ITS/AliITSMultReconstructor.cxx

   1 //____________________________________________________________________
   2 //
   3 // AliITSMultReconstructor - find clusters in the pixels (theta and
   4 // phi) and tracklets.
   5 //
   6 // These can be used to extract charged particles multiplcicity from the ITS.
   7 //
   8 // A tracklet consist of two ITS clusters, one in the first pixel
   9 // layer and one in the second. The clusters are associates if the
  10 // differencies in Phi (azimuth) and Zeta (longitudinal) are inside
  11 // a fiducial volume. In case of multiple candidates it is selected the
  12 // candidate with minimum distance in Phi.
  13 // The parameter AssociationChoice allows to control if two clusters
  14 // in layer 2 can be associated to the same cluster in layer 1 or not.
  15 //
  16 // -----------------------------------------------------------------
  17 //
  18 // NOTE: The cuts on phi and zeta depends on the interacting system (p-p
  19 //  or Pb-Pb). Please, check the file AliITSMultReconstructor.h and be
  20 //  sure that SetPhiWindow and SetZetaWindow are defined accordingly.
  21 //
  22 //
  23 //
  24 //
  25 //____________________________________________________________________
  26
  27 #include "AliITSMultReconstructor.h"
  28
  29 #include "TTree.h"
  30 #include "TH1F.h"
  31 #include "TH2F.h"
  32
  33 #include "AliITSRecPoint.h"
  34 #include "AliITSgeom.h"
  35 #include "AliLog.h"
  36
  37 //____________________________________________________________________
  38 ClassImp(AliITSMultReconstructor)
  39
  40
  41 //____________________________________________________________________
  42 AliITSMultReconstructor::AliITSMultReconstructor() {
  43   // Method to reconstruct the charged particles multiplicity with the
  44   // SPD (tracklets).
  45
  46   fGeometry =0;
  47
  48   SetHistOn();
  49   SetPhiWindow();
  50   SetZetaWindow();
  51   SetOnlyOneTrackletPerC2();
  52
  53   fClustersLay1       = new Float_t*[300000];
  54   fClustersLay2       = new Float_t*[300000];
  55   fTracklets          = new Float_t*[300000];
  56   fAssociationFlag    = new Bool_t[300000];
  57
  58   for(Int_t i=0; i<300000; i++) {
  59     fClustersLay1[i]       = new Float_t[3];
  60     fClustersLay2[i]       = new Float_t[3];
  61     fTracklets[i]          = new Float_t[3];
  62     fAssociationFlag[i]    = kFALSE;
  63   }
  64
  65   // definition of histograms
  66   fhClustersDPhiAcc   = new TH1F("dphiacc",  "dphi",  100,-0.1,0.1);
  67   fhClustersDPhiAcc->SetDirectory(0);
  68   fhClustersDThetaAcc = new TH1F("dthetaacc","dtheta",100,-0.1,0.1);
  69   fhClustersDThetaAcc->SetDirectory(0);
  70   fhClustersDZetaAcc = new TH1F("dzetaacc","dzeta",100,-1.,1.);
  71   fhClustersDZetaAcc->SetDirectory(0);
  72
  73   fhDPhiVsDZetaAcc = new TH2F("dphiVsDzetaacc","",100,-1.,1.,100,-0.1,0.1);
  74   fhDPhiVsDZetaAcc->SetDirectory(0);
  75   fhDPhiVsDThetaAcc = new TH2F("dphiVsDthetaAcc","",100,-0.1,0.1,100,-0.1,0.1);
  76   fhDPhiVsDThetaAcc->SetDirectory(0);
  77
  78   fhClustersDPhiAll   = new TH1F("dphiall",  "dphi",  100,-0.5,0.5);
  79   fhClustersDPhiAll->SetDirectory(0);
  80   fhClustersDThetaAll = new TH1F("dthetaall","dtheta",100,-0.5,0.5);
