AliITSclusterV2 replaced by AliITSRecPoint
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 "AliITSRecPoint.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   // reset counters
93   fNClustersLay1 = 0;
94   fNClustersLay2 = 0;
95   fNTracklets = 0; 
96
97   // loading the clusters 
98   LoadClusterArrays(clusterTree);
99   
100   // find the tracklets
101   AliDebug(1,"Looking for tracklets... ");  
102
103   //###########################################################
104   // Loop on layer 1 : finding theta, phi and z 
105   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {    
106     Float_t x = fClustersLay1[iC1][0] - vtx[0];
107     Float_t y = fClustersLay1[iC1][1] - vtx[1];
108     Float_t z = fClustersLay1[iC1][2] - vtx[2];
109     
110     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
111                                TMath::Power(y,2) +
112                                TMath::Power(z,2));
113     
114     fClustersLay1[iC1][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
115     fClustersLay1[iC1][1] = TMath::ATan(y/x);  // Store Phi
116     fClustersLay1[iC1][2] = z/r;               // Store scaled z 
117   }
118   
119   // Loop on layer 2 : finding theta, phi and r   
120   for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {    
121     Float_t x = fClustersLay2[iC2][0] - vtx[0];
122     Float_t y = fClustersLay2[iC2][1] - vtx[1];
123     Float_t z = fClustersLay2[iC2][2] - vtx[2];
124     
125     Float_t r    = TMath::Sqrt(TMath::Power(x,2) +
126                                TMath::Power(y,2) +
127                                TMath::Power(z,2));
128     
129     fClustersLay2[iC2][0] = TMath::ACos(z/r);  // Store Theta
130     fClustersLay2[iC2][1] = TMath::ATan(y/x);  // Store Phi
131     fClustersLay2[iC2][2] = z;                 // Store z
132
133     // this only needs to be initialized for the fNClustersLay2 first associations
134     fAssociationFlag[iC2] = kFALSE;
135   }  
136   
137   //###########################################################
138   // Loop on layer 1 
139   for (Int_t iC1=0; iC1<fNClustersLay1; iC1++) {    
140
141     // reset of variables for multiple candidates
142     Int_t   iC2WithBestPhi = 0;     // reset 
143     Float_t dPhimin        = 100.;  // just to put a huge number! 
144     
145     // Loop on layer 2 
146     for (Int_t iC2=0; iC2<fNClustersLay2; iC2++) {      
147       
148       // The following excludes double associations
149       if (!fAssociationFlag[iC2]) {
150         
151         // find the difference in angles
152         Float_t dTheta = fClustersLay2[iC2][0] - fClustersLay1[iC1][0];
153         Float_t dPhi   = fClustersLay2[iC2][1] - fClustersLay1[iC1][1];
154         
155         // find the difference in z (between linear projection from layer 1
156         // and the actual point: Dzeta= z1/r1*r2 -z2)   
157         Float_t r2     = fClustersLay2[iC2][2]/TMath::Cos(fClustersLay2[iC2][0]);
158         Float_t dZeta  = fClustersLay2[iC1][2]*r2 - fClustersLay2[iC2][2]; 
159         
160         if (fHistOn) {
161           fhClustersDPhi->Fill(dPhi);    
162           fhClustersDTheta->Fill(dTheta);    
163           fhClustersDZeta->Fill(dZeta);    
164           fhDPhiVsDThetaAll->Fill(dTheta, dPhi);
165         }
166         // make "elliptical" cut in Phi and Zeta! 
