printf ("Warning: itheta= %d. Set to 0\n",itheta);
 260         itheta = 0;
 261     }
 262     if (itheta>= fNbintheta) {
 263       //        printf ("Warning: itheta = %d. Set to %d\n",itheta,fNbintheta-1);
 264         itheta = fNbintheta-1;
 265     }
 266
 267     if (iphi< 0) {
 268         printf ("Warning: iphi= %d. Set to 0\n",iphi);
 269         iphi = 0;
 270     }
 271     if (iphi>= fNbinphi) {
 272         printf ("Warning: iphi = %d. Set to %d\n",iphi,fNbinphi-1);
 273         iphi = fNbinphi-1;
 274     }
 275 }
 276
 277 void AliMUONFastTracking::GetSplit(Int_t ip, Int_t itheta,
 278                                    Int_t &nSplitP, Int_t &nSplitTheta) {
 279   if (ip==0) nSplitP = 5;
 280   else nSplitP = 2;
 281   if (itheta==0) nSplitTheta = 3;
 282   else nSplitTheta = 1;
 283 }
 284
 285 Float_t AliMUONFastTracking::Efficiency(Float_t p,   Float_t theta,
 286                                         Float_t phi, Int_t charge){
 287   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 288   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 289   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 290   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 291
 292   Float_t dp = p - fPmin;
 293   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 294   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 295   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 296   Float_t eff = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[ibinp][ibintheta];
 297   return eff;
 298 }
 299
 300 Float_t AliMUONFastTracking::Acceptance(Float_t p,   Float_t theta,
 301                                         Float_t phi, Int_t charge){
 302   if (theta<fThetamin || theta>fThetamax) return 0;
 303
 304   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 305   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 306   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 307   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 308   // central value and corrections with spline
 309
 310   Float_t dp = p - fPmin;
 311   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 312   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 313   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 314   Float_t acc = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[ibinp][ibintheta];
 315   return acc;
 316 }
 317
 318 Float_t AliMUONFastTracking::MeanP(Float_t p,   Float_t theta,
 319                             Float_t phi, Int_t charge)
 320 {
 321     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 322     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 323     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanp;
 324 }
 325
 326 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaP(Float_t p,   Float_t theta,
 327                                     Float_t phi, Int_t charge)
 328 {
 329     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 330     Int_t index;
 331     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 332     // central value and corrections with spline
 333     Float_t sigmap = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 334     if (!fSpline) return sigmap;
 335     // corrections vs p, theta, phi
 336     index = iphi + fNbinphi * itheta;
 337     Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 338     Float_t frac1 = fSplineSigmap[index][0]->Eval(p)/sigmap;
 339
 340     if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 341         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmap;
 342         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmap;
 343         Float_t s3 = fCurrentEntry[fNbinp-3][itheta][iphi]->fSigmap;
 344         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 345         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 346         Float_t p3  = fDeltaP * (fNbinp - 3 + 0.5) + fPmin;
 347         Float_t p12 = p1 * p1, p22 = p2 * p2, p32 = p3 * p3;
 348         Float_t d = p12*p2 + p1*p32 + p22*p3 - p32*p2 - p3*p12 - p22*p1;
 349         Float_t a = (s1*p2 + p1*s3 + s2*p3 - s3*p2 - p3*s1 - s2*p1) / d;
 350         Float_t b = (p12*s2 + s1*p32 + p22*s3 - p32*s2 - s3*p12 - p22*s1)/d;
 351         Float_t c = (p12*p2*s3 + p1*p32*s2 + p22*p3*s1
 352                      - p32*p2*s1 - p3*p12*s2 - p22*p1*s3) / d;
 353         Float_t sigma = a * p * p + b * p + c;
 354         frac1 = sigma/sigmap;
 355     }
 356     index = iphi + fNbinphi * ip;
 357     fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 358     fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 359     if (theta>xmax) theta = xmax;
 360     Float_t frac2 = fSplineSigmap[index][1]->Eval(theta)/sigmap;
 361     index = itheta + fNbintheta * ip;
 362     fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 363     fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 364     if (phi>xmax) phi = xmax;
 365     Float_t frac3 = fSplineSigmap[index][2]->Eval(phi)/sigmap;
 366     Float_t sigmatot = sigmap * frac1 * frac2 * frac3;
 367     if (sigmatot<0) sigmatot = sigmap;
 368     return sigmatot;
 369 }
 370
 371 Float_t AliMUONFastTracking::Sigma1P(Float_t p,   Float_t theta,
 372                             Float_t phi, Int_t charge)
 373 {
 374     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 375     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 376     if (p>fPmax) {
 377         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 378         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigma1p;
 379         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigma1p;
 380         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 381         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 382         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 383         return sigma;
 384     }
 385     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 386 }
 387
 388 Float_t AliMUONFastTracking::NormG2(Float_t p,   Float_t theta,
 389                                     Float_t phi, Int_t charge)
 390 {
 391     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 392     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 393     if (p>fPmax) {
 394         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 395         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fNormG2;
 396         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fNormG2;
 397         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 398         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 399         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 400         return norm;
 401     }
 402     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fNormG2;
 403 }
 404