  81   fhClustersDThetaAll->SetDirectory(0);
  82   fhClustersDZetaAll = new TH1F("dzetaall","dzeta",100,-5.,5.);
  83   fhClustersDZetaAll->SetDirectory(0);
  84
  85   fhDPhiVsDZetaAll = new TH2F("dphiVsDzetaall","",100,-5.,5.,100,-0.5,0.5);
  86   fhDPhiVsDZetaAll->SetDirectory(0);
  87   fhDPhiVsDThetaAll = new TH2F("dphiVsDthetaAll","",100,-0.5,0.5,100,-0.5,0.5);
  88   fhDPhiVsDThetaAll->SetDirectory(0);
  89
  90   fhetaTracklets  = new TH1F("etaTracklets",  "eta",  100,-2.,2.);
  91   fhphiTracklets  = new TH1F("phiTracklets",  "phi",  100,-3.14159,3.14159);
  92   fhetaClustersLay1  = new TH1F("etaClustersLay1",  "etaCl1",  100,-2.,2.);
  93   fhphiClustersLay1  = new TH1F("phiClustersLay1", "phiCl1", 100,-3.141,3.141);
  94
  95 }
  96
  97 //______________________________________________________________________
  98 AliITSMultReconstructor::AliITSMultReconstructor(const AliITSMultReconstructor &mr) : TObject(mr) {
  99   // Copy constructor
 100   // Copies are not allowed. The method is protected to avoid misuse.
 101   Error("AliITSMultReconstructor","Copy constructor not allowed\n");
 102 }
 103
 104 //______________________________________________________________________
 105 AliITSMultReconstructor& AliITSMultReconstructor::operator=(const AliITSMultReconstructor& /* mr */){
 106   // Assignment operator
 107   // Assignment is not allowed. The method is protected to avoid misuse.
 108   Error("= operator","Assignment operator not allowed\n");
 109   return *this;
 110 }
 111
 112 //______________________________________________________________________
 113 AliITSMultReconstructor::~AliITSMultReconstructor(){
 114   // Destructor
 115   if(fhClustersDPhiAcc)delete fhClustersDPhiAcc;
 116   if(fhClustersDThetaAcc)delete fhClustersDThetaAcc;
 117   if(fhClustersDZetaAcc)delete fhClustersDZetaAcc;
 118   if(fhClustersDPhiAll)delete fhClustersDPhiAll;
 119   if(fhClustersDThetaAll)delete fhClustersDThetaAll;
 120   if(fhClustersDZetaAll)delete fhClustersDZetaAll;
 121   if(fhDPhiVsDThetaAll)delete fhDPhiVsDThetaAll;
 122   if(fhDPhiVsDThetaAcc)delete fhDPhiVsDThetaAcc;
 123   if(fhDPhiVsDZetaAll)delete fhDPhiVsDZetaAll;
 124   if(fhDPhiVsDZetaAcc)delete fhDPhiVsDZetaAcc;
 125   if(fhetaTracklets)delete fhetaTracklets;
 126   if(fhphiTracklets)delete fhphiTracklets;
 127   if(fhetaClustersLay1)delete fhetaClustersLay1;
 128   if(fhphiClustersLay1)delete fhphiClustersLay1;
 129   if(fClustersLay1){
 130     for(Int_t i=0; i<300000; i++) {
 131       delete [] fClustersLay1[i];
 132       delete [] fClustersLay2[i];
 133       delete [] fTracklets[i];
 134     }
 135     delete fClustersLay1;
 136     delete  fClustersLay2;
 137     delete fTracklets;
 138   }
 139   if(fAssociationFlag)delete fAssociationFlag;
 140 }
 141
 142 //____________________________________________________________________
 143 void
 144 AliITSMultReconstructor::Reconstruct(TTree* clusterTree, Float_t* vtx, Float_t* /* vtxRes*/) {
 145   //
 146   // - calls LoadClusterArray that finds the position of the clusters
 147   //   (in global coord)
 148   // - convert the cluster coordinates to theta, phi (seen from the
 149   //   interaction vertex). The third coordinate is used for ....
