Qmax for merged clusters fixed
[u/mrichter/AliRoot.git] / HLT / TPCLib / AliHLTTPCTrackGeometry.cxx
1 // $Id$
2
3 //**************************************************************************
4 //* This file is property of and copyright by the ALICE HLT Project        * 
5 //* ALICE Experiment at CERN, All rights reserved.                         *
6 //*                                                                        *
7 //* Primary Authors: Matthias Richter <Matthias.Richter@ift.uib.no>        *
8 //*                  for The ALICE HLT Project.                            *
9 //*                                                                        *
10 //* Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
11 //* documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
12 //* without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
13 //* copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
14 //* appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
15 //* about the suitability of this software for any purpose. It is          *
16 //* provided "as is" without express or implied warranty.                  *
17 //**************************************************************************
18
19 /// @file   AliHLTTPCTrackGeometry.cxx
20 /// @author Matthias Richter
21 /// @date   2011-05-20
22 /// @brief  Desciption of a track by a sequence of track points
23 ///
24
25 #include "AliHLTTPCTrackGeometry.h"
26 #include "AliHLTTPCTransform.h"
27 #include "AliHLTTPCSpacePointData.h"
28 #include "AliHLTTPCClusterDataFormat.h"
29 #include "AliHLTTPCSpacePointContainer.h"
30 #include "AliHLTTPCHWCFSpacePointContainer.h"
31 #include "AliHLTTPCDefinitions.h"
32 #include "AliHLTComponent.h"
33 #include "AliHLTGlobalBarrelTrack.h"
34 #include "AliHLTDataDeflater.h"
35 #include "AliHLTErrorGuard.h"
36 #include "TMath.h"
37 #include "TH2F.h"
38 #include <memory>
39 #include <sstream>
40 using namespace std;
41
42 /** ROOT macro for the implementation of ROOT specific class methods */
43 ClassImp(AliHLTTPCTrackGeometry)
44
45 AliHLTTPCTrackGeometry::AliHLTTPCTrackGeometry()
46   : AliHLTTrackGeometry()
47   , fRawTrackPoints()
48   , fDriftTimeFactorA(0.)
49   , fDriftTimeOffsetA(0.)
50   , fDriftTimeFactorC(0.)
51   , fDriftTimeOffsetC(0.)
52 {
53   /// standard constructor
54 }
55
56 AliHLTTPCTrackGeometry::AliHLTTPCTrackGeometry(const AliHLTTPCTrackGeometry& src)
57   : AliHLTTrackGeometry(src)
58   , fRawTrackPoints(src.fRawTrackPoints)
59   , fDriftTimeFactorA(0.)
60   , fDriftTimeOffsetA(0.)
61   , fDriftTimeFactorC(0.)
62   , fDriftTimeOffsetC(0.)
63 {
64   /// copy constructor
65 }
66
67 AliHLTTPCTrackGeometry& AliHLTTPCTrackGeometry::operator=(const AliHLTTPCTrackGeometry& src)
68 {
69   /// assignment operator
70   AliHLTTrackGeometry::operator=(src);
71   fRawTrackPoints.assign(src.fRawTrackPoints.begin(), src.fRawTrackPoints.end());
72   return *this;
73 }
74
75 AliHLTTPCTrackGeometry::~AliHLTTPCTrackGeometry()
76 {
77   /// destructor
78 }
79
80 float AliHLTTPCTrackGeometry::GetPlaneAlpha(AliHLTUInt32_t planeId) const
81 {
82   /// alpha of the plane
83   UInt_t slice=AliHLTTPCSpacePointData::GetSlice(planeId);
84   float alpha=( slice + 0.5 ) * TMath::Pi() / 9.0;
85   if (alpha>TMath::TwoPi()) alpha-=TMath::TwoPi();
86   return alpha;
87 }
88
89 float AliHLTTPCTrackGeometry::GetPlaneR(AliHLTUInt32_t planeId) const
90 {
91   /// radial distance from global {0,0,0}
92   UInt_t partition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(planeId);
93   UInt_t number=AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(planeId);
94   Int_t row=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition)+number;
95   return AliHLTTPCTransform::Row2X(row);
96 }
97
98 float AliHLTTPCTrackGeometry::GetPlaneTheta(AliHLTUInt32_t /*planeId*/) const
99 {
100   /// theta of the plane
101   return 0.0;
102 }
103
104 bool AliHLTTPCTrackGeometry::CheckBounds(AliHLTUInt32_t planeId, float u, float /*v*/) const
105 {
106   /// check bounds in u and v coordinate
107   float r=GetPlaneR(planeId);
108   if (r<AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(0)) return false;
109
110   // TODO: check if the pad width needs to be considered here
111   return TMath::Abs(TMath::ASin(u/r))<=TMath::Pi()/18;
112 }
113
114 int AliHLTTPCTrackGeometry::CalculateTrackPoints(const AliHLTExternalTrackParam& track)
115 {
116   /// calculate the track points, expects the global magnetic field to be initialized
117   AliHLTGlobalBarrelTrack bt(track);
