Simplifying calling test, explicite functions for each type of test
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 Revision 1.9  2004/02/03 16:45:20  morsch
19 Unique name for functions (TF1).
20
21 Revision 1.8  2004/01/27 18:02:38  hristov
22 Removing some warning (Sun)
23
24 Revision 1.7  2003/11/13 14:21:57  morsch
25 Coding Rule violation corrections.
26
27 Revision 1.6  2003/08/12 15:16:25  morsch
28 Saver initialisation of fFitp  array. (Lenaic COUEDEL)
29
30 Revision 1.5  2003/08/05 16:14:20  morsch
31 Some problems with too big fluctuations corrected. (A. de Falco)
32
33 Revision 1.2  2003/01/08 10:29:33  morsch
34 Path to data file changed.
35
36 Revision 1.1  2003/01/06 10:13:33  morsch
37 First commit.
38
39 */
40
41 //-------------------------------------------------------------------------
42 //        Class AliMUONFastTracking 
43 //
44 //  Manager for the fast simulation of tracking in the muon spectrometer
45 //  This class reads the lookup tables containing the parameterization 
46 //  of the deltap, deltatheta, deltaphi for different background levels
47 //  and provides the related smeared parameters. 
48 //  Used by AliFastMuonTrackingEff, AliFastMuonTrackingAcc, 
49 //  AliFastMuonTrackingRes. 
50 //-------------------------------------------------------------------------
51
52 #include "AliMUONFastTracking.h"
53 #include "AliMUONFastTrackingEntry.h"
54 #include <TSpline.h>
55 #include <TFile.h>
56 #include <TH3.h>
57 #include <TF1.h>
58 #include <TRandom.h>
59 #include <stdlib.h>
60 #include <stdio.h>
61 #include <string.h>
62 #include <Riostream.h>
63
64 ClassImp(AliMUONFastTracking)
65
66
67 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::fgMUONFastTracking=NULL;
68
69 static Double_t FitP(Double_t *x, Double_t *par){
70     Double_t dx = x[0] - par[0];
71     Double_t dx2 = x[0] - par[4];
72     Double_t sigma = par[1] * ( 1 + par[2] * dx);
73     if (sigma == 0) {    
74
75         return 0.;
76     }
77     Double_t fasymm = TMath::Exp(-0.5 * dx * dx / (sigma * sigma));
78     Double_t sigma2 = par[1] * par[5];
79     Double_t fgauss = TMath::Exp(-0.5 * dx2 * dx2 / (sigma2 * sigma2));
80     Double_t value = fasymm + par[3] * fgauss; 
81     return TMath::Abs(value);
82
83
84 AliMUONFastTracking::AliMUONFastTracking(const AliMUONFastTracking & ft):TObject()
85 {
86 // Copy constructor
87     ft.Copy(*this);
88 }
89
90
91 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::Instance()
92
93 // Set random number generator 
94     if (fgMUONFastTracking) {
95         return fgMUONFastTracking;
96     } else {
97         fgMUONFastTracking = new AliMUONFastTracking();
98         return fgMUONFastTracking;
99     }
100 }
101
102 AliMUONFastTracking::AliMUONFastTracking() 
103 {
104 //
105 // constructor
106 //
107   for (Int_t i = 0; i<20;i++) {
108     for (Int_t j = 0; j<20; j++) {
109       for (Int_t k = 0; k<20; k++) {
110         fFitp[i][j][k] = 0x0;
111       }
112     }
113   }
114
115     fClusterFinder = kOld; 
116     fPrintLevel = 1;  
117     // read binning; temporarily put by hand
118     Float_t pmin = 0, pmax = 200;
119     Int_t   nbinp = 10;
120     Float_t thetamin = 2, thetamax = 9;
121     Int_t   nbintheta=10;
122     Float_t phimin = -180, phimax =180;
123     Int_t   nbinphi=10;
124     //--------------------------------------
125
126     fNbinp = nbinp;
127     fPmin  = pmin;
128     fPmax  = pmax;
129     
130     fNbintheta = nbintheta;
131     fThetamin  = thetamin;
132     fThetamax  = thetamax;
133     
134     fNbinphi = nbinphi;
135     fPhimin  = phimin;
136     fPhimax  = phimax;
137     
138     fDeltaP     = (fPmax-fPmin)/fNbinp;
139     fDeltaTheta = (fThetamax-fThetamin)/fNbintheta;
140     fDeltaPhi   = (fPhimax-fPhimin)/fNbinphi;
141 }
142
143 void AliMUONFastTracking::Init(Float_t bkg)
144 {
145   //
146   //  Initialization
147   //
148   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
149     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
150       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
151         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi] = new AliMUONFastTrackingEntry;
152         for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++){
153           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg] = new AliMUONFastTrackingEntry;
154         }
155       }
156     }
157   }
158   
159   char filename [100]; 
160   if (fClusterFinder==kOld) sprintf (filename,"$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/MUONtrackLUT.root"); 
161   else sprintf (filename,"$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/MUONtrackLUT-AZ.root"); 
162
163   TFile *file = new TFile(filename); 
164   ReadLUT(file);
165   SetBackground(bkg);
166   UseSpline(0);
167 }
168
169
170 void AliMUONFastTracking::ReadLUT(TFile* file)
171 {
172   //
173   // read the lookup tables from file
174   //
175   TH3F *heff[5][3], *hacc[5][3], *hmeanp, *hsigmap, *hsigma1p, *hchi2p;
176   TH3F *hnormg2, *hmeang2, *hsigmag2, *hmeantheta, *hsigmatheta, *hchi2theta;
177   TH3F *hmeanphi, *hsigmaphi, *hchi2phi;
178   char tag[40], tag2[40]; 
179   
180   printf ("Reading parameters from LUT file %s...\n",file->GetName());
181
182   const Float_t kBkg[4] = {0, 0.5, 1, 2};
183   for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) {
184     sprintf (tag,"BKG%g",kBkg[ibkg]); 
185     file->cd(tag);
186     for (Int_t isplp = 0; isplp<kSplitP; isplp++) { 
187       for (Int_t ispltheta = 0; ispltheta<kSplitTheta; ispltheta++) { 
188         sprintf (tag2,"heff[%d][%d]",isplp,ispltheta); 
189         heff[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
190         sprintf (tag2,"hacc[%d][%d]",isplp,ispltheta); 
191         hacc[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
192       }
193     }    
194     hmeanp      = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanp");
195     hsigmap     = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmap");
196     hsigma1p    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigma1p");
197     hchi2p      = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2p");
198     hnormg2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hnormg2");