 150   // - makes an array of tracklets
 151   //
 152   // After this method has been called, the clusters of the two layers
 153   // and the tracklets can be retrieved by calling the Get'er methods.
 154
 155   // reset counters
 156   fNClustersLay1 = 0;
 157   fNClustersLay2 = 0;
 158   fNTracklets = 0;
 159
 160   // loading the clusters
 161   LoadClusterArrays(clusterTree);
 162
 163   // find the tracklets
 164   AliDebug(1,"Looking for tracklets... ");
 165
 166   //###########################################################
 167   // Loop on layer 1 : finding theta, phi and z
 168   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 169     Float_t x = fClustersLay1[iC1][0] - vtx[0];
 170     Float_t y = fClustersLay1[iC1][1] - vtx[1];
 171     Float_t z = fClustersLay1[iC1][2] - vtx[2];
 172
 173     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 174                                TMath::Power(y,2) +
 175                                TMath::Power(z,2));
 176
 177     fClustersLay1[iC1][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 178     fClustersLay1[iC1][1] = TMath::ATan2(x,y);  // Store Phi
 179     fClustersLay1[iC1][2] = z/r;               // Store scaled z
 180     if (fHistOn) {
 181       Float_t eta=fClustersLay1[iC1][0];
 182       eta= TMath::Tan(eta/2.);
 183       eta=-TMath::Log(eta);
 184       fhetaClustersLay1->Fill(eta);
 185       fhphiClustersLay1->Fill(fClustersLay1[iC1][1]);
 186     }
 187 }
 188
 189   // Loop on layer 2 : finding theta, phi and r
 190   for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 191     Float_t x = fClustersLay2[iC2][0] - vtx[0];
 192     Float_t y = fClustersLay2[iC2][1] - vtx[1];
 193     Float_t z = fClustersLay2[iC2][2] - vtx[2];
 194
 195     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 196                                TMath::Power(y,2) +
 197                                TMath::Power(z,2));
 198
 199     fClustersLay2[iC2][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 200     fClustersLay2[iC2][1] = TMath::ATan2(x,y);  // Store Phi
 201     fClustersLay2[iC2][2] = z;                 // Store z
 202
 203  // this only needs to be initialized for the fNClustersLay2 first associations
 204     fAssociationFlag[iC2] = kFALSE;
 205   }
 206
 207   //###########################################################
 208   // Loop on layer 1
 209   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 210
 211     // reset of variables for multiple candidates
 212     Int_t  iC2WithBestDist = 0;     // reset
 213     Float_t distmin        = 100.;  // just to put a huge number!
 214     Float_t dPhimin        = 0.;  // Used for histograms only!
 215     Float_t dThetamin      = 0.;  // Used for histograms only!
 216     Float_t dZetamin       = 0.;  // Used for histograms only!
 217
 218     // Loop on layer 2
 219     for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 220
 221       // The following excludes double associations
 222       if (!fAssociationFlag[iC2]) {
 223
 224         // find the difference in angles
 225         Float_t dTheta = fClustersLay2[iC2][0] - fClustersLay1[iC1][0];
 226         Float_t dPhi   = fClustersLay2[iC2][1] - fClustersLay1[iC1][1];
 227
 228         // find the difference in z (between linear projection from layer 1
 229         // and the actual point: Dzeta= z1/r1*r2 -z2)
 230         Float_t r2   = fClustersLay2[iC2][2]/TMath::Cos(fClustersLay2[iC2][0]);
 231         Float_t dZeta  = fClustersLay1[iC1][2]*r2 - fClustersLay2[iC2][2];
 232
 233         if (fHistOn) {
 234           fhClustersDPhiAll->Fill(dPhi);
 235           fhClustersDThetaAll->Fill(dTheta);
 236           fhClustersDZetaAll->Fill(dZeta);
 237           fhDPhiVsDThetaAll->Fill(dTheta, dPhi);
 238           fhDPhiVsDZetaAll->Fill(dZeta, dPhi);
 239         }
 240         // make "elliptical" cut in Phi and Zeta!