118   return CalculateTrackPoints(bt);
119 }
120
121 int AliHLTTPCTrackGeometry::CalculateTrackPoints(AliHLTGlobalBarrelTrack& track)
122 {
123   /// calculate the track points, expects the global magnetic field to be initialized
124   int iResult=0;
125   int firstpadrow=0;
126   for (;
127        firstpadrow<AliHLTTPCTransform::GetNRows() && 
128          AliHLTTPCTransform::Row2X(firstpadrow)+AliHLTTPCTransform::GetPadLength(firstpadrow)<track.GetX();
129        firstpadrow++);
130   if (firstpadrow>=AliHLTTPCTransform::GetNRows()) return 0;
131   iResult=CalculateTrackPoints(track, firstpadrow, 1);
132   if (iResult>=0 && firstpadrow>0)
133     iResult=CalculateTrackPoints(track, firstpadrow-1, -1);
134   return iResult;
135 }
136
137 int AliHLTTPCTrackGeometry::CalculateTrackPoints(AliHLTGlobalBarrelTrack& track, int firstpadrow, int step)
138 {
139   /// calculate the track points, expects the global magnetic field to be initialized
140   float offsetAlpha=0.0;
141   for (int padrow=firstpadrow; padrow>=0 && padrow<AliHLTTPCTransform::GetNRows(); padrow+=step) {
142     float x=AliHLTTPCTransform::Row2X(padrow);
143     float y=0.0;
144     float z=0.0;
145
146     int maxshift=9;
147     int shift=0;
148     int result=0;
149     do {
150       // start calculation of crossing points with padrow planes in the slice of the first point
151       // plane alpha corresponds to alpha of the track, switch to neighboring slice if the result
152       // is out of bounds
153       if ((result=track.CalculateCrossingPoint(x, track.GetAlpha()-offsetAlpha, y, z))<1) break;
154       float pointAlpha=TMath::ATan(y/x);
155       if (TMath::Abs(pointAlpha)>TMath::Pi()/18) {
156         offsetAlpha+=(pointAlpha>0?-1:1)*TMath::Pi()/9;
157         result=0;
158       }
159     } while (result==0 && shift++<maxshift);
160     if (result<1) continue;
161     float planealpha=track.GetAlpha()-offsetAlpha;
162     if (planealpha<0) planealpha+=TMath::TwoPi();
163     if (planealpha>TMath::TwoPi()) planealpha-=TMath::TwoPi();
164     int slice=int(9*planealpha/TMath::Pi());
165     if (z<0) slice+=18;
166     if (slice>=36) {
167       HLTError("invalid slice %d calculated from alpha %f", slice, track.GetAlpha());
168     }
169     int partition=AliHLTTPCTransform::GetPatch(padrow);
170     int row=padrow-AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition);
171     UInt_t id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice, partition, row);
172     if (TMath::Abs(planealpha-GetPlaneAlpha(id))>0.0001) {
173       HLTError("alpha missmatch for plane %08x (slice %d): alpha from id %f (%.0f deg), expected %f (%.0f deg)", id, slice, GetPlaneAlpha(id), 180*GetPlaneAlpha(id)/TMath::Pi(), planealpha, 180*planealpha/TMath::Pi());
174     }
175     if (AddTrackPoint(AliHLTTrackPoint(id, y, z), AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice, partition, 0))>=0) {
176       Float_t rpt[3]={0.,y,z}; // row pad time
177       AliHLTTPCTransform::LocHLT2Raw(rpt, slice, padrow);
178       float m=fDriftTimeFactorA;
179       float n=fDriftTimeOffsetA;
180       if (slice>=18) {
181         m=fDriftTimeFactorC;
182         n=fDriftTimeOffsetC;
183       }
184       if (TMath::Abs(m)>0.) {
185         rpt[2]=(z-n)/m;
186         if (step>0) {
187           // ascending padrows added at end
188           fRawTrackPoints.push_back(AliHLTTrackPoint(id, rpt[1], rpt[2]));
189         } else {
190           // descending padrows added at begin
191           fRawTrackPoints.insert(fRawTrackPoints.begin(), AliHLTTrackPoint(id, rpt[1], rpt[2]));
192         }
193         // FIXME: implement a Print function for the raw track points
194         // stringstream sout;
195         // sout << "  slice "  << setfill(' ') << setw(3) << fixed << right << slice
196         //      << "  row "    << setfill(' ') << setw(3) << fixed << right << padrow
197         //      << "  id 0x"     << hex << setw(8) << id << dec
198         //      << "  y "      << setfill(' ') << setw(5) << fixed << right << setprecision (2) << y
199         //      << "  z "      << setfill(' ') << setw(5) << fixed << right << setprecision (2) << z
200         //      << "  pad "    << setfill(' ') << setw(5) << fixed << right << setprecision (2) << rpt[1]
201         //      << "  time "   << setfill(' ') << setw(5) << fixed << right << setprecision (2) << rpt[2]
202         //      << endl;
203         // cout << sout.str();
204       } else {