 405 Float_t AliMUONFastTracking::MeanG2(Float_t p,   Float_t theta,
 406                                     Float_t phi, Int_t charge)
 407 {
 408     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 409     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 410     if (p>fPmax) {
 411         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 412         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fMeanG2;
 413         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fMeanG2;
 414         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 415         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 416         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 417         return norm;
 418     }
 419     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanG2;
 420 }
 421
 422 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaG2(Float_t p,   Float_t theta,
 423                                      Float_t phi, Int_t charge)
 424 {
 425     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 426     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 427     if (p>fPmax) {
 428         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 429         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 430         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 431         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 432         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 433         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 434         return sigma;
 435     }
 436     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 437 }
 438
 439
 440 Float_t AliMUONFastTracking::MeanTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 441                                        Float_t phi, Int_t charge)
 442 {
 443     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 444     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 445     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeantheta;
 446 }
 447
 448 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 449                             Float_t phi, Int_t charge){
 450   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 451   Int_t index;
 452   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 453   // central value and corrections with spline
 454   Float_t sigmatheta = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 455   if (!fSpline) return sigmatheta;
 456   // corrections vs p, theta, phi
 457   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 458   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 459   Float_t frac1 = fSplineSigmatheta[index][0]->Eval(p)/sigmatheta;
 460   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 461     // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 462     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 463     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 464     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 465     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 466     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 467     frac1=sigma/sigmatheta;
 468   }
 469   index = iphi + fNbinphi * ip;
 470   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 471   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 472   if (theta>xmax) theta = xmax;
 473   Float_t frac2 = fSplineSigmatheta[index][1]->Eval(theta)/sigmatheta;
 474   index = itheta + fNbintheta * ip;
 475   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 476   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 477   if (phi>xmax) phi = xmax;
 478   Float_t frac3 = fSplineSigmatheta[index][2]->Eval(phi)/sigmatheta;
 479   return sigmatheta * frac1 * frac2 * frac3;
 480 }
 481
 482
 483 Float_t AliMUONFastTracking::MeanPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 484                             Float_t phi, Int_t charge){
 485   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 486   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 487   return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanphi;
 488 }
 489
 490 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 491                             Float_t phi, Int_t charge){
 492   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 493   Int_t index;
 494   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 495   // central value and corrections with spline
 496   Float_t sigmaphi = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 497   if (!fSpline) return sigmaphi;
 498   // corrections vs p, theta, phi
 499   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 500   Float_t frac1 = fSplineSigmaphi[index][0]->Eval(p)/sigmaphi;
 501   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 502   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 503     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 504     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 505     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 506     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 507     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 508     frac1 = sigma/sigmaphi;
 509   }
 510
 511   index = iphi + fNbinphi * ip;
 512   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 513   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 514   if (theta>xmax) theta = xmax;
 515   Float_t frac2 = fSplineSigmaphi[index][1]->Eval(theta)/sigmaphi;
 516   index = itheta + fNbintheta * ip;
 517   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 518   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 519   if (phi>xmax) phi = xmax;
 520   Float_t frac3 = fSplineSigmaphi[index][2]->Eval(phi)/sigmaphi;
 521   return sigmaphi * frac1 * frac2 * frac3;
 522 }
 523
 524 void AliMUONFastTracking::SetSpline(){
 525   printf ("Setting spline functions...");
 526   char splname[40];
 527   Double_t x[20][3];
 528   Double_t x2[50][3];
 529   Int_t nbins[3] = {fNbinp, fNbintheta, fNbinphi};
 530   Double_t xspl[20],yeff[50],ysigmap[20],ysigma1p[20];
 531   Double_t yacc[50], ysigmatheta[20],ysigmaphi[20];
 532   Double_t xsp2[50];
 533   // let's calculate the x axis for p, theta, phi
 534
 535   Int_t i, ispline, ivar;
 536   for (i=0; i< fNbinp; i++) x[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5);
 537   for (i=0; i< fNbintheta; i++) x[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5);
 538   for (i=0; i< fNbinphi; i++) x[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5);
 539
 540   for (i=0; i< 5 * fNbinp; i++) x2[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5)/5.;
 541   for (i=0; i< 5 * fNbintheta; i++) x2[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5)/5.;