199     hmeang2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeang2");
200     hsigmag2    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmag2");
201     hmeantheta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeantheta");
202     hsigmatheta = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmatheta");
203     hchi2theta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2theta");
204     hmeanphi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanphi");
205     hsigmaphi   = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmaphi");
206     hchi2phi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2phi");
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           Float_t p     = fPmin     + fDeltaP     * (ip     + 0.5);
212           Float_t theta = fThetamin + fDeltaTheta * (itheta + 0.5);
213           Float_t phi   = fPhimin   + fDeltaPhi   * (iphi   + 0.5);
214           
215           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP          = p;
216           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp      = 
217             hmeanp->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
218           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap     = 
219             TMath::Abs(hsigmap->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
220           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p    = 
221             hsigma1p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
222           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2p      = 
223             hchi2p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
224           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2     = 
225             hnormg2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
226           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2     = 
227             hmeang2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
228           if (ibkg == 0)  fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2 = 9999;
229           else fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2    = 
230             hsigmag2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
231           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta      = theta;
232           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta  = 
233             hmeantheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
234           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta = 
235             TMath::Abs(hsigmatheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
236           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2theta  = 
237             hchi2theta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
238           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi        = phi;
239           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi    = 
240             hmeanphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
241           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi   = 
242             TMath::Abs(hsigmaphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
243           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2phi    = 
244             hchi2phi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
245           for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) { 
246             for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) { 
247               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j] = 
248                 hacc[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
249               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j] = 
250                 heff[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
251             }
252           }
253         } // iphi 
254       }  // itheta
255     }   // ip
256   }    // ibkg
257
258   TGraph *graph = new TGraph(3); 
259   TF1 *f = new TF1("f","[0]+[1]*x"); 
260   
261   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
262     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
263       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
264         graph->SetPoint(0,0.5,fEntry[ip][itheta][iphi][1]->fSigmaG2);
265         graph->SetPoint(1,1,fEntry[ip][itheta][iphi][2]->fSigmaG2);
266         graph->SetPoint(2,2,fEntry[ip][itheta][iphi][3]->fSigmaG2);
267         graph->Fit("f","q"); 
268         fEntry[ip][itheta][iphi][0]->fSigmaG2 = f->Eval(0); 
269       }
270     }
271   }
272   f->Delete();
273   graph->Delete();
274   printf ("parameters read. \n");
275 }
276
277 void AliMUONFastTracking::GetBinning(Int_t &nbinp, Float_t &pmin, Float_t &pmax,
278                                      Int_t &nbintheta, Float_t &thetamin, 
279                                      Float_t &thetamax,
280                                      Int_t &nbinphi, Float_t &phimin, Float_t &phimax) const 
281 {
282   //
283   // gets the binning for the discrete parametrizations in the lookup table
284   //
285     nbinp = fNbinp;
286     pmin  = fPmin;
287     pmax  = fPmax;
288     nbintheta = fNbintheta;
289     thetamin  = fThetamin;
290     thetamax  = fThetamax;
291     nbinphi = fNbinphi;
292     phimin  = fPhimin;
293     phimax  = fPhimax;
294 }
295
296
297 void AliMUONFastTracking::GetIpIthetaIphi(Float_t p, Float_t theta, Float_t phi, 
298                                           Int_t charge, Int_t &ip, Int_t &itheta, 
299                                           Int_t &iphi) const
300 {
301   //
302   // gets the id of the cells in the LUT for a given (p,theta,phi, charge)
303   //
304     if (charge < 0) phi = -phi;
305     ip           = Int_t (( p - fPmin ) / fDeltaP);
306     itheta       = Int_t (( theta - fThetamin ) / fDeltaTheta);
307     iphi         = Int_t (( phi - fPhimin ) / fDeltaPhi);
308     
309     
310     if (ip< 0)  ip = 0;
311     if (ip>= fNbinp) ip = fNbinp-1;
312     if (itheta< 0) itheta = 0;
313     if (itheta>= fNbintheta) itheta = fNbintheta-1;
314     
315     if (iphi< 0) iphi = 0;
316     if (iphi>= fNbinphi) iphi = fNbinphi-1;
317 }
318
319 void AliMUONFastTracking::GetSplit(Int_t ip, Int_t itheta, 