205         ALIHLTERRORGUARD(1, "drift time correction not initialized, can not add track points in raw coordinates");
206       }
207     }
208   }
209   return 0;
210 }
211
212 int AliHLTTPCTrackGeometry::FindMatchingTrackPoint(AliHLTUInt32_t spacepointId, float spacepoint[3], AliHLTUInt32_t& planeId)
213 {
214   /// find the track point which can be associated to a spacepoint with coordinates and id
215   UInt_t slice=AliHLTTPCSpacePointData::GetSlice(spacepointId);
216   UInt_t partition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(spacepointId);
217   int row=AliHLTTPCTransform::GetPadRow(spacepoint[0]);
218   bool bSpecialRow=row==30 || row==90 || row==139;
219   if (row<AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition) || row>AliHLTTPCTransform::GetLastRow(partition)) {
220     HLTError("row number %d calculated from x value %f is outside slice %d partition %d", row, spacepoint[0], slice, partition);
221     return -EINVAL;
222   }
223
224   // find the crossing point of the track with the padrow plane where
225   // the spacepoint is
226   // 1) calculate plane id from slice, partition and row (within partition)
227   row-=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition);
228   UInt_t id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice, partition, row);
229   const AliHLTTrackPoint* point=GetTrackPoint(id);
230   // track might be outside the partition and cross the central membrane
231   // search in the other half of the TPC
232   if (!point && slice<18) {
233     // search in the neighboring partition on the C side
234     id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice+18, partition, row);
235     point=GetTrackPoint(id);
236   } else if (!point && slice>=18) {
237     // search in the neighboring partition on the A side
238     id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice-18, partition, row);
239     point=GetTrackPoint(id);
240   }
241   
242   // search in the neighboring partition, this takes account for rows
243   // 30, 90, and 139 which are partly in one and the other partition
244   if (!point && bSpecialRow) {
245     row+=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition);
246     row-=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition-1);
247     id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice, partition-1, row);
248     point=GetTrackPoint(id);
249     if (!point && slice<18) {
250       // search in the neighboring partition on the C side
251       id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice+18, partition-1, row);
252       point=GetTrackPoint(id);
253     } else if (!point && slice>=18) {
254       // search in the neighboring partition on the A side
255       id=AliHLTTPCSpacePointData::GetID(slice-18, partition-1, row);
256       point=GetTrackPoint(id);
257     }
258   }
259
260   if (point) {
261     planeId=id;
262     if (point->HaveAssociatedSpacePoint()) {
263       if (GetVerbosity()>2) HLTInfo("descarding spacepoint 0x%08x z=%f y=%f z=%f: track point 0x%08x already occupied", spacepoint[0], spacepoint[1], spacepoint[2], planeId);
264       return 0; // already occupied
265     }
266     float maxdy=2.;
267     float maxdz=2.;
268     if (TMath::Abs(point->GetU()-spacepoint[1])>maxdy) {
269       if (GetVerbosity()>0) HLTInfo("descarding spacepoint 0x%08x y=%f z=%f: track point 0x%08x y %f outside tolerance %f", spacepoint[1], spacepoint[2], planeId, point->GetU(), maxdy);
270       return -ENOENT;
271     }
272     if (TMath::Abs(point->GetV()-spacepoint[2])>maxdz) {
273       if (GetVerbosity()>0) HLTInfo("descarding spacepoint 0x%08x y=%f z=%f: track point 0x%08x z %f outside tolerance %f", spacepoint[1], spacepoint[2], planeId, point->GetV(), maxdz);
274       return -ENOENT;
275     }
276     return 1;
277   }
278   return -ENOENT;
279 }
280
281
282 int AliHLTTPCTrackGeometry::RegisterTrackPoints(AliHLTTrackGrid* pGrid) const
283 {
284   /// register track points in the index grid, at this step the number
285   /// of tracks in each cell is counted
286   if (!pGrid) return -EINVAL;
287   int iResult=0;
288   for (vector<AliHLTTrackPoint>::const_iterator tp=TrackPoints().begin();
289        tp!=TrackPoints().end() && iResult>=0; tp++) {
290     AliHLTUInt32_t id=tp->GetId();
291     iResult=pGrid->CountSpacePoint(AliHLTTPCSpacePointData::GetSlice(id),
292                                    AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(id),
293                                    AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(id));
