FASTSIM module
[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 /* $Id$ */
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