320                                    Int_t &nSplitP, Int_t &nSplitTheta) const 
321
322   //
323   // the first cell is splitted in more bins for theta and momentum
324   // parameterizations. Get the number of divisions for the splitted bins
325   //
326   if (ip==0) nSplitP = 5; 
327   else nSplitP = 2; 
328   if (itheta==0) nSplitTheta = 3; 
329   else nSplitTheta = 1; 
330 }
331
332 Float_t AliMUONFastTracking::Efficiency(Float_t p,   Float_t theta, 
333                                         Float_t phi, Int_t charge){
334   //
335   // gets the tracking efficiency
336   //
337   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
338   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
339   Int_t nSplitP, nSplitTheta; 
340   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta); 
341
342   Float_t dp = p - fPmin;
343   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP); 
344   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
345   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta); 
346   Float_t eff = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[ibinp][ibintheta];
347   return eff;   
348 }
349
350 Float_t AliMUONFastTracking::Acceptance(Float_t p,   Float_t theta, 
351                                         Float_t phi, Int_t charge){
352   //
353   // gets the geometrical acceptance
354   //
355   if (theta<fThetamin || theta>fThetamax) return 0; 
356   
357   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
358   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
359   Int_t nSplitP, nSplitTheta; 
360   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta); 
361   // central value and corrections with spline 
362   
363   Float_t dp = p - fPmin;
364   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP); 
365   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
366   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta); 
367   Float_t acc = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[ibinp][ibintheta];
368   return acc;   
369 }
370
371 Float_t AliMUONFastTracking::MeanP(Float_t p,   Float_t theta, 
372                             Float_t phi, Int_t charge) const
373 {
374   //
375   // gets the mean value of the prec-pgen distribution
376   //
377     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
378     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
379     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanp;
380 }
381
382 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaP(Float_t p,   Float_t theta, 
383                                     Float_t phi, Int_t charge) const
384 {
385   //
386   // gets the width of the prec-pgen distribution
387   //
388     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
389     Int_t index;
390     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
391     // central value and corrections with spline 
392     Float_t sigmap = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
393     if (!fSpline) return sigmap;
394     // corrections vs p, theta, phi 
395     index = iphi + fNbinphi * itheta;
396     Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
397     Float_t frac1 = fSplineSigmap[index][0]->Eval(p)/sigmap; 
398     
399     if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
400         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmap;
401         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmap;
402         Float_t s3 = fCurrentEntry[fNbinp-3][itheta][iphi]->fSigmap;
403         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
404         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
405         Float_t p3  = fDeltaP * (fNbinp - 3 + 0.5) + fPmin;
406         Float_t p12 = p1 * p1, p22 = p2 * p2, p32 = p3 * p3;
407         Float_t d = p12*p2 + p1*p32 + p22*p3 - p32*p2 - p3*p12 - p22*p1;
408         Float_t a = (s1*p2 + p1*s3 + s2*p3 - s3*p2 - p3*s1 - s2*p1) / d;
409         Float_t b = (p12*s2 + s1*p32 + p22*s3 - p32*s2 - s3*p12 - p22*s1)/d;
410         Float_t c = (p12*p2*s3 + p1*p32*s2 + p22*p3*s1 
411                      - p32*p2*s1 - p3*p12*s2 - p22*p1*s3) / d;
412         Float_t sigma = a * p * p + b * p + c;
413         frac1 = sigma/sigmap;
414     }
415     index = iphi + fNbinphi * ip;
416     fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
417     fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
418     if (theta>xmax) theta = xmax;
419     Float_t frac2 = fSplineSigmap[index][1]->Eval(theta)/sigmap; 
420     index = itheta + fNbintheta * ip;
421     fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
422     fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
423     if (phi>xmax) phi = xmax;
424     Float_t frac3 = fSplineSigmap[index][2]->Eval(phi)/sigmap;
425     Float_t sigmatot = sigmap * frac1 * frac2 * frac3;
426     if (sigmatot<0) sigmatot = sigmap;
427     return sigmatot;
428 }
429
430 Float_t AliMUONFastTracking::Sigma1P(Float_t p,   Float_t theta, 
431                             Float_t phi, Int_t charge) const
432 {
433   //
434   // gets the width correction of the prec-pgen distribution (see FitP)
435   //
436     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
437     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
438     if (p>fPmax) {
439         // linear extrapolation of sigmap for p out of range 
440         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigma1p;
441         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigma1p;
442         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
443         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
444         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) ); 
445         return sigma;
446     }
447     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
448 }
449
450 Float_t AliMUONFastTracking::NormG2(Float_t p,   Float_t theta, 
451                                     Float_t phi, Int_t charge) const
452 {
453   //
454   // gets the relative normalization of the background
455   // (gaussian) component in the prec-pgen distribution
456   //
457     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
458     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