294   }
295   return iResult;
296 }
297
298 int AliHLTTPCTrackGeometry::FillTrackPoints(AliHLTTrackGrid* pGrid) const
299 {
300   /// fill track points to index grid
301   if (!pGrid) return -EINVAL;
302   int iResult=0;
303   for (vector<AliHLTTrackPoint>::const_iterator tp=TrackPoints().begin();
304        tp!=TrackPoints().end() && iResult>=0; tp++) {
305     AliHLTUInt32_t id=tp->GetId();
306     iResult=pGrid->AddSpacePoint(GetTrackId(),
307                                  AliHLTTPCSpacePointData::GetSlice(id),
308                                  AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(id),
309                                  AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(id));
310   }
311   return iResult;
312 }
313
314 AliHLTSpacePointContainer* AliHLTTPCTrackGeometry::ConvertToSpacePoints(bool bAssociated) const
315 {
316   /// create a collection of all points
317   std::auto_ptr<AliHLTTPCSpacePointContainer> spacepoints(new AliHLTTPCSpacePointContainer);
318   if (!spacepoints.get()) return NULL;
319
320   const vector<AliHLTTrackPoint>& trackPoints=TrackPoints();
321   unsigned i=0;
322   while (i<trackPoints.size()) {
323     // allocate buffer for all points, even though the buffer might not be filled
324     // completely because of a partition change
325     int nofPoints=trackPoints.size()-i;
326     int blocksize=sizeof(AliHLTTPCClusterData)+nofPoints*sizeof(AliHLTTPCSpacePointData);
327     AliHLTUInt8_t* pBuffer=spacepoints->Alloc(blocksize);
328     if (!pBuffer) return NULL;
329     AliHLTTPCClusterData* pClusterData=reinterpret_cast<AliHLTTPCClusterData*>(pBuffer);
330     pClusterData->fSpacePointCnt=0;
331     AliHLTTPCSpacePointData* pClusters=pClusterData->fSpacePoints;
332     int currentSlice=-1;
333     int currentPartition=-1;
334     for (; i<trackPoints.size(); i++) {
335       if (bAssociated && !trackPoints[i].HaveAssociatedSpacePoint()) continue;
336       AliHLTUInt32_t planeId=trackPoints[i].GetId();
337       int slice=AliHLTTPCSpacePointData::GetSlice(planeId);
338       int partition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(planeId);
339       int number=AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(planeId);
340       if ((currentSlice>=0 && currentSlice!=slice) || (currentPartition>=0 && currentPartition!=partition)) {
341         // change of partition or slice, need to go to next block
342         // 2011-07-26 currently all spacepoints go into one block, if separated
343         // blocks per partition are needed one has to leave the inner loop here
344         // and set the data block specification below
345         // Caution: not tested, only the last block seems to make it through
346         //break;
347       }
348       currentSlice=slice;
349       currentPartition=partition;
350       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fX=GetPlaneR(planeId);
351       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fY=trackPoints[i].GetU();
352       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fZ=trackPoints[i].GetV();
353       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fID=planeId;
354       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fPadRow=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition)+number;
355       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fSigmaY2=0.;
356       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fSigmaZ2=0.;
357       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fCharge=0;
358       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fQMax=0;
359       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fUsed=0;
360       pClusters[pClusterData->fSpacePointCnt].fTrackN=0;
361       pClusterData->fSpacePointCnt++;
362     }
363     AliHLTComponentBlockData bd;
364     AliHLTComponent::FillBlockData(bd);
365     bd.fPtr=pBuffer;
366     bd.fSize=sizeof(AliHLTTPCClusterData)+pClusterData->fSpacePointCnt*sizeof(AliHLTTPCSpacePointData);
367     AliHLTComponent::SetDataType(bd.fDataType, "CLUSTERS", "TPC ");
368     bd.fSpecification=kAliHLTVoidDataSpec;//AliHLTTPCDefinitions::EncodeDataSpecification(currentSlice, currentSlice, currentPartition, currentPartition);
369     spacepoints->AddInputBlock(&bd);
370   }
371
372   return spacepoints.release();
373 }
374
375 const AliHLTTrackGeometry::AliHLTTrackPoint* AliHLTTPCTrackGeometry::GetRawTrackPoint(AliHLTUInt32_t id) const
376 {
