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 /* $Id$ */
  17
  18 //-------------------------------------------------------------------------
  19 //        Class AliMUONFastTracking
  20 //
  21 //  Manager for the fast simulation of tracking in the muon spectrometer
  22 //  This class reads the lookup tables containing the parameterization
  23 //  of the deltap, deltatheta, deltaphi for different background levels
  24 //  and provides the related smeared parameters.
  25 //  Used by AliFastMuonTrackingEff, AliFastMuonTrackingAcc,
  26 //  AliFastMuonTrackingRes.
  27 //-------------------------------------------------------------------------
  28
  29 #include <stdio.h>
  30 #include <stdlib.h>
  31 #include <string.h>
  32
  33 #include <Riostream.h>
  34 #include <TF1.h>
  35 #include <TFile.h>
  36 #include <TH3.h>
  37 #include <TMath.h>
  38 #include <TRandom.h>
  39 #include <TSpline.h>
  40
  41 #include "AliMUONFastTracking.h"
  42 #include "AliMUONFastTrackingEntry.h"
  43
  44 using std::cout;
  45 using std::endl;
  46 ClassImp(AliMUONFastTracking)
  47
  48
  49 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::fgMUONFastTracking=NULL;
  50
  51 static Double_t FitP(Double_t *x, Double_t *par){
  52 // Fit function
  53     Double_t dx = x[0] - par[0];
  54     Double_t dx2 = x[0] - par[4];
  55     Double_t sigma = par[1] * ( 1 + par[2] * dx);
  56     if (sigma == 0) {
  57
  58         return 0.;
  59     }
  60     Double_t fasymm = TMath::Exp(-0.5 * dx * dx / (sigma * sigma));
  61     Double_t sigma2 = par[1] * par[5];
  62     Double_t fgauss = TMath::Exp(-0.5 * dx2 * dx2 / (sigma2 * sigma2));
  63     Double_t value = fasymm + par[3] * fgauss;
  64     return TMath::Abs(value);
  65 }
  66
  67 AliMUONFastTracking::AliMUONFastTracking(const AliMUONFastTracking & ft):
  68     TObject(),
  69     fNbinp(10),
  70     fPmin(0.),
  71     fPmax(200.),
  72     fDeltaP((fPmax-fPmin)/fNbinp),
  73     fNbintheta(10),
  74     fThetamin(2.),
  75     fThetamax(9.),
  76     fDeltaTheta((fThetamax-fThetamin)/fNbintheta),
  77     fNbinphi(10),
  78     fPhimin(-180.),
  79     fPhimax(180.),
  80     fDeltaPhi((fPhimax-fPhimin)/fNbinphi),
  81     fPrintLevel(1),
  82     fBkg(0.),
  83     fSpline(0),
  84     fClusterFinder(kOld)
  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     fNbinp(10),
 104     fPmin(0.),
 105     fPmax(200.),
 106     fDeltaP((fPmax-fPmin)/fNbinp),
 107     fNbintheta(10),
 108     fThetamin(2.),
 109     fThetamax(9.),
 110     fDeltaTheta((fThetamax-fThetamin)/fNbintheta),
 111     fNbinphi(10),
 112     fPhimin(-180.),
 113     fPhimax(180.),
 114     fDeltaPhi((fPhimax-fPhimin)/fNbinphi),
 115     fPrintLevel(1),
 116     fBkg(0.),
 117     fSpline(0),
 118     fClusterFinder(kOld)
 119 {
 120 //
 121 // constructor
 122 //
 123   for (Int_t i = 0; i<20;i++) {
 124     for (Int_t j = 0; j<20; j++) {
 125       for (Int_t k = 0; k<20; k++) {
 126         fFitp[i][j][k] = 0x0;
 127       }
 128     }
 129   }
 130 }
 131
 132 void AliMUONFastTracking::Init(Float_t bkg)
 133 {
 134   //
 135   //  Initialization
 136   //
 137   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 138     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 139       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 140         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 141         for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++){
 142           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 143         }
 144       }
 145     }
 146   }
 147
 148   char filename [100];
 149   if (fClusterFinder==kOld) snprintf (filename, 100, "$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/MUONtrackLUT.root");
 150   else snprintf (filename, 100, "$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/MUONtrackLUT-AZ.root");
 151
 152   TFile *file = new TFile(filename);
 153   ReadLUT(file);
 154   SetBackground(bkg);
 155   UseSpline(0);
 156 }
 157
 158
 159 void AliMUONFastTracking::ReadLUT(TFile* file)
 160 {
 161   //
 162   // read the lookup tables from file
 163   //
 164   TH3F *heff[5][3], *hacc[5][3], *hmeanp, *hsigmap, *hsigma1p, *hchi2p;
 165   TH3F *hnormg2, *hmeang2, *hsigmag2, *hmeantheta, *hsigmatheta, *hchi2theta;
 166   TH3F *hmeanphi, *hsigmaphi, *hchi2phi;
 167   char tag[40], tag2[40];
 168
 169   printf ("Reading parameters from LUT file %s...\n",file->GetName());
 170
 171   const Float_t kBkg[4] = {0, 0.5, 1, 2};
 172   for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) {
 173     snprintf (tag, 40, "BKG%g",kBkg[ibkg]);
 174     file->cd(tag);
 175     for (Int_t isplp = 0; isplp<kSplitP; isplp++) {
 176       for (Int_t ispltheta = 0; ispltheta<kSplitTheta; ispltheta++) {
 177         snprintf (tag2, 40, "heff[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 178         heff[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 179         snprintf (tag2, 40, "hacc[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 180         hacc[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 181       }
 182     }
 183     hmeanp      = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanp");
 184     hsigmap     = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmap");
 185     hsigma1p    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigma1p");
 186     hchi2p      = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2p");
 187     hnormg2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hnormg2");
 188     hmeang2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeang2");
 189     hsigmag2    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmag2");
 190     hmeantheta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeantheta");
 191     hsigmatheta = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmatheta");
 192     hchi2theta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2theta");
 193     hmeanphi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanphi");
 194     hsigmaphi   = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmaphi");
 195     hchi2phi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2phi");
 196