 241         Float_t d = TMath::Sqrt(TMath::Power(dPhi/fPhiWindow,2) + TMath::Power(dZeta/fZetaWindow,2));
 242
 243         if (d>1) continue;
 244
 245         //look for the minimum distance: the minimum is in iC2WithBestDist
 246         if (TMath::Sqrt(dZeta*dZeta+(r2*dPhi*r2*dPhi)) < distmin ) {
 247           distmin=TMath::Sqrt(dZeta*dZeta + (r2*dPhi*r2*dPhi));
 248           dPhimin = dPhi;
 249           dThetamin = dTheta;
 250           dZetamin = dZeta;
 251           iC2WithBestDist = iC2;
 252         }
 253       }
 254     } // end of loop over clusters in layer 2
 255
 256     if (distmin<100) { // This means that a cluster in layer 2 was found that mathes with iC1
 257
 258       if (fHistOn) {
 259         fhClustersDPhiAcc->Fill(dPhimin);
 260         fhClustersDThetaAcc->Fill(dThetamin);
 261         fhClustersDZetaAcc->Fill(dZetamin);
 262         fhDPhiVsDThetaAcc->Fill(dThetamin, dPhimin);
 263         fhDPhiVsDZetaAcc->Fill(dZetamin, dPhimin);
 264       }
 265
 266       if (fOnlyOneTrackletPerC2) fAssociationFlag[iC2WithBestDist] = kTRUE; // flag the association
 267
 268       // store the tracklet
 269
 270       // use the theta from the clusters in the first layer
 271       fTracklets[fNTracklets][0] = fClustersLay1[iC1][0];
 272       // use the phi from the clusters in the first layer
 273       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
 274       // Store the difference between phi1 and phi2
 275       fTracklets[fNTracklets][2] = fClustersLay1[iC1][1] - fClustersLay2[iC2WithBestDist][1];
 276
 277       if (fHistOn) {
 278         Float_t eta=fTracklets[fNTracklets][0];
 279         eta= TMath::Tan(eta/2.);
 280         eta=-TMath::Log(eta);
 281         fhetaTracklets->Fill(eta);
 282         fhphiTracklets->Fill(fTracklets[fNTracklets][1]);
 283       }
 284
 285       AliDebug(1,Form(" Adding tracklet candidate %d ", fNTracklets));
 286       AliDebug(1,Form(" Cl. %d of Layer 1 and %d of Layer 2", iC1,
 287                       iC2WithBestDist));
 288       fNTracklets++;
 289     }
 290
 291     // Delete the following else if you do not want to save Clusters!
 292
 293     else { // This means that the cluster has not been associated
 294
 295       // store the cluster
 296
 297       fTracklets[fNTracklets][0] = fClustersLay1[iC1][0];
 298       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
 299       // Store a flag. This will indicate that the "tracklet"
 300       // was indeed a single cluster!