377   /// get raw track point of id
378   const AliHLTTrackGeometry::AliHLTTrackPoint* p=find(&fRawTrackPoints[0], &fRawTrackPoints[fRawTrackPoints.size()], id);
379   if (p==&fRawTrackPoints[fRawTrackPoints.size()]) return 0;
380   return p;
381 }
382
383 AliHLTTrackGeometry::AliHLTTrackPoint* AliHLTTPCTrackGeometry::GetRawTrackPoint(AliHLTUInt32_t id)
384 {
385   /// get raw track point of id
386   AliHLTTrackGeometry::AliHLTTrackPoint* p=find(&fRawTrackPoints[0], &fRawTrackPoints[fRawTrackPoints.size()], id);
387   if (p==&fRawTrackPoints[fRawTrackPoints.size()]) return 0;
388   return p;
389 }
390
391 int AliHLTTPCTrackGeometry::FillRawResidual(int coordinate, TH2* histo, AliHLTSpacePointContainer* points) const
392 {
393   // fill residual histogram
394   if (!histo || !points) return -EINVAL;
395   const vector<AliHLTTrackPoint>& trackPoints=TrackPoints();
396   for (vector<AliHLTTrackPoint>::const_iterator trackpoint=trackPoints.begin();
397        trackpoint!=trackPoints.end(); trackpoint++) {
398     if (!trackpoint->HaveAssociatedSpacePoint()) continue;
399     for (vector<AliHLTTrackSpacepoint>::const_iterator sp=(trackpoint->GetSpacepoints()).begin();
400          sp!=(trackpoint->GetSpacepoints()).end(); sp++) {
401     AliHLTUInt32_t spacepointId=sp->fId;
402     vector<AliHLTTrackPoint>::const_iterator rawpoint=find(fRawTrackPoints.begin(), fRawTrackPoints.end(), trackpoint->GetId());
403     if (rawpoint==fRawTrackPoints.end()) {
404       HLTError("can not find track raw coordinates of track point 0x%08x", trackpoint->GetId());
405       continue;
406     }
407     if (!points->Check(spacepointId)) {
408       //HLTError("can not find associated space point 0x%08x of track point 0x%08x", spacepointId, trackpoint->GetId());
409       continue;
410     }
411     float value=0.;
412     if (coordinate==0) {
413       value=rawpoint->GetU()-points->GetY(spacepointId);
414       histo->Fill(GetPlaneR(trackpoint->GetId()), value);
415     } else {
416       value=rawpoint->GetV()-points->GetZ(spacepointId);
417       //histo->Fill(GetPlaneR(trackpoint->GetId()), value);
418       histo->Fill(rawpoint->GetV(), value);
419     }
420     }
421   }
422   return 0;
423 }
424
425 int AliHLTTPCTrackGeometry::Write(const AliHLTGlobalBarrelTrack& track,
426                                   AliHLTSpacePointContainer* pSpacePoints,
427                                   AliHLTDataDeflater* pDeflater,
428                                   AliHLTUInt8_t* outputPtr,
429                                   AliHLTUInt32_t size,
430                                   vector<AliHLTUInt32_t>* writtenClusterIds,
431                                   const char* option) const
432 {
433   // write track block to buffer
434   if (size<=sizeof(AliHLTTPCTrackBlock)) return -ENOSPC;
435   AliHLTTPCTrackBlock* pTrackBlock=reinterpret_cast<AliHLTTPCTrackBlock*>(outputPtr);
436   pTrackBlock->fSize=sizeof(AliHLTTPCTrackBlock); // size of cluster block added later
437   float alpha=track.GetAlpha();
438   while (alpha<0.) alpha+=TMath::TwoPi();
439   while (alpha>TMath::TwoPi()) alpha-=TMath::TwoPi();
440   pTrackBlock->fSlice=AliHLTUInt8_t(9*alpha/TMath::Pi());
441   if (pTrackBlock->fSlice>=36) {
442     HLTError("invalid slice %d calculated from alpha %f", pTrackBlock->fSlice, track.GetAlpha());
443   }
444   pTrackBlock->fReserved=0;
445   pTrackBlock->fX      = track.GetX();
446   pTrackBlock->fY      = track.GetY();
447   pTrackBlock->fZ      = track.GetZ();
448   pTrackBlock->fSinPsi = track.GetSnp();
449   pTrackBlock->fTgl    = track.GetTgl();
450   pTrackBlock->fq1Pt   = track.GetSigned1Pt();
451
452   pDeflater->Clear();
453   pDeflater->InitBitDataOutput(reinterpret_cast<AliHLTUInt8_t*>(outputPtr+sizeof(AliHLTTPCTrackBlock)), size-sizeof(AliHLTTPCTrackBlock));
454   int result=WriteAssociatedClusters(pSpacePoints, pDeflater, writtenClusterIds, option);
455   if (result<0) return result;
456   pTrackBlock->fSize+=result;
457   return pTrackBlock->fSize;
458 }
459
460 int AliHLTTPCTrackGeometry::WriteAssociatedClusters(AliHLTSpacePointContainer* pSpacePoints,
461                                                     AliHLTDataDeflater* pDeflater,
462                                                     vector<AliHLTUInt32_t>* writtenClusterIds,
463                                                     const char* /*option*/) const
464 {
465   // write associated clusters to buffer via deflater
466   if (!pDeflater || !pSpacePoints) return -EINVAL;