167         Float_t d = TMath::Sqrt(TMath::Power(dPhi/fPhiWindow,2) + TMath::Power(dZeta/fZetaWindow,2));
168         if (d>1) continue;      
169         
170         //look for the minimum distance in Phi: the minimum is in iC2WithBestPhi
171         if (TMath::Abs(dPhi) < dPhimin) {
172           dPhimin = TMath::Abs(dPhi);
173           iC2WithBestPhi = iC2;
174         }
175       } 
176     } // end of loop over clusters in layer 2 
177     
178     if (dPhimin<100) { // This means that a cluster in layer 2 was found that mathes with iC1
179       
180       if (fOnlyOneTrackletPerC2) fAssociationFlag[iC2WithBestPhi] = kTRUE; // flag the association
181       
182       // store the tracklet
183       
184       // use the average theta from the clusters in the two layers
185       fTracklets[fNTracklets][0] = 0.5*(fClustersLay1[iC1][0]+fClustersLay2[iC2WithBestPhi][0]);
186       // use the phi from the clusters in the first layer 
187       fTracklets[fNTracklets][1] = fClustersLay1[iC1][1];
188       // Store the difference between phi1 and phi2
189       fTracklets[fNTracklets][2] = fClustersLay1[iC1][1] - fClustersLay2[iC2WithBestPhi][1];         
190       fNTracklets++;
191       
192       AliDebug(1,Form(" Adding tracklet candidate %d (cluster %d  of layer 1 and %d  of layer 2)", fNTracklets, iC1));
193     }
194   } // end of loop over clusters in layer 1
195   
196   AliDebug(1,Form("%d tracklets found", fNTracklets));
197 }
198
199 //____________________________________________________________________
200 void
201 AliITSMultReconstructor::LoadClusterArrays(TTree* itsClusterTree) {
202   // This method
203   // - gets the clusters from the cluster tree 
204   // - convert them into global coordinates 
205   // - store them in the internal arrays
206   
207   AliDebug(1,"Loading clusters ...");
208   
209   fNClustersLay1 = 0;
210   fNClustersLay2 = 0;
211   
212   TClonesArray* itsClusters = new TClonesArray("AliITSRecPoint");
213   TBranch* itsClusterBranch=itsClusterTree->GetBranch("ITSRecPoints");
214   itsClusterBranch->SetAddress(&itsClusters);
215   
216   Int_t nItsSubs = (Int_t)itsClusterTree->GetEntries();  
217   
218   // loop over the its subdetectors
219   for (Int_t iIts=0; iIts < nItsSubs; iIts++) {
220     
221     if (!itsClusterTree->GetEvent(iIts)) 
222       continue;
223     
224     Int_t nClusters = itsClusters->GetEntriesFast();
225     
226     // stuff needed to get the global coordinates
227     Double_t rot[9];   fGeometry->GetRotMatrix(iIts,rot);
228     Int_t lay,lad,det; fGeometry->GetModuleId(iIts,lay,lad,det);
229     Float_t tx,ty,tz;  fGeometry->GetTrans(lay,lad,det,tx,ty,tz);
230     
231     // Below:
232     // "alpha" is the angle from the global X-axis to the
233     //         local GEANT X'-axis  ( rot[0]=cos(alpha) and rot[1]=sin(alpha) )
234     // "phi" is the angle from the global X-axis to the
235     //       local cluster X"-axis
236     
237     Double_t alpha   = TMath::ATan2(rot[1],rot[0])+TMath::Pi();
238     Double_t itsPhi = TMath::Pi()/2+alpha;
239     
240     if (lay==1) itsPhi+=TMath::Pi();
241     Double_t cp=TMath::Cos(itsPhi), sp=TMath::Sin(itsPhi);
242     Double_t r=tx*cp+ty*sp;
243     
244     // loop over clusters
245     while(nClusters--) {
246       AliITSRecPoint* cluster = (AliITSRecPoint*)itsClusters->UncheckedAt(nClusters);   
247       
248       if (cluster->GetLayer()>1) 
249         continue;            
250       
251       Float_t x = r*cp - cluster->GetY()*sp;
252       Float_t y = r*sp + cluster->GetY()*cp;
253       Float_t z = cluster->GetZ();      
254       
255       if (cluster->GetLayer()==0) {
256         fClustersLay1[fNClustersLay1][0] = x;
257         fClustersLay1[fNClustersLay1][1] = y;
258         fClustersLay1[fNClustersLay1][2] = z;
259         fNClustersLay1++;
260       }
261       if (cluster->GetLayer()==1) {     
262         fClustersLay2[fNClustersLay2][0] = x;
263         fClustersLay2[fNClustersLay2][1] = y;
264         fClustersLay2[fNClustersLay2][2] = z;
265         fNClustersLay2++;
266       }
267       
268     }// end of cluster loop
269   } // end of its "subdetector" loop  
270   
271   AliDebug(1,Form("(clusters in layer 1 : %d,  layer 2: %d)",fNClustersLay1,fNClustersLay2));
272 }
273 //____________________________________________________________________
274 void
275 AliITSMultReconstructor::SaveHists() {
276   
277   if (!fHistOn)
278     return;
279
280   fhClustersDPhi->Write();
281   fhClustersDTheta->Write();
282   fhClustersDZeta->Write();
283   fhDPhiVsDThetaAll->Write();
284   fhDPhiVsDThetaAcc->Write();
285 }