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 #include "AliITSgeomTGeo.h"
  29 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  30 // this class implements a method to determine
  31 // the 3 coordinates of the primary vertex
  32 // for p-p collisions
  33 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  34 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  35
  36 ClassImp(AliITSVertexer3D)
  37
  38 //______________________________________________________________________
  39 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D():AliITSVertexer(),
  40 fLines(),
  41 fVert3D(),
  42 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  43 fCoarseMaxRCut(0.),
  44 fMaxRCut(0.),
  45 fZCutDiamond(0.),
  46 fMaxZCut(0.),
  47 fDCAcut(0.),
  48 fDiffPhiMax(0.)
  49  {
  50   // Default constructor
  51   SetCoarseDiffPhiCut();
  52   SetCoarseMaxRCut();
  53   SetMaxRCut();
  54   SetZCutDiamond();
  55   SetMaxZCut();
  56   SetDCAcut();
  57   SetDiffPhiMax();
  58 }
  59
  60 //______________________________________________________________________
  61 AliITSVertexer3D::AliITSVertexer3D(TString fn): AliITSVertexer(fn),
  62 fLines(),
  63 fVert3D(),
  64 fCoarseDiffPhiCut(0.),
  65 fCoarseMaxRCut(0.),
  66 fMaxRCut(0.),
  67 fZCutDiamond(0.),
  68 fMaxZCut(0.),
  69 fDCAcut(0.),
  70 fDiffPhiMax(0.)
  71 {
  72   // Standard constructor
  73   fLines = new TClonesArray("AliStrLine",1000);
  74   SetCoarseDiffPhiCut();
  75   SetCoarseMaxRCut();
  76   SetMaxRCut();
  77   SetZCutDiamond();
  78   SetMaxZCut();
  79   SetDCAcut();
  80   SetDiffPhiMax();
  81 }
  82
  83 //______________________________________________________________________
  84 AliITSVertexer3D::~AliITSVertexer3D() {
  85   // Destructor
  86  if(fLines){
  87     fLines->Delete();
  88     delete fLines;
  89   }
  90 }
  91
  92 //______________________________________________________________________
  93 void AliITSVertexer3D::ResetVert3D(){
  94   //
  95   fVert3D.SetXv(0.);
  96   fVert3D.SetYv(0.);
  97   fVert3D.SetZv(0.);
  98   fVert3D.SetDispersion(0.);
  99   fVert3D.SetNContributors(0);
 100 }
 101 //______________________________________________________________________
 102 AliESDVertex* AliITSVertexer3D::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
 103   // Defines the AliESDVertex for the current event
 104   ResetVert3D();
 105   AliDebug(1,Form("FindVertexForCurrentEvent - 3D - PROCESSING EVENT %d",evnumber));
 106   if(fLines)fLines->Clear();
 107
 108   Int_t nolines = FindTracklets(evnumber,0);
 109   fCurrentVertex = 0;
 110   if(nolines<2)return fCurrentVertex;
 111   Int_t rc=Prepare3DVertex(0);
 112   if(rc==0) fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(fLines,0);
 113   /*  uncomment to debug
 114     printf("Vertex found in first iteration:\n");
 115     fVert3D.Print();
 116     printf("Start second iteration\n");
 117   end of debug lines  */
 118   if(fVert3D.GetNContributors()>0){
 119     if(fLines) fLines->Delete();
 120     nolines = FindTracklets(evnumber,1);
 121     if(nolines>=2){
 122       rc=Prepare3DVertex(1);
 123       if(rc==0) fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(fLines,0);
 124     }
 125   }
 126   /*  uncomment to debug
 127     printf("Vertex found in second iteration:\n");
 128     fVert3D.Print();
 129    end of debug lines  */
 130
 131   Float_t vRadius=TMath::Sqrt(fVert3D.GetXv()*fVert3D.GetXv()+fVert3D.GetYv()*fVert3D.GetYv());
 132   if(vRadius<GetPipeRadius() && fVert3D.GetNContributors()>0){
 133     fCurrentVertex = new AliESDVertex();
 134     fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: 3D");
 135     fCurrentVertex->SetName("Vertex");
 136     fCurrentVertex->SetXv(fVert3D.GetXv());
 137     fCurrentVertex->SetYv(fVert3D.GetYv());
 138     fCurrentVertex->SetZv(fVert3D.GetZv());
 139     fCurrentVertex->SetDispersion(fVert3D.GetDispersion());
 140     fCurrentVertex->SetNContributors(fVert3D.GetNContributors());
 141   }
 142   FindMultiplicity(evnumber);
 143   return fCurrentVertex;
 144 }
 145
 146 //______________________________________________________________________
 147 Int_t AliITSVertexer3D::FindTracklets(Int_t evnumber, Int_t optCuts){
 148   // All the possible combinations between recpoints on layer 1and 2 are
 149   // considered. Straight lines (=tracklets)are formed.