 197     for (Int_t ip=0; ip<fNbinp ;ip++) {
 198       for (Int_t itheta=0; itheta<fNbintheta ;itheta++) {
 199         for (Int_t iphi=0; iphi<fNbinphi ;iphi++) {
 200           Float_t p     = fPmin     + fDeltaP     * (ip     + 0.5);
 201           Float_t theta = fThetamin + fDeltaTheta * (itheta + 0.5);
 202           Float_t phi   = fPhimin   + fDeltaPhi   * (iphi   + 0.5);
 203
 204           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetP(p);
 205           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetMeanp(hmeanp->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 206           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetSigmap(TMath::Abs(hsigmap->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1)));
 207           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetSigma1p(hsigma1p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 208           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetChi2p(hchi2p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 209           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetNormG2(hnormg2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 210           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetMeanG2(hmeang2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 211           if (ibkg == 0)  fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetSigmaG2(9999);
 212           else fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetSigmaG2(hsigmag2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 213           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetTheta(theta);
 214           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetMeantheta(hmeantheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 215           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetSigmatheta(TMath::Abs(hsigmatheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1)));
 216           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetChi2theta(hchi2theta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 217           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetPhi(phi);
 218           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetMeanphi(hmeanphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 219           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetSigmaphi(TMath::Abs(hsigmaphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1)));
 220           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetChi2phi(hchi2phi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 221           for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 222             for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 223               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetAcc(i,j,hacc[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 224               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->SetEff(i,j,heff[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 225             }
 226           }
 227         } // iphi
 228       }  // itheta
 229     }   // ip
 230   }    // ibkg
 231
 232   TGraph *graph = new TGraph(3);
 233   TF1 *f = new TF1("f","[0]+[1]*x");
 234
 235   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 236     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 237       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 238         graph->SetPoint(0,0.5,fEntry[ip][itheta][iphi][1]->GetSigmaG2());
 239         graph->SetPoint(1,1,fEntry[ip][itheta][iphi][2]->GetSigmaG2());
 240         graph->SetPoint(2,2,fEntry[ip][itheta][iphi][3]->GetSigmaG2());
 241         graph->Fit("f","q");
 242         fEntry[ip][itheta][iphi][0]->SetSigmaG2(f->Eval(0));
 243       }
 244     }
 245   }
 246   f->Delete();
 247   graph->Delete();
 248   printf ("parameters read. \n");
 249 }
 250
 251 void AliMUONFastTracking::GetBinning(Int_t &nbinp, Float_t &pmin, Float_t &pmax,
 252                                      Int_t &nbintheta, Float_t &thetamin,
 253                                      Float_t &thetamax,
 254                                      Int_t &nbinphi, Float_t &phimin, Float_t &phimax) const
 255 {
 256   //
 257   // gets the binning for the discrete parametrizations in the lookup table
 258   //
 259     nbinp = fNbinp;
 260     pmin  = fPmin;
 261     pmax  = fPmax;
 262     nbintheta = fNbintheta;
 263     thetamin  = fThetamin;
 264     thetamax  = fThetamax;
 265     nbinphi = fNbinphi;
 266     phimin  = fPhimin;
 267     phimax  = fPhimax;
 268 }
 269
 270
 271 void AliMUONFastTracking::GetIpIthetaIphi(Float_t p, Float_t theta, Float_t phi,
 272                                           Int_t charge, Int_t &ip, Int_t &itheta,
 273                                           Int_t &iphi) const
 274 {
 275   //
 276   // gets the id of the cells in the LUT for a given (p,theta,phi, charge)
 277   //
 278     if (charge < 0) phi = -phi;
 279     ip           = Int_t (( p - fPmin ) / fDeltaP);
 280     itheta       = Int_t (( theta - fThetamin ) / fDeltaTheta);
 281     iphi         = Int_t (( phi - fPhimin ) / fDeltaPhi);
 282
 283
 284     if (ip< 0)  ip = 0;
 285     if (ip>= fNbinp) ip = fNbinp-1;
 286     if (itheta< 0) itheta = 0;
 287     if (itheta>= fNbintheta) itheta = fNbintheta-1;
 288
 289     if (iphi< 0) iphi = 0;
 290     if (iphi>= fNbinphi) iphi = fNbinphi-1;
 291 }
 292
 293 void AliMUONFastTracking::GetSplit(Int_t ip, Int_t itheta,
 294                                    Int_t &nSplitP, Int_t &nSplitTheta) const
 295 {
 296   //
 297   // the first cell is splitted in more bins for theta and momentum
 298   // parameterizations. Get the number of divisions for the splitted bins
 299   //
 300   if (ip==0) nSplitP = 5;
 301   else nSplitP = 2;
 302   if (itheta==0) nSplitTheta = 3;
 303   else nSplitTheta = 1;
 304 }
 305
 306 Float_t AliMUONFastTracking::Efficiency(Float_t p,   Float_t theta,
 307                                         Float_t phi, Int_t charge){
 308   //
 309   // gets the tracking efficiency
 310   //
 311   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 312   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 313   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 314   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 315
