ITS/AliITSVertexer3D.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2006-2008, 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 #include <AliESDVertex.h>
  16 #include <AliITSVertexer3D.h>
  17 #include <AliStrLine.h>
  18 #include <AliVertexerTracks.h>
  19 #include <Riostream.h>
  20 #include <TH3F.h>
  21 #include <TTree.h>
  22 #include<TClonesArray.h>
  23 #include "AliLog.h"
  24 #include "AliRunLoader.h"
  25 #include "AliITSLoader.h"
  26 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  27 #include "AliITSRecPoint.h"
  28 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  29 // this class implements a method to determine
  30 // the 3 coordinates of the primary vertex
  31 // for p-p collisions
  32 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  33 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  34
  35 ClassImp(AliITSVertexer3D)
  36
  37 //______________________________________________________________________
  38 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D():AliITSVertexer(),
  39 fLines(),
  40 fVert3D(),
  41 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  42 fCoarseMaxRCut(0.),
  43 fMaxRCut(0.),
  44 fZCutDiamond(0.),
  45 fMaxZCut(0.),
  46 fDCAcut(0.),
  47 fDiffPhiMax(0.)
  48  {
  49   // Default constructor
  50   SetCoarseDiffPhiCut();
  51   SetCoarseMaxRCut();
  52   SetMaxRCut();
  53   SetZCutDiamond();
  54   SetMaxZCut();
  55   SetDCAcut();
  56   SetDiffPhiMax();
  57 }
  58
  59 //______________________________________________________________________
  60 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D(TString fn): AliITSVertexer(fn),
  61 fLines(),
  62 fVert3D(),
  63 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  64 fCoarseMaxRCut(0.),
  65 fMaxRCut(0.),
  66 fZCutDiamond(0.),
  67 fMaxZCut(0.),
  68 fDCAcut(0.),
  69 fDiffPhiMax(0.)
  70 {
  71   // Standard constructor
  72   fLines = new TClonesArray("AliStrLine",1000);
  73   SetCoarseDiffPhiCut();
  74   SetCoarseMaxRCut();
  75   SetMaxRCut();
  76   SetZCutDiamond();
  77   SetMaxZCut();
  78   SetDCAcut();
  79   SetDiffPhiMax();
  80 }
  81
  82 //______________________________________________________________________
  83 AliITSVertexer3D::~AliITSVertexer3D() {
  84   // Destructor
  85  if(fLines){
  86     fLines->Delete();
  87     delete fLines;
  88   }
  89 }
  90
  91 //______________________________________________________________________
  92 void AliITSVertexer3D::ResetVert3D(){
  93   //
  94   fVert3D.SetXv(0.);
  95   fVert3D.SetYv(0.);
  96   fVert3D.SetZv(0.);
  97   fVert3D.SetDispersion(0.);
  98   fVert3D.SetNContributors(0);
  99 }
 100 //______________________________________________________________________
 101 AliESDVertex* AliITSVertexer3D::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
 102   // Defines the AliESDVertex for the current event
 103   ResetVert3D();
 104   AliDebug(1,Form("FindVertexForCurrentEvent - 3D - PROCESSING EVENT %d",evnumber));
 105   if(fLines)fLines->Clear();
 106
 107   Int_t nolines = FindTracklets(evnumber,0);
 108   fCurrentVertex = 0;
 109   if(nolines<2)return fCurrentVertex;
 110   Int_t rc=Prepare3DVertex(0);
 111   if(rc==0) fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(fLines,0);
 112   /*  uncomment to debug
 113     printf("Vertex found in first iteration:\n");
 114     fVert3D.Print();
 115     printf("Start second iteration\n");
 116   end of debug lines  */
 117   if(fVert3D.GetNContributors()>0){
 118     if(fLines) fLines->Delete();
 119     nolines = FindTracklets(evnumber,1);
 120     if(nolines>=2){
 121       rc=Prepare3DVertex(1);
 122       if(rc==0) fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(fLines,0);
 123     }
 124   }
 125   /*  uncomment to debug
 126     printf("Vertex found in second iteration:\n");
 127     fVert3D.Print();
 128    end of debug lines  */
 129
 130   Float_t vRadius=TMath::Sqrt(fVert3D.GetXv()*fVert3D.GetXv()+fVert3D.GetYv()*fVert3D.GetYv());
 131   if(vRadius<GetPipeRadius() && fVert3D.GetNContributors()>0){
 132     fCurrentVertex = new AliESDVertex();
 133     fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
 134     fCurrentVertex->SetName("Vertex");
 135     fCurrentVertex->SetXv(fVert3D.GetXv());
 136     fCurrentVertex->SetYv(fVert3D.GetYv());
 137     fCurrentVertex->SetZv(fVert3D.GetZv());
 138     fCurrentVertex->SetDispersion(fVert3D.GetDispersion());
 139     fCurrentVertex->SetNContributors(fVert3D.GetNContributors());
 140   }
 141   FindMultiplicity(evnumber);
 142   return fCurrentVertex;
 143 }
 144
 145 //______________________________________________________________________
 146 Int_t AliITSVertexer3D::FindTracklets(Int_t evnumber, Int_t optCuts){
 147   // All the possible combinations between recpoints on layer 1and 2 are
 148   // considered. Straight lines (=tracklets)are formed.