459     if (p>fPmax) {
460         // linear extrapolation of sigmap for p out of range 
461         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fNormG2;
462         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fNormG2;
463         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
464         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
465         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) ); 
466         return norm;
467     }
468     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fNormG2;
469 }
470
471 Float_t AliMUONFastTracking::MeanG2(Float_t p,   Float_t theta, 
472                                     Float_t phi, Int_t charge) const
473 {
474   //
475   // gets the mean value of the background
476   // (gaussian) component in the prec-pgen distribution
477   //
478     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
479     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
480     if (p>fPmax) {
481         // linear extrapolation of sigmap for p out of range 
482         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fMeanG2;
483         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fMeanG2;
484         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
485         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
486         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) ); 
487         return norm;
488     }
489     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanG2;
490 }
491
492 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaG2(Float_t p,   Float_t theta, 
493                                      Float_t phi, Int_t charge) const
494 {
495   //
496   // gets the width of the background
497   // (gaussian) component in the prec-pgen distribution
498   //
499     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
500     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
501     if (p>fPmax) {
502         // linear extrapolation of sigmap for p out of range 
503         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaG2;
504         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaG2;
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         return sigma;
509     }
510     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaG2;
511 }
512
513
514 Float_t AliMUONFastTracking::MeanTheta(Float_t p,   Float_t theta, 
515                                        Float_t phi, Int_t charge) const
516 {
517   //
518   // gets the mean value of the thetarec-thetagen distribution
519   //
520     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
521     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
522     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeantheta;
523 }
524
525 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaTheta(Float_t p,   Float_t theta,  
526                             Float_t phi, Int_t charge) const
527 {
528   //
529   // gets the width of the thetarec-thetagen distribution
530   //
531   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
532   Int_t index;
533   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
534   // central value and corrections with spline 
535   Float_t sigmatheta = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
536   if (!fSpline) return sigmatheta;
537   // corrections vs p, theta, phi 
538   index = iphi + fNbinphi * itheta;
539   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
540   Float_t frac1 = fSplineSigmatheta[index][0]->Eval(p)/sigmatheta; 
541   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
542     // linear extrapolation of sigmap for p out of range 
543     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmatheta;
544     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmatheta;
545     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
546     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
547     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) ); 
548     frac1=sigma/sigmatheta;
549   }
550   index = iphi + fNbinphi * ip;
551   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
552   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
553   if (theta>xmax) theta = xmax;
554   Float_t frac2 = fSplineSigmatheta[index][1]->Eval(theta)/sigmatheta; 
555   index = itheta + fNbintheta * ip;
556   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
557   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
558   if (phi>xmax) phi = xmax;
559   Float_t frac3 = fSplineSigmatheta[index][2]->Eval(phi)/sigmatheta;
560   return sigmatheta * frac1 * frac2 * frac3;
561 }
562
563
564 Float_t AliMUONFastTracking::MeanPhi(Float_t p,   Float_t theta, 
565                             Float_t phi, Int_t charge) const
566 {
567   //
568   // gets the mean value of the phirec-phigen distribution
569   //
570   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
571   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
572   return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanphi;
573 }
574
575 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaPhi(Float_t p,   Float_t theta, 
576                             Float_t phi, Int_t charge){
577   //
578   // gets the width of the phirec-phigen distribution
579   //
580   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
581   Int_t index;
582   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
583   // central value and corrections with spline 
584   Float_t sigmaphi = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
585   if (!fSpline) return sigmaphi;
586   // corrections vs p, theta, phi 
587   index = iphi + fNbinphi * itheta;
588   Float_t frac1 = fSplineSigmaphi[index][0]->Eval(p)/sigmaphi; 
589   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
590   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
591     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaphi;
592     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaphi;
593     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
594     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
595     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) ); 
596     frac1 = sigma/sigmaphi;
597   }
598   
599   index = iphi + fNbinphi * ip;