 316   Float_t dp = p - fPmin;
 317   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 318   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 319   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 320   Float_t eff = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetEff(ibinp,ibintheta);
 321   return eff;
 322 }
 323
 324 Float_t AliMUONFastTracking::Acceptance(Float_t p,   Float_t theta,
 325                                         Float_t phi, Int_t charge){
 326   //
 327   // gets the geometrical acceptance
 328   //
 329   if (theta<fThetamin || theta>fThetamax) return 0;
 330
 331   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 332   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 333   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 334   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 335   // central value and corrections with spline
 336
 337   Float_t dp = p - fPmin;
 338   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 339   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 340   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 341   Float_t acc = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetAcc(ibinp,ibintheta);
 342   return acc;
 343 }
 344
 345 Float_t AliMUONFastTracking::MeanP(Float_t p,   Float_t theta,
 346                             Float_t phi, Int_t charge) const
 347 {
 348   //
 349   // gets the mean value of the prec-pgen distribution
 350   //
 351     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 352     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 353     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetMeanp();
 354 }
 355
 356 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaP(Float_t p,   Float_t theta,
 357                                     Float_t phi, Int_t charge) const
 358 {
 359   //
 360   // gets the width of the prec-pgen distribution
 361   //
 362     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 363     Int_t index;
 364     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 365     // central value and corrections with spline
 366     Float_t sigmap = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmap();
 367     if (!fSpline) return sigmap;
 368     // corrections vs p, theta, phi
 369     index = iphi + fNbinphi * itheta;
 370     Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 371     Float_t frac1 = fSplineSigmap[index][0]->Eval(p)/sigmap;
 372
 373     if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 374         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetSigmap();
 375         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetSigmap();
 376         Float_t s3 = fCurrentEntry[fNbinp-3][itheta][iphi]->GetSigmap();
 377         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 378         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 379         Float_t p3  = fDeltaP * (fNbinp - 3 + 0.5) + fPmin;
 380         Float_t p12 = p1 * p1, p22 = p2 * p2, p32 = p3 * p3;
 381         Float_t d = p12*p2 + p1*p32 + p22*p3 - p32*p2 - p3*p12 - p22*p1;
 382         Float_t a = (s1*p2 + p1*s3 + s2*p3 - s3*p2 - p3*s1 - s2*p1) / d;
 383         Float_t b = (p12*s2 + s1*p32 + p22*s3 - p32*s2 - s3*p12 - p22*s1)/d;
 384         Float_t c = (p12*p2*s3 + p1*p32*s2 + p22*p3*s1
 385                      - p32*p2*s1 - p3*p12*s2 - p22*p1*s3) / d;
 386         Float_t sigma = a * p * p + b * p + c;
 387         frac1 = sigma/sigmap;
 388     }
 389     index = iphi + fNbinphi * ip;
 390     fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 391     fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 392     if (theta>xmax) theta = xmax;
 393     Float_t frac2 = fSplineSigmap[index][1]->Eval(theta)/sigmap;
 394     index = itheta + fNbintheta * ip;
 395     fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 396     fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 397     if (phi>xmax) phi = xmax;
 398     Float_t frac3 = fSplineSigmap[index][2]->Eval(phi)/sigmap;
 399     Float_t sigmatot = sigmap * frac1 * frac2 * frac3;
 400     if (sigmatot<0) sigmatot = sigmap;
 401     return sigmatot;
 402 }
 403
 404 Float_t AliMUONFastTracking::Sigma1P(Float_t p,   Float_t theta,
 405                             Float_t phi, Int_t charge) const
 406 {
 407   //
 408   // gets the width correction of the prec-pgen distribution (see FitP)
 409   //
 410     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 411     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 412     if (p>fPmax) {
 413         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 414         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetSigma1p();
 415         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetSigma1p();
 416         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 417         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 418         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 419         return sigma;
 420     }
 421     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigma1p();
 422 }
 423
 424 Float_t AliMUONFastTracking::NormG2(Float_t p,   Float_t theta,
 425                                     Float_t phi, Int_t charge) const
 426 {
 427   //
 428   // gets the relative normalization of the background
 429   // (gaussian) component in the prec-pgen distribution
 430   //
 431     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 432     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 433     if (p>fPmax) {
 434         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 435         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetNormG2();
 436         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetNormG2();
 437         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 438         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 439         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 440         return norm;
 441     }
 442     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetNormG2();
 443 }