 149   // The tracklets are processed in Prepare3DVertex
 150   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 151   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 152   AliITSgeom* geom = itsLoader->GetITSgeom();
 153   itsLoader->LoadRecPoints();
 154   rl->GetEvent(evnumber);
 155
 156   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 157
 158   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 159   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 160   TClonesArray *itsRec  = 0;
 161   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 162   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 163   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 164   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 165   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 166   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 167
 168   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 169   TBranch *branch;
 170   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 171
 172   // Set values for cuts
 173   Float_t xbeam=0., ybeam=0.;
 174   Float_t zvert=0.;
 175   Float_t deltaPhi=fCoarseDiffPhiCut;
 176   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 177   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 178   if(optCuts){
 179     xbeam=fVert3D.GetXv();
 180     ybeam=fVert3D.GetYv();
 181     zvert=fVert3D.GetZv();
 182     deltaPhi = fDiffPhiMax;
 183     deltaR=fMaxRCut;
 184     dZmax=fMaxZCut;
 185   }
 186   Int_t nrpL1 = 0;    // number of rec points on layer 1
 187   Int_t nrpL2 = 0;    // number of rec points on layer 2
 188
 189   // By default irstL1=0 and lastL1=79
 190   Int_t irstL1 = geom->GetStartDet(0);
 191   Int_t lastL1 = geom->GetModuleIndex(2,1,1)-1;
 192   for(Int_t module= irstL1; module<=lastL1;module++){  // count number of recopints on layer 1
 193     branch->GetEvent(module);
 194     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 195     detTypeRec.ResetRecPoints();
 196   }
 197   //By default irstL2=80 and lastL2=239
 198   Int_t irstL2 = geom->GetModuleIndex(2,1,1);
 199   Int_t lastL2 = geom->GetLastDet(0);
 200   for(Int_t module= irstL2; module<=lastL2;module++){  // count number of recopints on layer 2
 201     branch->GetEvent(module);
 202     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 203     detTypeRec.ResetRecPoints();
 204   }
 205   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 206     itsLoader->UnloadRecPoints();
 207     return -1;
 208   }
 209   AliDebug(1,Form("RecPoints on Layer 1,2 = %d, %d\n",nrpL1,nrpL2));
 210
 211   Double_t a[3]={xbeam,ybeam,0.};
 212   Double_t b[3]={xbeam,ybeam,10.};
 213   AliStrLine zeta(a,b,kTRUE);
 214
 215   Int_t nolines = 0;
 216   // Loop on modules of layer 1
 217   for(Int_t modul1= irstL1; modul1<=lastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 218     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1; // ladders are numbered starting from 1
 219     branch->GetEvent(modul1);
 220     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 221     TClonesArray *prpl1 = new TClonesArray("AliITSRecPoint",nrecp1);
 222     prpl1->SetOwner();
 223     TClonesArray &rpl1 = *prpl1;
 224     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 225       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 226       new(rpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 227     }
 228     detTypeRec.ResetRecPoints();
 229     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 230       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j);
 231       // Local coordinates of this recpoint
 232       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 233       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 234       geom->LtoG(modul1,lc,gc); // global coordinates
 235       Double_t phi1 = TMath::ATan2(gc[1]-ybeam,gc[0]-xbeam);
 236       if(phi1<0)phi1=2*TMath::Pi()+phi1;
 237       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 238         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 239           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 240           if(ladmod>geom->GetNladders(2)) ladmod=ladmod-geom->GetNladders(2);
 241           Int_t modul2=geom->GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 242           branch->GetEvent(modul2);