 150   // The tracklets are processed in Prepare3DVertex
 151   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 152   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 153   //  AliITSgeom* geom = itsLoader->GetITSgeom();
 154   itsLoader->LoadRecPoints();
 155   rl->GetEvent(evnumber);
 156
 157   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 158
 159   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 160   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 161   TClonesArray *itsRec  = 0;
 162   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 163   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 164   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 165   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 166   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 167   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 168
 169   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 170   TBranch *branch;
 171   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 172
 173   // Set values for cuts
 174   Float_t xbeam=0., ybeam=0.;
 175   Float_t zvert=0.;
 176   Float_t deltaPhi=fCoarseDiffPhiCut;
 177   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 178   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 179   if(optCuts){
 180     xbeam=fVert3D.GetXv();
 181     ybeam=fVert3D.GetYv();
 182     zvert=fVert3D.GetZv();
 183     deltaPhi = fDiffPhiMax;
 184     deltaR=fMaxRCut;
 185     dZmax=fMaxZCut;
 186   }
 187   Int_t nrpL1 = 0;    // number of rec points on layer 1
 188   Int_t nrpL2 = 0;    // number of rec points on layer 2
 189
 190   // By default irstL1=0 and lastL1=79
 191   Int_t irstL1 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(1,1,1);
 192   Int_t lastL1 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,1,1)-1;
 193   for(Int_t module= irstL1; module<=lastL1;module++){  // count number of recopints on layer 1
 194     branch->GetEvent(module);
 195     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 196     detTypeRec.ResetRecPoints();
 197   }
 198   //By default irstL2=80 and lastL2=239
 199   Int_t irstL2 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,1,1);
 200   Int_t lastL2 = AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(3,1,1)-1;
 201   for(Int_t module= irstL2; module<=lastL2;module++){  // count number of recopints on layer 2
 202     branch->GetEvent(module);
 203     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 204     detTypeRec.ResetRecPoints();
 205   }
 206   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 207     itsLoader->UnloadRecPoints();
 208     return -1;
 209   }
 210   AliDebug(1,Form("RecPoints on Layer 1,2 = %d, %d\n",nrpL1,nrpL2));
 211
 212   Double_t a[3]={xbeam,ybeam,0.};
 213   Double_t b[3]={xbeam,ybeam,10.};
 214   AliStrLine zeta(a,b,kTRUE);
 215
 216   Int_t nolines = 0;
 217   // Loop on modules of layer 1
 218   for(Int_t modul1= irstL1; modul1<=lastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 219     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1; // ladders are numbered starting from 1
 220     branch->GetEvent(modul1);
 221     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 222     TClonesArray *prpl1 = new TClonesArray("AliITSRecPoint",nrecp1);
 223     prpl1->SetOwner();
 224     TClonesArray &rpl1 = *prpl1;
 225     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 226       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 227       new(rpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 228     }
 229     detTypeRec.ResetRecPoints();
 230     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 231       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j);
 232       // Local coordinates of this recpoint
 233       /*
 234       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 235       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 236       geom->LtoG(modul1,lc,gc); // global coordinates
 237       */
 238       recp->GetGlobalXYZ(gc);
 239       Double_t phi1 = TMath::ATan2(gc[1]-ybeam,gc[0]-xbeam);
 240       if(phi1<0)phi1=2*TMath::Pi()+phi1;
 241       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 242         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 243           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 244           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
