FASTSIM/AliMUONFastTracking.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 /*
  17 $Log$
  18 Revision 1.1  2003/01/06 10:13:33  morsch
  19 First commit.
  20
  21 */
  22
  23 #include "AliMUONFastTracking.h"
  24 #include "AliMUONFastTrackingEntry.h"
  25 #include <TMatrixD.h>
  26 #include <TSpline.h>
  27 #include <TFile.h>
  28 #include <TH1.h>
  29 #include <TH3.h>
  30 #include <TF1.h>
  31 #include <TRandom.h>
  32 #include <stdlib.h>
  33 #include <stdio.h>
  34 #include <string.h>
  35 #include <Riostream.h>
  36
  37 ClassImp(AliMUONFastTracking)
  38
  39 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::fgMUONFastTracking=NULL;
  40
  41 static Double_t FitP(Double_t *x, Double_t *par){
  42     Double_t dx = x[0] - par[0];
  43     Double_t dx2 = x[0] - par[4];
  44     Double_t sigma = par[1] * ( 1 + par[2] * dx);
  45     if (sigma == 0) {
  46
  47         return 0.;
  48     }
  49     Double_t fasymm = TMath::Exp(-0.5 * dx * dx / (sigma * sigma));
  50     Double_t sigma2 = par[1] * par[5];
  51     Double_t fgauss = TMath::Exp(-0.5 * dx2 * dx2 / (sigma2 * sigma2));
  52     return TMath::Abs(fasymm + par[3] * fgauss);
  53 }
  54
  55 AliMUONFastTracking* AliMUONFastTracking::Instance()
  56 {
  57 // Set random number generator
  58     if (fgMUONFastTracking) {
  59         return fgMUONFastTracking;
  60     } else {
  61         fgMUONFastTracking = new AliMUONFastTracking();
  62         return fgMUONFastTracking;
  63     }
  64 }
  65
  66 AliMUONFastTracking::AliMUONFastTracking()
  67 {
  68 //    SetBackground();
  69
  70     fPrintLevel = 1;
  71     // read binning; temporarily put by hand
  72     Float_t pmin = 0, pmax = 200;
  73     Int_t   nbinp = 10;
  74     Float_t thetamin = 2, thetamax = 9;
  75     Int_t   nbintheta=10;
  76     Float_t phimin = -180, phimax =180;
  77     Int_t   nbinphi=10;
  78     //--------------------------------------
  79
  80     fNbinp = nbinp;
  81     fPmin  = pmin;
  82     fPmax  = pmax;
  83
  84     fNbintheta = nbintheta;
  85     fThetamin  = thetamin;
  86     fThetamax  = thetamax;
  87
  88     fNbinphi = nbinphi;
  89     fPhimin  = phimin;
  90     fPhimax  = phimax;
  91
  92     fDeltaP     = (fPmax-fPmin)/fNbinp;
  93     fDeltaTheta = (fThetamax-fThetamin)/fNbintheta;
  94     fDeltaPhi   = (fPhimax-fPhimin)/fNbinphi;
  95 }
  96
  97 void AliMUONFastTracking::Init(Float_t bkg)
  98 {
  99   //
 100   //  Initialization
 101   //
 102   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 103     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 104       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 105         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 106         for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++){
 107           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg] = new AliMUONFastTrackingEntry;
 108         }
 109       }
 110     }
 111   }
 112
 113   char filename [100];
 114   sprintf (filename,"$(ALICE_ROOT)/FASTSIM/data/MUONtrackLUT.root");
 115   TFile *file = new TFile(filename);
 116   ReadLUT(file);
 117   SetBackground(bkg);
 118   UseSpline(1);
 119   fFitp = new TF1("fit1",FitP,-20.,20.,6);
 120   fFitp->SetNpx(200);
 121 }
 122
 123
 124 void AliMUONFastTracking::ReadLUT(TFile* file)
 125 {
 126   TH3F *heff[5][3], *hacc[5][3], *hmeanp, *hsigmap, *hsigma1p, *hchi2p;
 127   TH3F *hnormg2, *hmeang2, *hsigmag2, *hmeantheta, *hsigmatheta, *hchi2theta;
 128   TH3F *hmeanphi, *hsigmaphi, *hchi2phi;
 129   char tag[40], tag2[40];
 130
 131   const Float_t bkg[4] = {0, 0.5, 1, 2};
 132   for (Int_t ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) {
 133     sprintf (tag,"BKG%g",bkg[ibkg]);
 134     file->cd(tag);
 135     for (Int_t isplp = 0; isplp<kSplitP; isplp++) {
 136       for (Int_t ispltheta = 0; ispltheta<kSplitTheta; ispltheta++) {
 137         sprintf (tag2,"heff[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 138         heff[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 139         sprintf (tag2,"hacc[%d][%d]",isplp,ispltheta);
 140         hacc[isplp][ispltheta] = (TH3F*)gDirectory->Get(tag2);
 141       }
 142     }
 143     hmeanp      = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanp");
 144     hsigmap     = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmap");
 145     hsigma1p    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigma1p");
 146     hchi2p      = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2p");
 147     hnormg2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hnormg2");
 148     hmeang2     = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeang2");
 149     hsigmag2    = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmag2");