 243           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 244           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 245             recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 246             lc2[0]=recp->GetDetLocalX();
 247             lc2[2]=recp->GetDetLocalZ();
 248             geom->LtoG(modul2,lc2,gc2);
 249             Double_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1]-ybeam,gc2[0]-xbeam);
 250             if(phi2<0)phi2=2*TMath::Pi()+phi2;
 251             Double_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 252             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 253             if(diff>deltaPhi)continue;
 254             AliStrLine line(gc,gc2,kTRUE);
 255             Double_t cp[3];
 256             Int_t retcode = line.Cross(&zeta,cp);
 257             if(retcode<0)continue;
 258             Double_t dca = line.GetDCA(&zeta);
 259             if(dca<0.) continue;
 260             if(dca>deltaR)continue;
 261             Double_t deltaZ=cp[2]-zvert;
 262             if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 263             MakeTracklet(gc,gc2,nolines);
 264           }
 265           detTypeRec.ResetRecPoints();
 266         }
 267       }
 268     }
 269     delete prpl1;
 270   }
 271   if(nolines == 0)return -2;
 272   return nolines;
 273 }
 274
 275 //______________________________________________________________________
 276 void AliITSVertexer3D::FindVertices(){
 277   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 278   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 279   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 280   itsLoader->ReloadRecPoints();
 281   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 282     rl->GetEvent(i);
 283     FindVertexForCurrentEvent(i);
 284     if(fCurrentVertex){
 285       WriteCurrentVertex();
 286     }
 287   }
 288 }
 289
 290
 291 //______________________________________________________________________
 292 Int_t  AliITSVertexer3D::Prepare3DVertex(Int_t optCuts){
 293   // Finds the 3D vertex information using tracklets
 294   Int_t retcode = -1;
 295
 296   Float_t xbeam=0.;
 297   Float_t ybeam=0.;
 298   Float_t zvert=0.;
 299   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 300   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 301   if(optCuts){
 302     xbeam=fVert3D.GetXv();
 303     ybeam=fVert3D.GetYv();
 304     zvert=fVert3D.GetZv();
 305     deltaR=fMaxRCut;
 306     dZmax=fMaxZCut;
 307   }
 308
 309   Int_t nbr=50;
 310   Float_t rl=-fCoarseMaxRCut;
 311   Float_t rh=fCoarseMaxRCut;
 312   Int_t nbz=100;
 313   Float_t zl=-fZCutDiamond;
 314   Float_t zh=fZCutDiamond;
 315   Float_t binsizer=(rh-rl)/nbr;
 316   Float_t binsizez=(zh-zl)/nbz;
 317   TH3F *h3d = new TH3F("h3d","xyz distribution",nbr,rl,rh,nbr,rl,rh,nbz,zl,zh);
 318
 319   // cleanup of the TCLonesArray of tracklets (i.e. fakes are removed)
 320   Int_t *validate = new Int_t [fLines->GetEntriesFast()];
 321   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)validate[i]=0;
 322   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){
 323     if(validate[i]==1)continue;
 324     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 325     for(Int_t j=i+1;j<fLines->GetEntriesFast();j++){
 326       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines->At(j);
 327       Float_t dca=l1->GetDCA(l2);
 328       if(dca > fDCAcut || dca<0.00001) continue;
 329       Double_t point[3];
 330       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
 331       if(retc<0)continue;
 332       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
 333       if(rad>fCoarseMaxRCut)continue;
 334       Double_t deltaX=point[0]-xbeam;
 335       Double_t deltaY=point[1]-ybeam;
 336       Double_t deltaZ=point[2]-zvert;
 337       Double_t raddist=TMath::Sqrt(deltaX*deltaX+deltaY*deltaY);
 338       if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 339       if(raddist>deltaR)continue;
 340       validate[i]=1;
 341       validate[j]=1;
 342       h3d->Fill(point[0],point[1],point[2]);
 343     }
 344   }
 345
 346
 347
 348   Int_t numbtracklets=0;
 349   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)if(validate[i]>=1)numbtracklets++;
