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 // TODO:
  19 //
  20 // - Introduce a rough pt estimation from the difference in phi ?
  21 // - Allow for a more refined selection criterium in case of multiple
  22 //   candidates (for instance by introducing weights for the difference
  23 //   in Phi and Zeta).
  24 //
  25 //____________________________________________________________________
  26
  27 #include "AliITSMultReconstructor.h"
  28
  29 #include "TTree.h"
  30 #include "TH1F.h"
  31 #include "TH2F.h"
  32
  33
  34 #include "AliITSclusterV2.h"
  35 #include "AliITSgeom.h"
  36 #include "AliLog.h"
  37
  38 //____________________________________________________________________
  39 ClassImp(AliITSMultReconstructor);
  40
  41 //____________________________________________________________________
  42 AliITSMultReconstructor::AliITSMultReconstructor() {
  43
  44   fGeometry =0;
  45
  46   SetHistOn();
  47   SetPhiWindow();
  48   SetZetaWindow();
  49   SetOnlyOneTrackletPerC2();
  50
  51   fClustersLay1       = new Float_t*[300000];
  52   fClustersLay2       = new Float_t*[300000];
  53   fTracklets          = new Float_t*[300000];
  54   fAssociationFlag    = new Bool_t[300000];
  55
  56   for(Int_t i=0; i<300000; i++) {
  57     fClustersLay1[i]       = new Float_t[3];
  58     fClustersLay2[i]       = new Float_t[3];
  59     fTracklets[i]          = new Float_t[3];
  60     fAssociationFlag[i]    = kFALSE;
  61   }
  62
  63   // definition of histograms
  64   fhClustersDPhi   = new TH1F("dphi",  "dphi",  200,-0.1,0.1);
  65   fhClustersDPhi->SetDirectory(0);
  66   fhClustersDTheta = new TH1F("dtheta","dtheta",200,-0.1,0.1);
  67   fhClustersDTheta->SetDirectory(0);
  68   fhClustersDZeta = new TH1F("dzeta","dzeta",200,-0.2,0.2);
  69   fhClustersDZeta->SetDirectory(0);
  70
  71   fhDPhiVsDThetaAll = new TH2F("dphiVsDthetaAll","",200,-0.1,0.1,200,-0.1,0.1);
  72   fhDPhiVsDThetaAll->SetDirectory(0);
  73   fhDPhiVsDThetaAcc = new TH2F("dphiVsDthetaAcc","",200,-0.1,0.1,200,-0.1,0.1);
  74   fhDPhiVsDThetaAcc->SetDirectory(0);
  75
  76 }
  77
  78
  79 //____________________________________________________________________
  80 void
  81 AliITSMultReconstructor::Reconstruct(TTree* clusterTree, Float_t* vtx, Float_t* /* vtxRes*/) {
  82   //
  83   // - calls LoadClusterArray that finds the position of the clusters
  84   //   (in global coord)
  85   // - convert the cluster coordinates to theta, phi (seen from the
  86   //   interaction vertex). The third coordinate is used for ....
  87   // - makes an array of tracklets
  88   //
  89   // After this method has been called, the clusters of the two layers
  90   // and the tracklets can be retrieved by calling the Get'er methods.