 542   for (i=0; i< 5 * fNbinphi; i++) x2[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5)/5.;
 543
 544   // splines in p
 545   ivar = 0;
 546   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 547   for (i=0; i<5 * nbins[ivar]; i++) xsp2[i] = x2[i][ivar];
 548   ispline=0;
 549   for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 550     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 551       for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 552         //      for (Int_t i=0; i<5; i++) {
 553         //        yeff[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i];
 554         //        yacc[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i];
 555         //      }
 556         ysigmap[ip]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 557         ysigma1p[ip]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 558         ysigmatheta[ip] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 559         ysigmaphi[ip]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 560       }
 561       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 562       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 563       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yeff,5 * nbins[ivar]);
 564       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 565       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yacc,5 * nbins[ivar]);
 566       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 567       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 568       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 569       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 570       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 571       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 572       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 573       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 574       ispline++;
 575     }
 576   }
 577
 578   ivar = 1;
 579   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 580   ispline=0;
 581   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 582     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 583       for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 584         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 585         //      yeff[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
 586         //      yacc[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
 587         ysigmap[itheta]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 588         ysigma1p[itheta]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 589         ysigmatheta[itheta] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 590         ysigmaphi[itheta]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 591       }
 592       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 593       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 594       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 595       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 596       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 597       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 598       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 599       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 600       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 601       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 602       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 603       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 604       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 605       ispline++;
 606     }
 607   }
 608
 609   ivar = 2;
 610   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 611   ispline=0;
 612   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 613     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 614       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 615         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 616         //      yeff[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
 617         //      yacc[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
 618         ysigmap[iphi]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 619         ysigma1p[iphi]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 620         ysigmatheta[iphi] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 621         ysigmaphi[iphi]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 622       }
 623       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 624       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 625       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 626       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 627       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 628       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 629       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 630       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 631       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 632       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 633       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 634       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 635       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 636       ispline++;
 637     }
 638   }
 639   printf ("...done\n");
 640 }
 641
 642 void AliMUONFastTracking::SmearMuon(Float_t pgen, Float_t thetagen, Float_t phigen,
 643                             Int_t charge, Float_t &psmear, Float_t &thetasmear,
 644                             Float_t &phismear, Float_t &eff, Float_t &acc){
 645
 646   // !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 647   // IMPORTANT NOTICE TO THE USER
 648   //!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 649   // THIS METHOD HAS BEEN REPLACED BY AliFastMuonTrackingEff::Evaluate()
 650   // AND WILL BE DELETED SOON
 651   // DO NOT USE THIS METHOD
 652   //
 653
 654   printf ("AliMUONFastTracking::SmearMuon()   THIS METHOD IS OBSOLETE ");
 655   printf ("PLEASE REFER TO AliFastMuonTrackingEff::Evaluate()\n");
 656   // angles are in degrees
 657
 658   Double_t meanp    = MeanP  (pgen, thetagen, phigen, charge);
 659   Double_t sigmap   = SigmaP (pgen, thetagen, phigen, charge);
 660   Double_t sigma1p  = Sigma1P(pgen, thetagen, phigen, charge);
 661   Double_t normg2   = NormG2 (pgen, thetagen, phigen, charge);
 662   Double_t meang2   = MeanG2 (pgen, thetagen, phigen, charge);
 663   Double_t sigmag2  = SigmaG2(pgen, thetagen, phigen, charge);
 664
 665   printf ("fBkg = %g    normg2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,NormG2(100,5,0,1));