 350   if(numbtracklets<2){delete [] validate; delete h3d; return retcode; }
 351
 352   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 353     if(validate[i]<1)fLines->RemoveAt(i);
 354   }
 355   fLines->Compress();
 356   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after compress)%d ",fLines->GetEntriesFast()));
 357   delete [] validate;
 358
 359
 360   // finds peak in histo
 361   TAxis *xax = h3d->GetXaxis();
 362   TAxis *yax = h3d->GetYaxis();
 363   TAxis *zax = h3d->GetZaxis();
 364   Double_t peak[3]={0.,0.,0.};
 365   Float_t contref = 0.;
 366   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
 367     Float_t xval = xax->GetBinCenter(i);
 368     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
 369       Float_t yval = yax->GetBinCenter(j);
 370       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
 371         Float_t bc = h3d->GetBinContent(i,j,k);
 372         Float_t zval = zax->GetBinCenter(k);
 373         if(bc>contref){
 374           contref = bc;
 375           peak[2] = zval;
 376           peak[1] = yval;
 377           peak[0] = xval;
 378         }
 379       }
 380     }
 381   }
 382   delete h3d;
 383
 384   //         Second selection loop
 385   Float_t bs=(binsizer+binsizez)/2.;
 386   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 387     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 388     if(l1->GetDistFromPoint(peak)>2.5*bs)fLines->RemoveAt(i);
 389   }
 390   fLines->Compress();
 391   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 2nd compression) %d",fLines->GetEntriesFast()));
 392
 393   if(fLines->GetEntriesFast()>1){
 394     //  find a first candidate for the primary vertex
 395     fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(fLines,0);
 396     // make a further selection on tracklets based on this first candidate
 397     fVert3D.GetXYZ(peak);
 398     AliDebug(1,Form("FIRST V candidate: %f ; %f ; %f",peak[0],peak[1],peak[2]));
 399     for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 400       AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 401       if(l1->GetDistFromPoint(peak)> fDCAcut)fLines->RemoveAt(i);
 402     }
 403     fLines->Compress();
 404     AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 3rd compression) %d",fLines->GetEntriesFast()));
 405     if(fLines->GetEntriesFast()>1) retcode=0; // this new tracklet selection is used
 406     else retcode =1; // the previous tracklet selection will be used
 407   }
 408   else {
 409     retcode = 0;
 410   }
 411   return retcode;
 412 }
 413
 414  //______________________________________________________________________
 415 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Double_t *pA, Double_t *pB, Int_t &nolines) {
 416   // makes a tracklet
 417   TClonesArray &lines = *fLines;
 418   if(nolines == 0){
 419     if(fLines->GetEntriesFast()>0)fLines->Clear();
 420   }
 421   if(fLines->GetEntriesFast()==fLines->GetSize()){
 422     Int_t newsize=(Int_t) 1.5*fLines->GetEntriesFast();
 423     fLines->Expand(newsize);
 424   }
 425
 426   new(lines[nolines++])AliStrLine(pA,pB,kTRUE);
 427 }
 428
 429  //______________________________________________________________________
 430 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Float_t *pA, Float_t *pB, Int_t &nolines) {// Makes a tracklet
 431   //
 432   Double_t a[3],b[3];
 433   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 434     a[i] = pA[i];
 435     b[i] = pB[i];
 436   }
 437   MakeTracklet(a,b,nolines);
 438 }
 439
 440 //________________________________________________________
 441 void AliITSVertexer3D::PrintStatus() const {
 442   // Print current status
 443   cout <<"=======================================================\n";
 444   cout << "Loose cut on Delta Phi "<<fCoarseDiffPhiCut<<endl;
 445   cout << "Cut on tracklet DCA to Z axis "<<fCoarseMaxRCut<<endl;
 446   cout << "Cut on tracklet DCA to beam axis "<<fMaxRCut<<endl;
 447   cout << "Cut on diamond (Z) "<<fZCutDiamond<<endl;
 448   cout << "Cut on DCA - tracklet to tracklet and to vertex "<<fDCAcut<<endl;
 449   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 450
 451
 452   cout <<"=======================================================\n";
 453 }