 150     hmeantheta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeantheta");
 151     hsigmatheta = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmatheta");
 152     hchi2theta  = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2theta");
 153     hmeanphi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hmeanphi");
 154     hsigmaphi   = (TH3F*)gDirectory->Get("hsigmaphi");
 155     hchi2phi    = (TH3F*)gDirectory->Get("hchi2phi");
 156
 157     printf ("Reading parameters from LUT file %s...\n",file->GetName());
 158     for (Int_t ip=0; ip<fNbinp ;ip++) {
 159       for (Int_t itheta=0; itheta<fNbintheta ;itheta++) {
 160         for (Int_t iphi=0; iphi<fNbinphi ;iphi++) {
 161           Float_t p     = fPmin     + fDeltaP     * (ip     + 0.5);
 162           Float_t theta = fThetamin + fDeltaTheta * (itheta + 0.5);
 163           Float_t phi   = fPhimin   + fDeltaPhi   * (iphi   + 0.5);
 164
 165           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP          = p;
 166           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp      =
 167             hmeanp->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 168           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap     =
 169             TMath::Abs(hsigmap->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 170           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p    =
 171             hsigma1p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 172           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2p      =
 173             hchi2p->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 174           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2     =
 175             hnormg2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 176           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2     =
 177             hmeang2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 178           if (ibkg == 0)  fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2 = 9999;
 179           else fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2    =
 180             hsigmag2->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 181           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta      = theta;
 182           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta  =
 183             hmeantheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 184           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta =
 185             TMath::Abs(hsigmatheta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 186           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2theta  =
 187             hchi2theta->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 188           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi        = phi;
 189           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi    =
 190             hmeanphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 191           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi   =
 192             TMath::Abs(hsigmaphi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1));
 193           fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fChi2phi    =
 194             hchi2phi->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 195           for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 196             for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 197               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j] =
 198                 hacc[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 199               fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j] =
 200                 heff[i][j]->GetBinContent(ip+1,itheta+1,iphi+1);
 201             }
 202           }
 203         } // iphi
 204       }  // itheta
 205     }   // ip
 206   }    // ibkg
 207
 208   TGraph *graph = new TGraph(3);
 209   TF1 *f = new TF1("f","[0]+[1]*x");
 210
 211   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 212     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 213       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 214         graph->SetPoint(0,0.5,fEntry[ip][itheta][iphi][1]->fSigmaG2);
 215         graph->SetPoint(1,1,fEntry[ip][itheta][iphi][2]->fSigmaG2);
 216         graph->SetPoint(2,2,fEntry[ip][itheta][iphi][3]->fSigmaG2);
 217         graph->Fit("f","q");
 218         fEntry[ip][itheta][iphi][0]->fSigmaG2 = f->Eval(0);
 219       }
 220     }
 221   }
 222   f->Delete();
 223   graph->Delete();
 224   printf ("parameters read. \n");
 225 }
 226
 227 void AliMUONFastTracking::GetBinning(Int_t &nbinp, Float_t &pmin, Float_t &pmax,
 228                                      Int_t &nbintheta, Float_t &thetamin,