  91
  92   cout << " HEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE " << flush << endl;
  93
  94   // reset counters
  95   fNClustersLay1 = 0;
  96   fNClustersLay2 = 0;
  97   fNTracklets = 0;
  98
  99   // loading the clusters
 100   LoadClusterArrays(clusterTree);
 101
 102   // find the tracklets
 103   AliDebug(1,"Looking for tracklets... ");
 104
 105   //###########################################################
 106   // Loop on layer 1 : finding theta, phi and z
 107   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 108     Float_t x = fClustersLay1[iC1][0] - vtx[0];
 109     Float_t y = fClustersLay1[iC1][1] - vtx[1];
 110     Float_t z = fClustersLay1[iC1][2] - vtx[2];
 111
 112     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 113                                TMath::Power(y,2) +
 114                                TMath::Power(z,2));
 115
 116     fClustersLay1[iC1][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 117     fClustersLay1[iC1][1] = TMath::ATan(y/x);  // Store Phi
 118     fClustersLay1[iC1][2] = z/r;               // Store scaled z
 119   }
 120
 121   // Loop on layer 2 : finding theta, phi and r
 122   for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 123     Float_t x = fClustersLay2[iC2][0] - vtx[0];
 124     Float_t y = fClustersLay2[iC2][1] - vtx[1];
 125     Float_t z = fClustersLay2[iC2][2] - vtx[2];
 126
 127     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
 128                                TMath::Power(y,2) +
 129                                TMath::Power(z,2));
 130
 131     fClustersLay2[iC2][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
 132     fClustersLay2[iC2][1] = TMath::ATan(y/x);  // Store Phi
 133     fClustersLay2[iC2][2] = z;                 // Store z
 134
 135     // this only needs to be initialized for the fNClustersLay2 first associations
 136     fAssociationFlag[iC2] = kFALSE;
 137   }
 138
 139   //###########################################################
 140   // Loop on layer 1
 141   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {
 142
 143     // reset of variables for multiple candidates
 144     Int_t   iC2WithBestPhi = 0;     // reset
 145     Float_t dPhimin        = 100.;  // just to put a huge number!
 146
 147     // Loop on layer 2
 148     for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {
 149
 150       // The following excludes double associations
 151       if (!fAssociationFlag[iC2]) {
 152
 153         // find the difference in angles
 154         Float_t dTheta = fClustersLay2[iC2][0] - fClustersLay1[iC1][0];
 155         Float_t dPhi   = fClustersLay2[iC2][1] - fClustersLay1[iC1][1];
 156
 157         // find the difference in z (between linear projection from layer 1
 158         // and the actual point: Dzeta= z1/r1*r2 -z2)
 159         Float_t r2     = fClustersLay2[iC2][2]/TMath::Cos(fClustersLay2[iC2][0]);
 160         Float_t dZeta  = fClustersLay2[iC1][2]*r2 - fClustersLay2[iC2][2];
 161
 162         if (fHistOn) {
 163           fhClustersDPhi->Fill(dPhi);
 164           fhClustersDTheta->Fill(dTheta);
 165           fhClustersDZeta->Fill(dZeta);
 166           fhDPhiVsDThetaAll->Fill(dTheta, dPhi);
 167         }
 168         // make "elliptical" cut in Phi and Zeta!
 169         Float_t d = TMath::Sqrt(TMath::Power(dPhi/fPhiWindow,2) + TMath::Power(dZeta/fZetaWindow,2));
 170         if (d>1) continue;
 171
 172         //look for the minimum distance in Phi: the minimum is in iC2WithBestPhi
 173         if (TMath::Abs(dPhi) < dPhimin) {
 174           dPhimin = TMath::Abs(dPhi);
 175           iC2WithBestPhi = iC2;
 176         }
 177       }
 178     } // end of loop over clusters in layer 2
 179
 180     if (dPhimin<100) { // This means that a cluster in layer 2 was found that mathes with iC1
 181
 182       if (fOnlyOneTrackletPerC2) fAssociationFlag[iC2WithBestPhi] = kTRUE; // flag the association
 183