 444
 445 Float_t AliMUONFastTracking::MeanG2(Float_t p,   Float_t theta,
 446                                     Float_t phi, Int_t charge) const
 447 {
 448   //
 449   // gets the mean value of the background
 450   // (gaussian) component in the prec-pgen distribution
 451   //
 452     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 453     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 454     if (p>fPmax) {
 455         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 456         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetMeanG2();
 457         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetMeanG2();
 458         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 459         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 460         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 461         return norm;
 462     }
 463     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetMeanG2();
 464 }
 465
 466 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaG2(Float_t p,   Float_t theta,
 467                                      Float_t phi, Int_t charge) const
 468 {
 469   //
 470   // gets the width of the background
 471   // (gaussian) component in the prec-pgen distribution
 472   //
 473     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 474     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 475     if (p>fPmax) {
 476         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 477         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetSigmaG2();
 478         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetSigmaG2();
 479         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 480         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 481         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 482         return sigma;
 483     }
 484     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmaG2();
 485 }
 486
 487
 488 Float_t AliMUONFastTracking::MeanTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 489                                        Float_t phi, Int_t charge) const
 490 {
 491   //
 492   // gets the mean value of the thetarec-thetagen distribution
 493   //
 494     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 495     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 496     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetMeantheta();
 497 }
 498
 499 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 500                             Float_t phi, Int_t charge) const
 501 {
 502   //
 503   // gets the width of the thetarec-thetagen distribution
 504   //
 505   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 506   Int_t index;
 507   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 508   // central value and corrections with spline
 509   Float_t sigmatheta = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmatheta();
 510   if (!fSpline) return sigmatheta;
 511   // corrections vs p, theta, phi
 512   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 513   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 514   Float_t frac1 = fSplineSigmatheta[index][0]->Eval(p)/sigmatheta;
 515   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 516     // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 517     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetSigmatheta();
 518     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetSigmatheta();
 519     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 520     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 521     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 522     frac1=sigma/sigmatheta;
 523   }
 524   index = iphi + fNbinphi * ip;
 525   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 526   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 527   if (theta>xmax) theta = xmax;
 528   Float_t frac2 = fSplineSigmatheta[index][1]->Eval(theta)/sigmatheta;
 529   index = itheta + fNbintheta * ip;
 530   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 531   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 532   if (phi>xmax) phi = xmax;
 533   Float_t frac3 = fSplineSigmatheta[index][2]->Eval(phi)/sigmatheta;
 534   return sigmatheta * frac1 * frac2 * frac3;
 535 }
 536
 537
 538 Float_t AliMUONFastTracking::MeanPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 539                             Float_t phi, Int_t charge) const
 540 {
 541   //
 542   // gets the mean value of the phirec-phigen distribution
 543   //
 544   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 545   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 546   return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetMeanphi();
 547 }
 548
 549 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 550                             Float_t phi, Int_t charge){
 551   //
 552   // gets the width of the phirec-phigen distribution
 553   //
 554   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 555   Int_t index;
 556   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 557   // central value and corrections with spline
 558   Float_t sigmaphi = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmaphi();
 559   if (!fSpline) return sigmaphi;
 560   // corrections vs p, theta, phi
 561   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 562   Float_t frac1 = fSplineSigmaphi[index][0]->Eval(p)/sigmaphi;
 563   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 564   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 565     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->GetSigmaphi();
 566     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->GetSigmaphi();
 567     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 568     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 569     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 570     frac1 = sigma/sigmaphi;
 571   }
 572
 573   index = iphi + fNbinphi * ip;
 574   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 575   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 576   if (theta>xmax) theta = xmax;