 229                                      Float_t &thetamax,
 230                                      Int_t &nbinphi, Float_t &phimin, Float_t &phimax)
 231 {
 232     nbinp = fNbinp;
 233     pmin  = fPmin;
 234     pmax  = fPmax;
 235     nbintheta = fNbintheta;
 236     thetamin  = fThetamin;
 237     thetamax  = fThetamax;
 238     nbinphi = fNbinphi;
 239     phimin  = fPhimin;
 240     phimax  = fPhimax;
 241 }
 242
 243
 244 void AliMUONFastTracking::GetIpIthetaIphi(Float_t p, Float_t theta, Float_t phi,
 245                                           Int_t charge, Int_t &ip, Int_t &itheta,
 246                                           Int_t &iphi)
 247 {
 248     if (charge < 0) phi = -phi;
 249     ip           = Int_t (( p - fPmin ) / fDeltaP);
 250     itheta       = Int_t (( theta - fThetamin ) / fDeltaTheta);
 251     iphi         = Int_t (( phi - fPhimin ) / fDeltaPhi);
 252
 253     if (ip< 0) {
 254         printf ("Warning: ip= %d. Set to 0\n",ip);
 255         ip = 0;
 256     }
 257     if (ip>= fNbinp) {
 258       //        printf ("Warning: ip = %d. Set to %d\n",ip,fNbinp-1);
 259         ip = fNbinp-1;
 260     }
 261     if (itheta< 0) {
 262       //        printf ("Warning: itheta= %d. Set to 0\n",itheta);
 263         itheta = 0;
 264     }
 265     if (itheta>= fNbintheta) {
 266       //        printf ("Warning: itheta = %d. Set to %d\n",itheta,fNbintheta-1);
 267         itheta = fNbintheta-1;
 268     }
 269
 270     if (iphi< 0) {
 271         printf ("Warning: iphi= %d. Set to 0\n",iphi);
 272         iphi = 0;
 273     }
 274     if (iphi>= fNbinphi) {
 275         printf ("Warning: iphi = %d. Set to %d\n",iphi,fNbinphi-1);
 276         iphi = fNbinphi-1;
 277     }
 278 }
 279
 280 void AliMUONFastTracking::GetSplit(Int_t ip, Int_t itheta,
 281                                    Int_t &nSplitP, Int_t &nSplitTheta) {
 282   if (ip==0) nSplitP = 5;
 283   else nSplitP = 2;
 284   if (itheta==0) nSplitTheta = 3;
 285   else nSplitTheta = 1;
 286 }
 287
 288 Float_t AliMUONFastTracking::Efficiency(Float_t p,   Float_t theta,
 289                                         Float_t phi, Int_t charge){
 290   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 291   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 292   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 293   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 294
 295   Float_t dp = p - fPmin;
 296   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 297   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 298   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 299   Float_t eff = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[ibinp][ibintheta];
 300   return eff;
 301 }
 302
 303 Float_t AliMUONFastTracking::Acceptance(Float_t p,   Float_t theta,
 304                                         Float_t phi, Int_t charge){
 305   if (theta<fThetamin || theta>fThetamax) return 0;
 306
 307   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 308   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 309   Int_t nSplitP, nSplitTheta;
 310   GetSplit(ip,itheta,nSplitP,nSplitTheta);
 311   // central value and corrections with spline
 312
 313   Float_t dp = p - fPmin;
 314   Int_t ibinp  = Int_t(nSplitP*(dp - fDeltaP * Int_t(dp / fDeltaP))/fDeltaP);
 315   Float_t dtheta = theta - fThetamin;
 316   Int_t ibintheta  = Int_t(nSplitTheta*(dtheta - fDeltaTheta * Int_t(dtheta / fDeltaTheta))/fDeltaTheta);
 317   Float_t acc = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[ibinp][ibintheta];
 318   return acc;
 319 }
 320
 321 Float_t AliMUONFastTracking::MeanP(Float_t p,   Float_t theta,
 322                             Float_t phi, Int_t charge)
 323 {
 324     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 325     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 326     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanp;
 327 }
 328
 329 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaP(Float_t p,   Float_t theta,
 330                                     Float_t phi, Int_t charge)
 331 {
 332     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 333     Int_t index;
 334     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 335     // central value and corrections with spline
 336     Float_t sigmap = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 337     if (!fSpline) return sigmap;
 338     // corrections vs p, theta, phi
 339     index = iphi + fNbinphi * itheta;
 340     Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 341     Float_t frac1 = fSplineSigmap[index][0]->Eval(p)/sigmap;
 342
 343     if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 344         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmap;