600   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
601   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
602   if (theta>xmax) theta = xmax;
603   Float_t frac2 = fSplineSigmaphi[index][1]->Eval(theta)/sigmaphi; 
604   index = itheta + fNbintheta * ip;
605   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
606   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
607   if (phi>xmax) phi = xmax;
608   Float_t frac3 = fSplineSigmaphi[index][2]->Eval(phi)/sigmaphi;
609   return sigmaphi * frac1 * frac2 * frac3;
610 }
611
612 void AliMUONFastTracking::SetSpline(){
613   //
614   // sets the spline functions for a smooth behaviour of the parameters
615   // when going from one cell to another
616   //
617   printf ("Setting spline functions...");
618   char splname[40];
619   Double_t x[20][3];
620   Double_t x2[50][3];
621   Int_t nbins[3] = {fNbinp, fNbintheta, fNbinphi};
622   Double_t xspl[20],yeff[50],ysigmap[20],ysigma1p[20];
623   Double_t yacc[50], ysigmatheta[20],ysigmaphi[20];
624   Double_t xsp2[50];
625   // let's calculate the x axis for p, theta, phi
626   
627   Int_t i, ispline, ivar;
628   for (i=0; i< fNbinp; i++) x[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5);
629   for (i=0; i< fNbintheta; i++) x[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5);
630   for (i=0; i< fNbinphi; i++) x[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5);
631   
632   for (i=0; i< 5 * fNbinp; i++) x2[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5)/5.;
633   for (i=0; i< 5 * fNbintheta; i++) x2[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5)/5.;
634   for (i=0; i< 5 * fNbinphi; i++) x2[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5)/5.;
635   
636   // splines in p
637   ivar = 0; 
638   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
639   for (i=0; i<5 * nbins[ivar]; i++) xsp2[i] = x2[i][ivar];
640   ispline=0;
641   for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
642     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
643       for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
644         //      for (Int_t i=0; i<5; i++) { 
645         //        yeff[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i];
646         //        yacc[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i];
647         //      }
648         ysigmap[ip]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
649         ysigma1p[ip]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
650         ysigmatheta[ip] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
651         ysigmaphi[ip]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
652       }
653       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
654       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
655       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yeff,5 * nbins[ivar]);
656       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
657       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yacc,5 * nbins[ivar]);
658       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
659       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
660       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
661       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
662       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
663       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
664       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
665       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
666       ispline++;
667     }
668   }
669
670   ivar = 1; 
671   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
672   ispline=0;
673   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
674     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
675       for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
676         // for efficiency and acceptance let's take the central value
677         //      yeff[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
678         //      yacc[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
679         ysigmap[itheta]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
680         ysigma1p[itheta]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
681         ysigmatheta[itheta] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
682         ysigmaphi[itheta]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
683       }
684       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
685       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
686       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
687       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
688       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
689       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
690       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
691       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
692       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
693       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
694       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
695       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
696       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
697       ispline++;
698     }
699   }
700
701   ivar = 2; 
702   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
703   ispline=0;
704   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
705     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
706       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
707         // for efficiency and acceptance let's take the central value
708         //      yeff[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
709         //      yacc[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
710         ysigmap[iphi]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
711         ysigma1p[iphi]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
712         ysigmatheta[iphi] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
713         ysigmaphi[iphi]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
714       }
715       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