 577   Float_t frac2 = fSplineSigmaphi[index][1]->Eval(theta)/sigmaphi;
 578   index = itheta + fNbintheta * ip;
 579   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 580   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 581   if (phi>xmax) phi = xmax;
 582   Float_t frac3 = fSplineSigmaphi[index][2]->Eval(phi)/sigmaphi;
 583   return sigmaphi * frac1 * frac2 * frac3;
 584 }
 585
 586 void AliMUONFastTracking::SetSpline(){
 587   //
 588   // sets the spline functions for a smooth behaviour of the parameters
 589   // when going from one cell to another
 590   //
 591   printf ("Setting spline functions...");
 592   char splname[40];
 593   Double_t x[20][3];
 594   Double_t x2[50][3];
 595   Int_t nbins[3] = {fNbinp, fNbintheta, fNbinphi};
 596   Double_t xspl[20],yeff[50],ysigmap[20],ysigma1p[20];
 597   Double_t yacc[50], ysigmatheta[20],ysigmaphi[20];
 598   Double_t xsp2[50];
 599   // let's calculate the x axis for p, theta, phi
 600
 601   Int_t i, ispline, ivar;
 602   for (i=0; i< fNbinp; i++) x[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5);
 603   for (i=0; i< fNbintheta; i++) x[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5);
 604   for (i=0; i< fNbinphi; i++) x[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5);
 605
 606   for (i=0; i< 5 * fNbinp; i++) x2[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5)/5.;
 607   for (i=0; i< 5 * fNbintheta; i++) x2[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5)/5.;
 608   for (i=0; i< 5 * fNbinphi; i++) x2[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5)/5.;
 609
 610   // splines in p
 611   ivar = 0;
 612   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 613   for (i=0; i<5 * nbins[ivar]; i++) xsp2[i] = x2[i][ivar];
 614   ispline=0;
 615   for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 616     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 617       for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 618         ysigmap[ip]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmap();
 619         ysigma1p[ip]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigma1p();
 620         ysigmatheta[ip] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmatheta();
 621         ysigmaphi[ip]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmaphi();
 622       }
 623       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 624       snprintf (splname, 40, "fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 625       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yeff,5 * nbins[ivar]);
 626       snprintf (splname, 40, "fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 627       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yacc,5 * nbins[ivar]);
 628       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 629       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 630       snprintf (splname, 40, "fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 631       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 632       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 633       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 634       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 635       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 636       ispline++;
 637     }
 638   }
 639
 640   ivar = 1;
 641   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 642   ispline=0;
 643   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 644     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 645       for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 646         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 647         ysigmap[itheta]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmap();
 648         ysigma1p[itheta]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigma1p();
 649         ysigmatheta[itheta] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmatheta();
 650         ysigmaphi[itheta]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmaphi();
 651       }
 652       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 653       snprintf (splname, 40, "fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 654       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 655       snprintf (splname, 40, "fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 656       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 657       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 658       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 659       snprintf (splname, 40, "fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 660       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 661       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 662       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 663       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 664       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 665       ispline++;
 666     }
 667   }
 668
 669   ivar = 2;
 670   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 671   ispline=0;
 672   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 673     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 674       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 675         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 676         ysigmap[iphi]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmap();
 677         ysigma1p[iphi]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigma1p();
 678         ysigmatheta[iphi] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmatheta();
 679         ysigmaphi[iphi]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->GetSigmaphi();
 680       }
 681       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 682       snprintf (splname, 40, "fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 683       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 684       snprintf (splname, 40, "fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 685       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 686       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 687       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 688       snprintf (splname, 40, "fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 689       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 690       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 691       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 692       snprintf (splname, 40, "fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 693       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 694       ispline++;