 345         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmap;
 346         Float_t s3 = fCurrentEntry[fNbinp-3][itheta][iphi]->fSigmap;
 347         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 348         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 349         Float_t p3  = fDeltaP * (fNbinp - 3 + 0.5) + fPmin;
 350         Float_t p12 = p1 * p1, p22 = p2 * p2, p32 = p3 * p3;
 351         Float_t d = p12*p2 + p1*p32 + p22*p3 - p32*p2 - p3*p12 - p22*p1;
 352         Float_t a = (s1*p2 + p1*s3 + s2*p3 - s3*p2 - p3*s1 - s2*p1) / d;
 353         Float_t b = (p12*s2 + s1*p32 + p22*s3 - p32*s2 - s3*p12 - p22*s1)/d;
 354         Float_t c = (p12*p2*s3 + p1*p32*s2 + p22*p3*s1
 355                      - p32*p2*s1 - p3*p12*s2 - p22*p1*s3) / d;
 356         Float_t sigma = a * p * p + b * p + c;
 357         frac1 = sigma/sigmap;
 358     }
 359     index = iphi + fNbinphi * ip;
 360     fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 361     fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 362     if (theta>xmax) theta = xmax;
 363     Float_t frac2 = fSplineSigmap[index][1]->Eval(theta)/sigmap;
 364     index = itheta + fNbintheta * ip;
 365     fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 366     fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 367     if (phi>xmax) phi = xmax;
 368     Float_t frac3 = fSplineSigmap[index][2]->Eval(phi)/sigmap;
 369     Float_t sigmatot = sigmap * frac1 * frac2 * frac3;
 370     if (sigmatot<0) sigmatot = sigmap;
 371     return sigmatot;
 372 }
 373
 374 Float_t AliMUONFastTracking::Sigma1P(Float_t p,   Float_t theta,
 375                             Float_t phi, Int_t charge)
 376 {
 377     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 378     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 379     if (p>fPmax) {
 380         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 381         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigma1p;
 382         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigma1p;
 383         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 384         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 385         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 386         return sigma;
 387     }
 388     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 389 }
 390
 391 Float_t AliMUONFastTracking::NormG2(Float_t p,   Float_t theta,
 392                                     Float_t phi, Int_t charge)
 393 {
 394     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 395     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 396     if (p>fPmax) {
 397         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 398         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fNormG2;
 399         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fNormG2;
 400         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 401         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 402         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 403         return norm;
 404     }
 405     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fNormG2;
 406 }
 407
 408 Float_t AliMUONFastTracking::MeanG2(Float_t p,   Float_t theta,
 409                                     Float_t phi, Int_t charge)
 410 {
 411     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 412     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 413     if (p>fPmax) {
 414         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 415         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fMeanG2;
 416         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fMeanG2;
 417         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 418         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 419         Float_t norm = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 420         return norm;
 421     }
 422     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanG2;
 423 }
 424
 425 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaG2(Float_t p,   Float_t theta,
 426                                      Float_t phi, Int_t charge)
 427 {
 428     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 429     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 430     if (p>fPmax) {
 431         // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 432         Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 433         Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 434         Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 435         Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 436         Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 437         return sigma;