716       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
717       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
718       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
719       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
720       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
721       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
722       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
723       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
724       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
725       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
726       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
727       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
728       ispline++;
729     }
730   }
731   printf ("...done\n");
732 }
733   
734 void AliMUONFastTracking::SetBackground(Float_t bkg){
735   //
736   // linear interpolation of the parameters in the LUT between 2 values where
737   // the background has been actually calculated
738   //
739   if (bkg>2) printf ("WARNING: unsafe extrapolation!\n");
740   fBkg = bkg;
741
742   Float_t bkgLevel[4] = {0, 0.5, 1, 2}; // bkg values for which LUT is calculated
743   Int_t ibkg;
744   for (ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) if ( bkg < bkgLevel[ibkg]) break;
745   if (ibkg == 4) ibkg--;
746   if (ibkg == 0) ibkg++;
747   
748   Float_t x0 = bkgLevel[ibkg-1];
749   Float_t x1 = bkgLevel[ibkg];
750   Float_t x = (bkg - x0) / (x1 - x0); 
751   
752   Float_t y0, y1;
753
754   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
755     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
756       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
757         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fP = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP;
758         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fTheta = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta;
759         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fPhi = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi;
760         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2p = -1;
761         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2theta = -1;
762         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2phi = -1;
763
764         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanp;
765         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp;
766         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanp = (y1 - y0) * x + y0;
767         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeantheta;
768         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta;
769         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeantheta = (y1 - y0) * x + y0;
770         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanphi;
771         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi;
772         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanphi = (y1 - y0) * x + y0;
773         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmap;
774         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap;
775         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmap = (y1 - y0) * x + y0;
776         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmatheta;
777         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta;
778         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmatheta = (y1 - y0) * x + y0;
779         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaphi;
780         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi;
781         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaphi = (y1 - y0) * x + y0;
782         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigma1p;
783         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p;
784         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigma1p = (y1 - y0) * x + y0;
785         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fNormG2;
786         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2;
787         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fNormG2 = (y1 - y0) * x + y0;
788         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanG2;
789         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2;
790         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanG2 = (y1 - y0) * x + y0;
791         
792         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaG2;
793         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2;
794         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaG2 = (y1 - y0) * x + y0;
795         for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
796           for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
797             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i][j] = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j];
798             y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fEff[i][j];
799             y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j];
800             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i][j] = (y1 - y0) * x + y0;
801           }
802         }
803       }
804     }
805   }
806   SetSpline();
807 }
808
809 TF1* AliMUONFastTracking::GetFitP(Int_t ip,Int_t itheta,Int_t iphi) { 
810   // gets the correct prec-pgen distribution for a given LUT cell 
811   if (!fFitp[ip][itheta][iphi]) {
812     char name[256];
813     sprintf(name, "fit_%d_%d_%d", ip, itheta, iphi);
814     fFitp[ip][itheta][iphi] = new TF1(name ,FitP,-20.,20.,6);
815     fFitp[ip][itheta][iphi]->SetNpx(500);    
816     fFitp[ip][itheta][iphi]->SetParameters(0.,0.,0.,0.,0.,0.);    
817   }
818   return fFitp[ip][itheta][iphi]; 
819 }
820
821 AliMUONFastTracking& AliMUONFastTracking::operator=(const  AliMUONFastTracking& rhs)
822 {
823 // Assignment operator
824     rhs.Copy(*this);
825     return *this;
826 }
827
828 void AliMUONFastTracking::Copy(TObject&) const
829 {
830     //
831     // Copy 
832     //
833     Fatal("Copy","Not implemented!\n");
834 }
835
836
837
838
839
840
841
842