 245           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 246           branch->GetEvent(modul2);
 247           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 248           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 249             recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 250             /*
 251             lc2[0]=recp->GetDetLocalX();
 252             lc2[2]=recp->GetDetLocalZ();
 253             geom->LtoG(modul2,lc2,gc2);
 254             */
 255             recp->GetGlobalXYZ(gc2);
 256             Double_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1]-ybeam,gc2[0]-xbeam);
 257             if(phi2<0)phi2=2*TMath::Pi()+phi2;
 258             Double_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 259             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 260             if(diff>deltaPhi)continue;
 261             AliStrLine line(gc,gc2,kTRUE);
 262             Double_t cp[3];
 263             Int_t retcode = line.Cross(&zeta,cp);
 264             if(retcode<0)continue;
 265             Double_t dca = line.GetDCA(&zeta);
 266             if(dca<0.) continue;
 267             if(dca>deltaR)continue;
 268             Double_t deltaZ=cp[2]-zvert;
 269             if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 270             MakeTracklet(gc,gc2,nolines);
 271           }
 272           detTypeRec.ResetRecPoints();
 273         }
 274       }
 275     }
 276     delete prpl1;
 277   }
 278   if(nolines == 0)return -2;
 279   return nolines;
 280 }
 281
 282 //______________________________________________________________________
 283 void AliITSVertexer3D::FindVertices(){
 284   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 285   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 286   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 287   itsLoader->ReloadRecPoints();
 288   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 289     rl->GetEvent(i);
 290     FindVertexForCurrentEvent(i);
 291     if(fCurrentVertex){
 292       WriteCurrentVertex();
 293     }
 294   }
 295 }
 296
 297
 298 //______________________________________________________________________
 299 Int_t  AliITSVertexer3D::Prepare3DVertex(Int_t optCuts){
 300   // Finds the 3D vertex information using tracklets
 301   Int_t retcode = -1;
 302
 303   Float_t xbeam=0.;
 304   Float_t ybeam=0.;
 305   Float_t zvert=0.;
 306   Float_t deltaR=fCoarseMaxRCut;
 307   Float_t dZmax=fZCutDiamond;
 308   if(optCuts){
 309     xbeam=fVert3D.GetXv();
 310     ybeam=fVert3D.GetYv();
 311     zvert=fVert3D.GetZv();
 312     deltaR=fMaxRCut;
 313     dZmax=fMaxZCut;
 314   }
 315
 316   Int_t nbr=50;
 317   Float_t rl=-fCoarseMaxRCut;
 318   Float_t rh=fCoarseMaxRCut;
 319   Int_t nbz=100;
 320   Float_t zl=-fZCutDiamond;
 321   Float_t zh=fZCutDiamond;
 322   Float_t binsizer=(rh-rl)/nbr;
 323   Float_t binsizez=(zh-zl)/nbz;
 324   TH3F *h3d = new TH3F("h3d","xyz distribution",nbr,rl,rh,nbr,rl,rh,nbz,zl,zh);
 325
 326   // cleanup of the TCLonesArray of tracklets (i.e. fakes are removed)
 327   Int_t *validate = new Int_t [fLines->GetEntriesFast()];
 328   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)validate[i]=0;
 329   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast()-1;i++){
 330     if(validate[i]==1)continue;
 331     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 332     for(Int_t j=i+1;j<fLines->GetEntriesFast();j++){
 333       AliStrLine *l2 = (AliStrLine*)fLines->At(j);
 334       Float_t dca=l1->GetDCA(l2);
 335       if(dca > fDCAcut || dca<0.00001) continue;
 336       Double_t point[3];
 337       Int_t retc = l1->Cross(l2,point);
 338       if(retc<0)continue;
 339       Double_t rad=TMath::Sqrt(point[0]*point[0]+point[1]*point[1]);
 340       if(rad>fCoarseMaxRCut)continue;
 341       Double_t deltaX=point[0]-xbeam;
 342       Double_t deltaY=point[1]-ybeam;
 343       Double_t deltaZ=point[2]-zvert;
 344       Double_t raddist=TMath::Sqrt(deltaX*deltaX+deltaY*deltaY);
 345       if(TMath::Abs(deltaZ)>dZmax)continue;
 346       if(raddist>deltaR)continue;
 347       validate[i]=1;
 348       validate[j]=1;
 349       h3d->Fill(point[0],point[1],point[2]);
 350     }
 351   }