 438     }
 439     else return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaG2;
 440 }
 441
 442
 443 Float_t AliMUONFastTracking::MeanTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 444                                        Float_t phi, Int_t charge)
 445 {
 446     Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 447     GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 448     return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeantheta;
 449 }
 450
 451 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaTheta(Float_t p,   Float_t theta,
 452                             Float_t phi, Int_t charge){
 453   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 454   Int_t index;
 455   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 456   // central value and corrections with spline
 457   Float_t sigmatheta = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 458   if (!fSpline) return sigmatheta;
 459   // corrections vs p, theta, phi
 460   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 461   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 462   Float_t frac1 = fSplineSigmatheta[index][0]->Eval(p)/sigmatheta;
 463   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 464     // linear extrapolation of sigmap for p out of range
 465     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 466     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 467     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 468     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 469     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 470     frac1=sigma/sigmatheta;
 471   }
 472   index = iphi + fNbinphi * ip;
 473   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 474   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 475   if (theta>xmax) theta = xmax;
 476   Float_t frac2 = fSplineSigmatheta[index][1]->Eval(theta)/sigmatheta;
 477   index = itheta + fNbintheta * ip;
 478   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 479   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 480   if (phi>xmax) phi = xmax;
 481   Float_t frac3 = fSplineSigmatheta[index][2]->Eval(phi)/sigmatheta;
 482   return sigmatheta * frac1 * frac2 * frac3;
 483 }
 484
 485
 486 Float_t AliMUONFastTracking::MeanPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 487                             Float_t phi, Int_t charge){
 488   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 489   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 490   return fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fMeanphi;
 491 }
 492
 493 Float_t AliMUONFastTracking::SigmaPhi(Float_t p,   Float_t theta,
 494                             Float_t phi, Int_t charge){
 495   Int_t ip=0, itheta=0, iphi=0;
 496   Int_t index;
 497   GetIpIthetaIphi(p,theta,phi,charge,ip,itheta,iphi);
 498   // central value and corrections with spline
 499   Float_t sigmaphi = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 500   if (!fSpline) return sigmaphi;
 501   // corrections vs p, theta, phi
 502   index = iphi + fNbinphi * itheta;
 503   Float_t frac1 = fSplineSigmaphi[index][0]->Eval(p)/sigmaphi;
 504   Double_t xmin,ymin,xmax,ymax;
 505   if (p>fPmax-fDeltaP/2.) {
 506     Float_t s1 = fCurrentEntry[fNbinp-1][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 507     Float_t s2 = fCurrentEntry[fNbinp-2][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 508     Float_t p1  = fDeltaP * (fNbinp - 1 + 0.5) + fPmin;
 509     Float_t p2  = fDeltaP * (fNbinp - 2 + 0.5) + fPmin;
 510     Float_t sigma = 1./(p1-p2) * ( (s1-s2)*p + (s2-s1)*p1 + s1*(p1-p2) );
 511     frac1 = sigma/sigmaphi;
 512   }
 513
 514   index = iphi + fNbinphi * ip;
 515   fSplineEff[index][1]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 516   fSplineEff[index][1]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 517   if (theta>xmax) theta = xmax;
 518   Float_t frac2 = fSplineSigmaphi[index][1]->Eval(theta)/sigmaphi;
 519   index = itheta + fNbintheta * ip;
 520   fSplineEff[index][2]->GetKnot(0,xmin,ymin);
 521   fSplineEff[index][2]->GetKnot(9,xmax,ymax);
 522   if (phi>xmax) phi = xmax;
 523   Float_t frac3 = fSplineSigmaphi[index][2]->Eval(phi)/sigmaphi;
 524   return sigmaphi * frac1 * frac2 * frac3;
 525 }
 526
 527 void AliMUONFastTracking::SetSpline(){
 528   printf ("Setting spline functions...");
 529   char splname[40];
 530   Double_t x[20][3];
 531   Double_t x2[50][3];
 532   Int_t nbins[3] = {fNbinp, fNbintheta, fNbinphi};
 533   Double_t xspl[20],yeff[50],ysigmap[20],ysigma1p[20];
 534   Double_t yacc[50], ysigmatheta[20],ysigmaphi[20];
 535   Double_t xsp2[50];