 666   printf ("fBkg = %g    meang2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,MeanG2(100,5,0,1));
 667   printf ("fBkg = %g    sigmag2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,SigmaG2(100,5,0,1));
 668   Int_t ip,itheta,iphi;
 669   GetIpIthetaIphi(pgen, thetagen, phigen, charge, ip, itheta, iphi);
 670   if (sigmap == 0) {
 671     if (fPrintLevel>0) {
 672       printf ("WARNING!!! sigmap=0:    ");
 673       printf ("ip= %d itheta = %d iphi = %d   ", ip, itheta, iphi);
 674       printf ("p= %f theta = %f phi = %f\n", pgen, thetagen, phigen);
 675     }
 676   }
 677
 678   if (fPrintLevel>1) printf ("setting parameters: meanp = %f sigmap = %f sigma1p = %f normg2 = %f meang2 = %f sigmag2 = %f \n",meanp,sigmap,sigma1p,normg2,meang2,sigmag2);
 679   fFitp->SetParameters(meanp,sigmap,sigma1p,normg2,meang2,sigmag2);
 680
 681   Double_t meantheta  = MeanTheta (pgen, thetagen, phigen, charge);
 682   Double_t sigmatheta = SigmaTheta(pgen, thetagen, phigen, charge);
 683   Double_t meanphi    = MeanPhi   (pgen, thetagen, phigen, charge);
 684   Double_t sigmaphi   = SigmaPhi  (pgen, thetagen, phigen, charge);
 685
 686   // components different from ip=0 have the RMS bigger than mean
 687   Float_t ptp[3]  =  { 1.219576,-0.354764,-0.690117 };
 688   Float_t ptph[3] =  { 0.977522, 0.016269, 0.023158 };
 689   Float_t pphp[3] =  { 1.303256,-0.464847,-0.869322 };
 690   psmear   = pgen + fFitp->GetRandom();
 691   Float_t dp = psmear - pgen;
 692   if (ip==0) sigmaphi *= pphp[0] + pphp[1] * dp + pphp[2] * dp*dp;
 693   phismear = phigen + gRandom->Gaus(meanphi, sigmaphi);
 694   Float_t dphi = phismear - phigen;
 695
 696   if (ip==0) sigmatheta *= ptp[0] + ptp[1] * dp + ptp[2] * dp*dp;
 697   if (ip==0) sigmatheta *= ptph[0] + ptph[1] * dphi + ptph[2] * dphi*dphi;
 698   thetasmear = thetagen + gRandom->Gaus(meantheta,sigmatheta);
 699   eff      = Efficiency(pgen, thetagen, phigen, charge);
 700   acc      = Acceptance(pgen, thetagen, phigen, charge);
 701 }
 702
 703 void AliMUONFastTracking::SetBackground(Float_t bkg){
 704   // linear interpolation of the parameters in the LUT between 2 values where
 705   // the background has been actually calculated
 706
 707   if (bkg>2) printf ("WARNING: unsafe extrapolation!\n");
 708   fBkg = bkg;
 709
 710   Float_t BKG[4] = {0, 0.5, 1, 2}; // bkg values for which LUT is calculated
 711   Int_t ibkg;
 712   for (ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) if ( bkg < BKG[ibkg]) break;
 713   if (ibkg == 4) ibkg--;
 714   if (ibkg == 0) ibkg++;
 715
 716   Float_t x0 = BKG[ibkg-1];
 717   Float_t x1 = BKG[ibkg];
 718   Float_t x = (bkg - x0) / (x1 - x0);
 719
 720   Float_t y0, y1;
 721
 722   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 723     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 724       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 725         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fP = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP;
 726         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fTheta = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta;
 727         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fPhi = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi;
 728         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2p = -1;
 729         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2theta = -1;
 730         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2phi = -1;
 731
 732         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanp;
 733         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp;
 734         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanp = (y1 - y0) * x + y0;
 735         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeantheta;
 736         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta;
 737         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeantheta = (y1 - y0) * x + y0;
 738         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanphi;
 739         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi;
 740         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanphi = (y1 - y0) * x + y0;
 741         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmap;
 742         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap;
 743         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmap = (y1 - y0) * x + y0;
 744         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmatheta;
 745         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta;
 746         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmatheta = (y1 - y0) * x + y0;
 747         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaphi;
 748         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi;
 749         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaphi = (y1 - y0) * x + y0;
 750         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigma1p;
 751         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p;
 752         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigma1p = (y1 - y0) * x + y0;
 753         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fNormG2;
 754         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2;
 755         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fNormG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 756         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanG2;
 757         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2;
 758         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 759
 760         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaG2;
 761         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2;
 762         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 763         for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 764           for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 765             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i][j] = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j];
 766             y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fEff[i][j];
 767             y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j];
 768             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i][j] = (y1 - y0) * x + y0;
 769           }
 770         }
 771       }
 772     }
 773   }
 774   SetSpline();
 775 }
 776
 777
 778
 779   // to guarantee a safe extrapolation for sigmag2 to 0<bkg<0.5, let's fit
 780   // with a straight line sigmag2 vs bkg for bkg=0.5, 1 and 2, and put the
 781   // sigma2(BKG=0) as the extrapolation of this fit
 782
 783
 784
 785
 786
 787
 788
 789