 184       // store the tracklet
 185
 186       // use the average theta from the clusters in the two layers
 187       fTracklets[fNTracklets][0] = 0.5*(fClustersLay1[iC1][0]+fClustersLay2[iC2WithBestPhi][0]);
 188       // use the phi from the clusters in the first layer
 189       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
 190       // Store the difference between phi1 and phi2
 191       fTracklets[fNTracklets][2] = fClustersLay1[iC1][1] - fClustersLay2[iC2WithBestPhi][1];
 192       fNTracklets++;
 193
 194       AliDebug(1,Form(" Adding tracklet candidate %d (cluster %d  of layer 1 and %d  of layer 2)", fNTracklets, iC1));
 195     }
 196   } // end of loop over clusters in layer 1
 197
 198   AliDebug(1,Form("%d tracklets found", fNTracklets));
 199 }
 200
 201 //____________________________________________________________________
 202 void
 203 AliITSMultReconstructor::LoadClusterArrays(TTree* itsClusterTree) {
 204   // This method
 205   // - gets the clusters from the cluster tree
 206   // - convert them into global coordinates
 207   // - store them in the internal arrays
 208
 209   AliDebug(1,"Loading clusters ...");
 210
 211   fNClustersLay1 = 0;
 212   fNClustersLay2 = 0;
 213
 214   TClonesArray* itsClusters = new TClonesArray("AliITSclusterV2");
 215   TBranch* itsClusterBranch=itsClusterTree->GetBranch("Clusters");
 216   itsClusterBranch->SetAddress(&itsClusters);
 217
 218   Int_t nItsSubs = (Int_t)itsClusterTree->GetEntries();
 219
 220   // loop over the its subdetectors
 221   for (Int_t iIts=0; iIts < nItsSubs; iIts++) {
 222
 223     if (!itsClusterTree->GetEvent(iIts))
 224       continue;
 225
 226     Int_t nClusters = itsClusters->GetEntriesFast();
 227
 228     // stuff needed to get the global coordinates
 229     Double_t rot[9];   fGeometry->GetRotMatrix(iIts,rot);
 230     Int_t lay,lad,det; fGeometry->GetModuleId(iIts,lay,lad,det);
 231     Float_t tx,ty,tz;  fGeometry->GetTrans(lay,lad,det,tx,ty,tz);
 232
 233     // Below:
 234     // "alpha" is the angle from the global X-axis to the
 235     //         local GEANT X'-axis  ( rot[0]=cos(alpha) and rot[1]=sin(alpha) )
 236     // "phi" is the angle from the global X-axis to the
 237     //       local cluster X"-axis
 238
 239     Double_t alpha   = TMath::ATan2(rot[1],rot[0])+TMath::Pi();
 240     Double_t itsPhi = TMath::Pi()/2+alpha;
 241
 242     if (lay==1) itsPhi+=TMath::Pi();
 243     Double_t cp=TMath::Cos(itsPhi), sp=TMath::Sin(itsPhi);
 244     Double_t r=tx*cp+ty*sp;
 245
 246     // loop over clusters
 247     while(nClusters--) {
 248       AliITSclusterV2* cluster = (AliITSclusterV2*)itsClusters->UncheckedAt(nClusters);
 249
 250       if (cluster->GetLayer()>1)
 251         continue;
 252
 253       Float_t x = r*cp - cluster->GetY()*sp;
 254       Float_t y = r*sp + cluster->GetY()*cp;
 255       Float_t z = cluster->GetZ();
 256
 257       if (cluster->GetLayer()==0) {
 258         fClustersLay1[fNClustersLay1][0] = x;
 259         fClustersLay1[fNClustersLay1][1] = y;
 260         fClustersLay1[fNClustersLay1][2] = z;
 261         fNClustersLay1++;
 262       }
 263       if (cluster->GetLayer()==1) {
 264         fClustersLay2[fNClustersLay2][0] = x;
 265         fClustersLay2[fNClustersLay2][1] = y;
 266         fClustersLay2[fNClustersLay2][2] = z;
 267         fNClustersLay2++;
 268       }
 269
 270     }// end of cluster loop
 271   } // end of its "subdetector" loop
 272
 273   AliDebug(1,Form("(clusters in layer 1 : %d,  layer 2: %d)",fNClustersLay1,fNClustersLay2));
 274 }
 275 //____________________________________________________________________
 276 void
 277 AliITSMultReconstructor::SaveHists() {
 278
 279   if (!fHistOn)
 280     return;
 281
 282   cout << "Saving histograms" << endl;
 283
 284   fhClustersDPhi->Write();
 285   fhClustersDTheta->Write();
 286   fhClustersDZeta->Write();
 287   fhDPhiVsDThetaAll->Write();
 288   fhDPhiVsDThetaAcc->Write();
 289 }