 536   // let's calculate the x axis for p, theta, phi
 537
 538   Int_t i, ispline, ivar;
 539   for (i=0; i< fNbinp; i++) x[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5);
 540   for (i=0; i< fNbintheta; i++) x[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5);
 541   for (i=0; i< fNbinphi; i++) x[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5);
 542
 543   for (i=0; i< 5 * fNbinp; i++) x2[i][0] = fPmin + fDeltaP * (i + 0.5)/5.;
 544   for (i=0; i< 5 * fNbintheta; i++) x2[i][1] = fThetamin + fDeltaTheta * (i + 0.5)/5.;
 545   for (i=0; i< 5 * fNbinphi; i++) x2[i][2] = fPhimin + fDeltaPhi * (i + 0.5)/5.;
 546
 547   // splines in p
 548   ivar = 0;
 549   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 550   for (i=0; i<5 * nbins[ivar]; i++) xsp2[i] = x2[i][ivar];
 551   ispline=0;
 552   for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 553     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 554       for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 555         //      for (Int_t i=0; i<5; i++) {
 556         //        yeff[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i];
 557         //        yacc[5 * ip + i]  = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i];
 558         //      }
 559         ysigmap[ip]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 560         ysigma1p[ip]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 561         ysigmatheta[ip] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 562         ysigmaphi[ip]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 563       }
 564       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 565       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 566       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yeff,5 * nbins[ivar]);
 567       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 568       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xsp2,yacc,5 * nbins[ivar]);
 569       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 570       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 571       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 572       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 573       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 574       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 575       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 576       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 577       ispline++;
 578     }
 579   }
 580
 581   ivar = 1;
 582   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 583   ispline=0;
 584   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 585     for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 586       for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 587         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 588         //      yeff[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
 589         //      yacc[itheta]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
 590         ysigmap[itheta]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 591         ysigma1p[itheta]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 592         ysigmatheta[itheta] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 593         ysigmaphi[itheta]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 594       }
 595       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 596       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 597       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 598       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 599       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 600       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 601       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 602       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 603       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 604       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 605       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 606       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 607       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 608       ispline++;
 609     }
 610   }
 611
 612   ivar = 2;
 613   for (i=0; i<nbins[ivar]; i++) xspl[i] = x[i][ivar];
 614   ispline=0;
 615   for (Int_t ip=0; ip<fNbinp; ip++) {
 616     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 617       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 618         // for efficiency and acceptance let's take the central value
 619         //      yeff[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[2];
 620         //      yacc[iphi]        = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[2];