467   AliHLTTPCHWCFSpacePointContainer* pTPCRawSpacePoints=dynamic_cast<AliHLTTPCHWCFSpacePointContainer*>(pSpacePoints);
468   if (!pTPCRawSpacePoints) return -EINVAL;
469   bool bReverse=true;
470   bool bWriteSuccess=true;
471   int writtenClusters=0;
472   // filling of track points starts from first point on track outwards, and
473   // then from that point inwards. That's why the lower padrows might be in
474   // reverse order at the end of the track point array. If the last element
475   // is bigger than the first element, only trackpoints in ascending order
476   // are in the array
477   vector<AliHLTTrackPoint>::const_iterator clrow=fRawTrackPoints.end();
478   if (clrow!=fRawTrackPoints.begin()) {
479     clrow--;
480     AliHLTUInt32_t partition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(clrow->GetId());
481     AliHLTUInt32_t partitionrow=AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(clrow->GetId());
482     partitionrow+=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(partition);
483     AliHLTUInt32_t firstpartition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(fRawTrackPoints.begin()->GetId());
484     AliHLTUInt32_t firstpartitionrow=AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(fRawTrackPoints.begin()->GetId());
485     firstpartitionrow+=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(firstpartition);
486     if (partitionrow>=firstpartitionrow) {
487       bReverse=false;
488       clrow=fRawTrackPoints.begin();
489     }
490   }
491   const AliHLTUInt32_t clusterCountBitLength=AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kClusterCount].fBitLength;
492   unsigned long dataPosition=pDeflater->GetCurrentByteOutputPosition();
493   for (unsigned row=0; row<159 && bWriteSuccess; row++) {
494     if (clrow!=fRawTrackPoints.end()) {
495       AliHLTUInt32_t thisPartition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(clrow->GetId());
496       AliHLTUInt32_t thisTrackRow=AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(clrow->GetId());
497       thisTrackRow+=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(thisPartition);
498       if (thisTrackRow==row) {
499         // write clusters
500         const vector<AliHLTTrackSpacepoint>&  clusters=clrow->GetSpacepoints();
501         AliHLTUInt32_t haveClusters=clusters.size()>0;
502         // 1 bit for clusters on that padrow
503         bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputBit(haveClusters);
504         if (haveClusters) {
505           bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputBits(clusters.size(), clusterCountBitLength);
506           for (vector<AliHLTTrackSpacepoint>::const_iterator clid=clusters.begin();
507                clid!=clusters.end() && bWriteSuccess; clid++) {
508             if (!pSpacePoints->Check(clid->fId)) {
509               HLTError("can not find spacepoint 0x%08x", clid->fId);
510               continue;
511             }
512             if (writtenClusterIds) {
513               writtenClusterIds->push_back(clid->fId);
514             }
515
516             // FIXME: there is a bug in the calculation of the residuals stored with the
517             // assiciated space point, calculate again, but needs to be fixed
518             float deltapad =pSpacePoints->GetY(clid->fId)-clrow->GetU();//clid->fdU;
519             float deltatime =pSpacePoints->GetZ(clid->fId)-clrow->GetV();//clid->fdV;
520             if (TMath::Abs(deltapad)>=AliHLTTPCDefinitions::fgkMaxClusterDeltaPad ||
521                 TMath::Abs(deltatime)>=AliHLTTPCDefinitions::fgkMaxClusterDeltaTime) {
522               AliHLTUInt8_t slice = AliHLTTPCSpacePointData::GetSlice(clid->fId);
523               AliHLTUInt8_t partition = AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(clid->fId);
524               HLTFatal("cluster 0x%08x slice %d partition %d: residual out of range - pad %f (max %d), time %f (max %d)", clid->fId, slice, partition, deltapad, AliHLTTPCDefinitions::fgkMaxClusterDeltaPad, deltatime, AliHLTTPCDefinitions::fgkMaxClusterDeltaTime);
525             }
526             float sigmaY2=pSpacePoints->GetYWidth(clid->fId);
527             float sigmaZ2=pSpacePoints->GetZWidth(clid->fId);
528             AliHLTUInt64_t charge=(AliHLTUInt64_t)pSpacePoints->GetCharge(clid->fId);
529             AliHLTUInt64_t qmax=(AliHLTUInt64_t)pTPCRawSpacePoints->GetQMax(clid->fId);
530             // cout << "  row "    << setfill(' ') << setw(3) << fixed << right << row