 301       fTracklets[fNTracklets][2] = -999999.;
 302       AliDebug(1,Form(" Adding a single cluster %d (cluster %d  of layer 1)",
 303                       fNTracklets, iC1));
 304       fNTracklets++;
 305     }
 306
 307   } // end of loop over clusters in layer 1
 308
 309   AliDebug(1,Form("%d tracklets found", fNTracklets));
 310 }
 311
 312 //____________________________________________________________________
 313 void
 314 AliITSMultReconstructor::LoadClusterArrays(TTree* itsClusterTree) {
 315   // This method
 316   // - gets the clusters from the cluster tree
 317   // - convert them into global coordinates
 318   // - store them in the internal arrays
 319
 320   AliDebug(1,"Loading clusters ...");
 321
 322   fNClustersLay1 = 0;
 323   fNClustersLay2 = 0;
 324
 325   TClonesArray* itsClusters = new TClonesArray("AliITSRecPoint");
 326   TBranch* itsClusterBranch=itsClusterTree->GetBranch("ITSRecPoints");
 327
 328   itsClusterBranch->SetAddress(&itsClusters);
 329
 330   Int_t nItsSubs = (Int_t)itsClusterTree->GetEntries();
 331
 332   // loop over the its subdetectors
 333   for (Int_t iIts=0; iIts < nItsSubs; iIts++) {
 334
 335     if (!itsClusterTree->GetEvent(iIts))
 336       continue;
 337
 338     Int_t nClusters = itsClusters->GetEntriesFast();
 339
 340     // stuff needed to get the global coordinates
 341     Double_t rot[9];   fGeometry->GetRotMatrix(iIts,rot);
 342     Int_t lay,lad,det; fGeometry->GetModuleId(iIts,lay,lad,det);
 343     Float_t tx,ty,tz;  fGeometry->GetTrans(lay,lad,det,tx,ty,tz);
 344
 345     // Below:
 346     // "alpha" is the angle from the global X-axis to the
 347     //         local GEANT X'-axis  ( rot[0]=cos(alpha) and rot[1]=sin(alpha) )
 348     // "phi" is the angle from the global X-axis to the
 349     //       local cluster X"-axis
 350
 351     Double_t alpha   = TMath::ATan2(rot[1],rot[0])+TMath::Pi();
 352     Double_t itsPhi = TMath::Pi()/2+alpha;
 353
 354     if (lay==1) itsPhi+=TMath::Pi();
 355     Double_t cp=TMath::Cos(itsPhi), sp=TMath::Sin(itsPhi);
 356     Double_t r=tx*cp+ty*sp;
 357
 358     // loop over clusters
 359     while(nClusters--) {
 360       AliITSRecPoint* cluster = (AliITSRecPoint*)itsClusters->UncheckedAt(nClusters);
 361
 362       if (cluster->GetLayer()>1)
 363         continue;
 364
 365       Float_t x = r*cp - cluster->GetY()*sp;
 366       Float_t y = r*sp + cluster->GetY()*cp;
 367       Float_t z = cluster->GetZ();
 368
 369       if (cluster->GetLayer()==0) {
 370         fClustersLay1[fNClustersLay1][0] = x;
 371         fClustersLay1[fNClustersLay1][1] = y;
 372         fClustersLay1[fNClustersLay1][2] = z;
 373         fNClustersLay1++;
 374       }
 375       if (cluster->GetLayer()==1) {
 376         fClustersLay2[fNClustersLay2][0] = x;
 377         fClustersLay2[fNClustersLay2][1] = y;
 378         fClustersLay2[fNClustersLay2][2] = z;
 379         fNClustersLay2++;
 380       }
 381
 382     }// end of cluster loop
 383   } // end of its "subdetector" loop
 384
 385   AliDebug(1,Form("(clusters in layer 1 : %d,  layer 2: %d)",fNClustersLay1,fNClustersLay2));
 386 }
 387 //____________________________________________________________________
 388 void
 389 AliITSMultReconstructor::SaveHists() {
 390   // This method save the histograms on the output file
 391   // (only if fHistOn is TRUE).
 392
 393   if (!fHistOn)
 394     return;
 395
 396   fhClustersDPhiAll->Write();
 397   fhClustersDThetaAll->Write();
 398   fhClustersDZetaAll->Write();
 399   fhDPhiVsDThetaAll->Write();
 400   fhDPhiVsDZetaAll->Write();
 401
 402   fhClustersDPhiAcc->Write();
 403   fhClustersDThetaAcc->Write();
 404   fhClustersDZetaAcc->Write();
 405   fhDPhiVsDThetaAcc->Write();
 406   fhDPhiVsDZetaAcc->Write();
 407
 408   fhetaTracklets->Write();
 409   fhphiTracklets->Write();
 410   fhetaClustersLay1->Write();
 411   fhphiClustersLay1->Write();
 412 }