 621         ysigmap[iphi]     = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmap;
 622         ysigma1p[iphi]    = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigma1p;
 623         ysigmatheta[iphi] = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmatheta;
 624         ysigmaphi[iphi]   = fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fSigmaphi;
 625       }
 626       if (fPrintLevel>3) cout << " creating new spline " << splname << endl;
 627       sprintf (splname,"fSplineEff[%d][%d]",ispline,ivar);
 628       fSplineEff[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yeff, nbins[ivar]);
 629       sprintf (splname,"fSplineAcc[%d][%d]",ispline,ivar);
 630       fSplineAcc[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,yacc, nbins[ivar]);
 631       sprintf (splname,"fSplineSigmap[%d][%d]",ispline,ivar);
 632       fSplineSigmap[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmap,nbins[ivar]);
 633       sprintf (splname,"fSplineSigma1p[%d][%d]",ispline,ivar);
 634       fSplineSigma1p[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigma1p,nbins[ivar]);
 635       sprintf (splname,"fSplineSigmatheta[%d][%d]",ispline,ivar);
 636       fSplineSigmatheta[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmatheta,nbins[ivar]);
 637       sprintf (splname,"fSplineSigmaphi[%d][%d]",ispline,ivar);
 638       fSplineSigmaphi[ispline][ivar] = new TSpline3(splname,xspl,ysigmaphi,nbins[ivar]);
 639       ispline++;
 640     }
 641   }
 642   printf ("...done\n");
 643 }
 644
 645 void AliMUONFastTracking::SmearMuon(Float_t pgen, Float_t thetagen, Float_t phigen,
 646                             Int_t charge, Float_t &psmear, Float_t &thetasmear,
 647                             Float_t &phismear, Float_t &eff, Float_t &acc){
 648
 649   // !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 650   // IMPORTANT NOTICE TO THE USER
 651   //!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 652   // THIS METHOD HAS BEEN REPLACED BY AliFastMuonTrackingEff::Evaluate()
 653   // AND WILL BE DELETED SOON
 654   // DO NOT USE THIS METHOD
 655   //
 656
 657   printf ("AliMUONFastTracking::SmearMuon()   THIS METHOD IS OBSOLETE ");
 658   printf ("PLEASE REFER TO AliFastMuonTrackingEff::Evaluate()\n");
 659   // angles are in degrees
 660
 661   Double_t meanp    = MeanP  (pgen, thetagen, phigen, charge);
 662   Double_t sigmap   = SigmaP (pgen, thetagen, phigen, charge);
 663   Double_t sigma1p  = Sigma1P(pgen, thetagen, phigen, charge);
 664   Double_t normg2   = NormG2 (pgen, thetagen, phigen, charge);
 665   Double_t meang2   = MeanG2 (pgen, thetagen, phigen, charge);
 666   Double_t sigmag2  = SigmaG2(pgen, thetagen, phigen, charge);
 667
 668   printf ("fBkg = %g    normg2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,NormG2(100,5,0,1));
 669   printf ("fBkg = %g    meang2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,MeanG2(100,5,0,1));
 670   printf ("fBkg = %g    sigmag2 (100,5,0,1) = %g \n",fBkg,SigmaG2(100,5,0,1));
 671   Int_t ip,itheta,iphi;
 672   GetIpIthetaIphi(pgen, thetagen, phigen, charge, ip, itheta, iphi);
 673   if (sigmap == 0) {
 674     if (fPrintLevel>0) {
 675       printf ("WARNING!!! sigmap=0:    ");
 676       printf ("ip= %d itheta = %d iphi = %d   ", ip, itheta, iphi);
 677       printf ("p= %f theta = %f phi = %f\n", pgen, thetagen, phigen);
 678     }
 679   }
 680
 681   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);
 682   fFitp->SetParameters(meanp,sigmap,sigma1p,normg2,meang2,sigmag2);
 683
 684   Double_t meantheta  = MeanTheta (pgen, thetagen, phigen, charge);
 685   Double_t sigmatheta = SigmaTheta(pgen, thetagen, phigen, charge);
 686   Double_t meanphi    = MeanPhi   (pgen, thetagen, phigen, charge);
 687   Double_t sigmaphi   = SigmaPhi  (pgen, thetagen, phigen, charge);
 688
 689   // components different from ip=0 have the RMS bigger than mean
 690   Float_t ptp[3]  =  { 1.219576,-0.354764,-0.690117 };
 691   Float_t ptph[3] =  { 0.977522, 0.016269, 0.023158 };
 692   Float_t pphp[3] =  { 1.303256,-0.464847,-0.869322 };
 693   psmear   = pgen + fFitp->GetRandom();
 694   Float_t dp = psmear - pgen;
 695   if (ip==0) sigmaphi *= pphp[0] + pphp[1] * dp + pphp[2] * dp*dp;
 696   phismear = phigen + gRandom->Gaus(meanphi, sigmaphi);
 697   Float_t dphi = phismear - phigen;
 698
 699   if (ip==0) sigmatheta *= ptp[0] + ptp[1] * dp + ptp[2] * dp*dp;
 700   if (ip==0) sigmatheta *= ptph[0] + ptph[1] * dphi + ptph[2] * dphi*dphi;
 701   thetasmear = thetagen + gRandom->Gaus(meantheta,sigmatheta);
 702   eff      = Efficiency(pgen, thetagen, phigen, charge);
 703   acc      = Acceptance(pgen, thetagen, phigen, charge);
 704 }
 705
 706 void AliMUONFastTracking::SetBackground(Float_t bkg){