531             //   << "  pad "    << setfill(' ') << setw(7) << fixed << right << setprecision (4) << pSpacePoints->GetY(clid->fId)
532             //   << "  dpad "   << setfill(' ') << setw(7) << fixed << right << setprecision (4) << deltapad
533             //   << "  time "   << setfill(' ') << setw(7) << fixed << right << setprecision (4) << pSpacePoints->GetZ(clid->fId)
534             //   << "  dtime "  << setfill(' ') << setw(7) << fixed << right << setprecision (4) << deltatime
535             //   << "  charge " << setfill(' ') << setw(5) << fixed << right << charge
536             //   << "  qmax "   << setfill(' ') << setw(4) << fixed << right << qmax
537             //   << endl;
538
539             // time and pad coordinates are scaled and transformed to integer values for
540             // both cluster and track point before calculating the residual. this makes
541             // the compression lossless with respect to the format without track model
542             // compression
543             AliHLTUInt64_t deltapad64=0;
544             AliHLTUInt32_t signDeltaPad=0;
545             if (!isnan(deltapad)) {
546               double clusterpad=pSpacePoints->GetY(clid->fId);
547               double trackpad=clrow->GetU();
548               if (clusterpad<0.) {
549                 HLTError("cluster 0x%08x has negative pad position", clid->fId, clusterpad);
550               }
551               clusterpad*=AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kResidualPad].fScale;
552               trackpad*=AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kResidualPad].fScale;
553               AliHLTUInt64_t clusterpad64=(AliHLTUInt64_t)round(clusterpad);
554               AliHLTUInt64_t trackpad64=0;
555               if (trackpad>0.) trackpad64=(AliHLTUInt64_t)round(trackpad);
556               if (clusterpad64<trackpad64) {
557                 deltapad64=trackpad64-clusterpad64;
558                 signDeltaPad=1;
559               } else {
560                 deltapad64=clusterpad64-trackpad64;
561                 signDeltaPad=0;
562               }
563             }
564             AliHLTUInt64_t deltatime64=0;
565             AliHLTUInt32_t signDeltaTime=0;
566             if (!isnan(deltatime)) {
567               double clustertime=pSpacePoints->GetZ(clid->fId);
568               double tracktime=clrow->GetV();
569               if (clustertime<0.) {
570                 HLTError("cluster 0x%08x has negative time position", clid->fId, clustertime);
571               }
572               clustertime*=AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kResidualTime].fScale;
573               tracktime*=AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kResidualTime].fScale;
574               AliHLTUInt64_t clustertime64=(AliHLTUInt64_t)round(clustertime);
575               AliHLTUInt64_t tracktime64=0;
576               if (tracktime>0.) tracktime64=(AliHLTUInt64_t)round(tracktime);
577               if (clustertime64<tracktime64) {
578                 deltatime64=tracktime64-clustertime64;
579                 signDeltaTime=1;
580               } else {
581                 deltatime64=clustertime64-tracktime64;
582                 signDeltaTime=0;
583               }
584             }
585             AliHLTUInt64_t sigmaY264=0;
586             if (!isnan(sigmaY2)) sigmaY264=(AliHLTUInt64_t)round(sigmaY2*AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kSigmaY2].fScale);
587             AliHLTUInt64_t sigmaZ264=0;
588             if (!isnan(sigmaZ2)) sigmaZ264=(AliHLTUInt64_t)round(sigmaZ2*AliHLTTPCDefinitions::fgkClusterParameterDefinitions[AliHLTTPCDefinitions::kSigmaZ2].fScale);
589             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputParameterBits(AliHLTTPCDefinitions::kResidualPad    , deltapad64);  
590             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputBit(signDeltaPad);
591             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputParameterBits(AliHLTTPCDefinitions::kResidualTime   , deltatime64);
592             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputBit(signDeltaTime);
593             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputParameterBits(AliHLTTPCDefinitions::kSigmaY2        , sigmaY264);
594             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputParameterBits(AliHLTTPCDefinitions::kSigmaZ2        , sigmaZ264);
595             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputParameterBits(AliHLTTPCDefinitions::kCharge         , charge);