 695     }
 696   }
 697   printf ("...done\n");
 698 }
 699
 700 void AliMUONFastTracking::SetBackground(Float_t bkg){
 701   //
 702   // linear interpolation of the parameters in the LUT between 2 values where
 703   // the background has been actually calculated
 704   //
 705   if (bkg>2) printf ("WARNING: unsafe extrapolation!\n");
 706   fBkg = bkg;
 707
 708   Float_t bkgLevel[4] = {0, 0.5, 1, 2}; // bkg values for which LUT is calculated
 709   Int_t ibkg;
 710   for (ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) if ( bkg < bkgLevel[ibkg]) break;
 711   if (ibkg == 4) ibkg--;
 712   if (ibkg == 0) ibkg++;
 713
 714   Float_t x0 = bkgLevel[ibkg-1];
 715   Float_t x1 = bkgLevel[ibkg];
 716   Float_t x = (bkg - x0) / (x1 - x0);
 717
 718   Float_t y0, y1;
 719
 720   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 721     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 722       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 723         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetP(fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetP());
 724         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetTheta(fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetTheta());
 725         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetPhi(fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetPhi());
 726         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetChi2p(-1);
 727         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetChi2theta(-1);
 728         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetChi2phi(-1);
 729
 730         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetMeanp();
 731         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetMeanp();
 732         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetMeanp((y1 - y0) * x + y0);
 733         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetMeantheta();
 734         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetMeantheta();
 735         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetMeantheta((y1 - y0) * x +y0);
 736         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetMeanphi();
 737         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetMeanphi();
 738         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetMeanphi((y1 - y0) * x + y0);
 739         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetSigmap();
 740         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetSigmap();
 741         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetSigmap((y1 - y0) * x + y0);
 742         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetSigmatheta();
 743         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetSigmatheta();
 744         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetSigmatheta((y1 - y0) * x+y0);
 745         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetSigmaphi();
 746         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetSigmaphi();
 747         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetSigmaphi((y1 - y0) * x + y0);
 748         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetSigma1p();
 749         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetSigma1p();
 750         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetSigma1p((y1 - y0) * x + y0);
 751         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetNormG2();
 752         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetNormG2();
 753         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetNormG2((y1 - y0) * x + y0);
 754         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetMeanG2();
 755         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetMeanG2();
 756         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetMeanG2((y1 - y0) * x + y0);
 757
 758         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetSigmaG2();
 759         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetSigmaG2();
 760         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->SetSigmaG2((y1 - y0) * x + y0);
 761         for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 762           for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 763             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetAcc(i,j,fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetAcc(i,j));
 764             y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->GetEff(i,j);
 765             y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->GetEff(i,j);
 766             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->SetEff(i,j, (y1 - y0) * x + y0);
 767           }
 768         }
 769       }
 770     }
 771   }
 772   SetSpline();
 773 }
 774
 775 TF1* AliMUONFastTracking::GetFitP(Int_t ip,Int_t itheta,Int_t iphi) {
 776   // gets the correct prec-pgen distribution for a given LUT cell
 777   if (!fFitp[ip][itheta][iphi]) {
 778     char name[256];
 779     snprintf(name, 256, "fit_%d_%d_%d", ip, itheta, iphi);
 780     fFitp[ip][itheta][iphi] = new TF1(name ,FitP,-20.,20.,6);
 781     fFitp[ip][itheta][iphi]->SetNpx(500);
 782     fFitp[ip][itheta][iphi]->SetParameters(0.,0.,0.,0.,0.,0.);
 783   }
 784   return fFitp[ip][itheta][iphi];
 785 }
 786
 787 AliMUONFastTracking& AliMUONFastTracking::operator=(const  AliMUONFastTracking& rhs)
 788 {
 789 // Assignment operator
 790     rhs.Copy(*this);
 791     return *this;
 792 }
 793
 794 void AliMUONFastTracking::Copy(TObject&) const
 795 {
 796     //
 797     // Copy
 798     //
 799     Fatal("Copy","Not implemented!\n");
 800 }
 801
 802
 803
 804
 805
 806
 807
 808