 707   // linear interpolation of the parameters in the LUT between 2 values where
 708   // the background has been actually calculated
 709
 710   if (bkg>2) printf ("WARNING: unsafe extrapolation!\n");
 711   fBkg = bkg;
 712
 713   Float_t BKG[4] = {0, 0.5, 1, 2}; // bkg values for which LUT is calculated
 714   Int_t ibkg;
 715   for (ibkg=0; ibkg<4; ibkg++) if ( bkg < BKG[ibkg]) break;
 716   if (ibkg == 4) ibkg--;
 717   if (ibkg == 0) ibkg++;
 718
 719   Float_t x0 = BKG[ibkg-1];
 720   Float_t x1 = BKG[ibkg];
 721   Float_t x = (bkg - x0) / (x1 - x0);
 722
 723   Float_t y0, y1;
 724
 725   for (Int_t ip=0; ip< fNbinp; ip++){
 726     for (Int_t itheta=0; itheta< fNbintheta; itheta++){
 727       for (Int_t iphi=0; iphi< fNbinphi; iphi++){
 728         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fP = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fP;
 729         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fTheta = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fTheta;
 730         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fPhi = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fPhi;
 731         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2p = -1;
 732         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2theta = -1;
 733         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fChi2phi = -1;
 734
 735         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanp;
 736         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanp;
 737         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanp = (y1 - y0) * x + y0;
 738         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeantheta;
 739         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeantheta;
 740         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeantheta = (y1 - y0) * x + y0;
 741         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanphi;
 742         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanphi;
 743         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanphi = (y1 - y0) * x + y0;
 744         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmap;
 745         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmap;
 746         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmap = (y1 - y0) * x + y0;
 747         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmatheta;
 748         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmatheta;
 749         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmatheta = (y1 - y0) * x + y0;
 750         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaphi;
 751         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaphi;
 752         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaphi = (y1 - y0) * x + y0;
 753         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigma1p;
 754         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigma1p;
 755         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigma1p = (y1 - y0) * x + y0;
 756         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fNormG2;
 757         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fNormG2;
 758         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fNormG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 759         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fMeanG2;
 760         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fMeanG2;
 761         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fMeanG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 762
 763         y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fSigmaG2;
 764         y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fSigmaG2;
 765         fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]      ->fSigmaG2 = (y1 - y0) * x + y0;
 766         for (Int_t i=0; i<kSplitP; i++) {
 767           for (Int_t j=0; j<kSplitTheta; j++) {
 768             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fAcc[i][j] = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fAcc[i][j];
 769             y0 = fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg-1]->fEff[i][j];
 770             y1 =   fEntry[ip][itheta][iphi][ibkg]->fEff[i][j];
 771             fCurrentEntry[ip][itheta][iphi]->fEff[i][j] = (y1 - y0) * x + y0;
 772           }
 773         }
 774       }
 775     }
 776   }
 777   SetSpline();
 778 }
 779
 780
 781
 782   // to guarantee a safe extrapolation for sigmag2 to 0<bkg<0.5, let's fit
 783   // with a straight line sigmag2 vs bkg for bkg=0.5, 1 and 2, and put the
 784   // sigma2(BKG=0) as the extrapolation of this fit
 785
 786
 787
 788
 789
 790
 791
 792