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