 352
 353
 354
 355   Int_t numbtracklets=0;
 356   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++)if(validate[i]>=1)numbtracklets++;
 357   if(numbtracklets<2){delete [] validate; delete h3d; return retcode; }
 358
 359   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 360     if(validate[i]<1)fLines->RemoveAt(i);
 361   }
 362   fLines->Compress();
 363   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after compress)%d ",fLines->GetEntriesFast()));
 364   delete [] validate;
 365
 366
 367   // finds peak in histo
 368   TAxis *xax = h3d->GetXaxis();
 369   TAxis *yax = h3d->GetYaxis();
 370   TAxis *zax = h3d->GetZaxis();
 371   Double_t peak[3]={0.,0.,0.};
 372   Float_t contref = 0.;
 373   for(Int_t i=xax->GetFirst();i<=xax->GetLast();i++){
 374     Float_t xval = xax->GetBinCenter(i);
 375     for(Int_t j=yax->GetFirst();j<=yax->GetLast();j++){
 376       Float_t yval = yax->GetBinCenter(j);
 377       for(Int_t k=zax->GetFirst();k<=zax->GetLast();k++){
 378         Float_t bc = h3d->GetBinContent(i,j,k);
 379         Float_t zval = zax->GetBinCenter(k);
 380         if(bc>contref){
 381           contref = bc;
 382           peak[2] = zval;
 383           peak[1] = yval;
 384           peak[0] = xval;
 385         }
 386       }
 387     }
 388   }
 389   delete h3d;
 390
 391   //         Second selection loop
 392   Float_t bs=(binsizer+binsizez)/2.;
 393   for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 394     AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 395     if(l1->GetDistFromPoint(peak)>2.5*bs)fLines->RemoveAt(i);
 396   }
 397   fLines->Compress();
 398   AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 2nd compression) %d",fLines->GetEntriesFast()));
 399
 400   if(fLines->GetEntriesFast()>1){
 401     //  find a first candidate for the primary vertex
 402     fVert3D=AliVertexerTracks::TrackletVertexFinder(fLines,0);
 403     // make a further selection on tracklets based on this first candidate
 404     fVert3D.GetXYZ(peak);
 405     AliDebug(1,Form("FIRST V candidate: %f ; %f ; %f",peak[0],peak[1],peak[2]));
 406     for(Int_t i=0; i<fLines->GetEntriesFast();i++){
 407       AliStrLine *l1 = (AliStrLine*)fLines->At(i);
 408       if(l1->GetDistFromPoint(peak)> fDCAcut)fLines->RemoveAt(i);
 409     }
 410     fLines->Compress();
 411     AliDebug(1,Form("Number of tracklets (after 3rd compression) %d",fLines->GetEntriesFast()));
 412     if(fLines->GetEntriesFast()>1) retcode=0; // this new tracklet selection is used
 413     else retcode =1; // the previous tracklet selection will be used
 414   }
 415   else {
 416     retcode = 0;
 417   }
 418   return retcode;
 419 }
 420
 421  //______________________________________________________________________
 422 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Double_t *pA, Double_t *pB, Int_t &nolines) {
 423   // makes a tracklet
 424   TClonesArray &lines = *fLines;
 425   if(nolines == 0){
 426     if(fLines->GetEntriesFast()>0)fLines->Clear();
 427   }
 428   if(fLines->GetEntriesFast()==fLines->GetSize()){
 429     Int_t newsize=(Int_t) 1.5*fLines->GetEntriesFast();
 430     fLines->Expand(newsize);
 431   }
 432
 433   new(lines[nolines++])AliStrLine(pA,pB,kTRUE);
 434 }
 435
 436  //______________________________________________________________________
 437 void  AliITSVertexer3D::MakeTracklet(Float_t *pA, Float_t *pB, Int_t &nolines) {// Makes a tracklet
 438   //
 439   Double_t a[3],b[3];
 440   for(Int_t i=0;i<3;i++){
 441     a[i] = pA[i];
 442     b[i] = pB[i];
 443   }
 444   MakeTracklet(a,b,nolines);
 445 }
 446
 447 //________________________________________________________
 448 void AliITSVertexer3D::PrintStatus() const {
 449   // Print current status
 450   cout <<"=======================================================\n";
 451   cout << "Loose cut on Delta Phi "<<fCoarseDiffPhiCut<<endl;
 452   cout << "Cut on tracklet DCA to Z axis "<<fCoarseMaxRCut<<endl;
 453   cout << "Cut on tracklet DCA to beam axis "<<fMaxRCut<<endl;
 454   cout << "Cut on diamond (Z) "<<fZCutDiamond<<endl;
 455   cout << "Cut on DCA - tracklet to tracklet and to vertex "<<fDCAcut<<endl;
 456   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 457
 458
 459   cout <<"=======================================================\n";
 460 }