596             bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputParameterBits(AliHLTTPCDefinitions::kQMax           , qmax);
597             if (bWriteSuccess) writtenClusters++;
598           }
599         }
600
601         // set to next trackpoint
602         if (bReverse) {
603           if (clrow!=fRawTrackPoints.begin()) {
604             AliHLTUInt32_t nextPartition=AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch((clrow-1)->GetId());
605             AliHLTUInt32_t nextTrackRow=AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber((clrow-1)->GetId());
606             nextTrackRow+=AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(nextPartition);
607             if (thisTrackRow+1==nextTrackRow) {
608               clrow--;
609             } else {
610               // switch direction start from beginning
611               clrow=fRawTrackPoints.begin();
612               bReverse=false;
613             }
614           } else {
615             // all trackpoints processed
616             clrow=fRawTrackPoints.end();
617           }
618         } else {
619           clrow++;
620         }
621         continue;
622       } else {
623         // sequence not ordered, search
624         // this has been fixed and the search is no longer necessary
625         // for (clrow=fRawTrackPoints.begin(); clrow!=fRawTrackPoints.end(); clrow++) {
626         //   if ((AliHLTTPCSpacePointData::GetNumber(clrow->GetId())+AliHLTTPCTransform::GetFirstRow(AliHLTTPCSpacePointData::GetPatch(clrow->GetId())))==row) break;
627         // }
628         // if (clrow==fRawTrackPoints.end()) {
629         //   clrow=fRawTrackPoints.begin();
630         //   HLTWarning("no trackpoint on row %d, current point %d", row, thisTrackRow);
631         // }
632       }
633     }
634     // no cluster on that padrow
635     AliHLTUInt32_t haveClusters=0;
636     bWriteSuccess=bWriteSuccess && pDeflater->OutputBit(haveClusters);
637   }
638
639   if (!bWriteSuccess) return -ENOSPC;
640
641   int allClusters=0;
642   for (clrow=fRawTrackPoints.begin(); clrow!=fRawTrackPoints.end(); clrow++) {
643     allClusters+=clrow->GetSpacepoints().size();
644   }
645   if (allClusters!=writtenClusters) {
646     HLTError("track %d mismatch in written clusters: %d but expected %d", GetTrackId(), writtenClusters, allClusters);
647   }
648
649   pDeflater->Pad8Bits();
650   return pDeflater->GetCurrentByteOutputPosition()-dataPosition;
651 }
652
653 int AliHLTTPCTrackGeometry::Read(const AliHLTUInt8_t* buffer,
654                                  AliHLTUInt32_t size,
655                                  float bz,
656                                  AliHLTUInt32_t& clusterBlockSize,
657                                  const char* /*option*/)
658 {
659   // read track block from buffer
660   int iResult=0;
661   if (!buffer) return -EINVAL;
662   if (size<sizeof(AliHLTTPCTrackBlock)) {
663     HLTError("buffer does not contain valid data of track model clusters");
664     return -ENODATA;
665   }
666   const AliHLTTPCTrackBlock* pTrackBlock=reinterpret_cast<const AliHLTTPCTrackBlock*>(buffer);
667   if (pTrackBlock->fSize>size) {
668     HLTError("inconsistent track data block of size %d exceeds available buffer of size %d", pTrackBlock->fSize, size);
669     return -ENODATA;
670   }
671   if (pTrackBlock->fSize<sizeof(AliHLTTPCTrackBlock)) {
672     HLTError("inconsistent size of track data block specified in the header: %d", pTrackBlock->fSize);
673     return -ENODATA;
674   }
675   AliHLTExternalTrackParam param;
676   memset(&param, 0, sizeof(param));
677   param.fAlpha   =( pTrackBlock->fSlice + 0.5 ) * TMath::Pi() / 9.0;
678   if (param.fAlpha>TMath::TwoPi()) param.fAlpha-=TMath::TwoPi();
679   param.fX       = pTrackBlock->fX;
680   param.fY       = pTrackBlock->fY;
681   param.fZ       = pTrackBlock->fZ;
682   param.fSinPsi  = pTrackBlock->fSinPsi;
683   param.fTgl     = pTrackBlock->fTgl;
684   param.fq1Pt    = pTrackBlock->fq1Pt;
685   AliHLTGlobalBarrelTrack track(param);
686   if ((iResult=track.CalculateHelixParams(bz))<0) {
687     HLTError("failed to calculate helix params: %d", iResult);
688     return iResult;
689   }
690   if ((iResult=CalculateTrackPoints(track))<0) {
691     HLTError("failed to calculate track points: %d", iResult);
692     return iResult;
693   }
694   clusterBlockSize=pTrackBlock->fSize-sizeof(AliHLTTPCTrackBlock);
695   return sizeof(AliHLTTPCTrackBlock);
696 }