ITS/AliITSVertexerZ.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-2003, 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 "AliITSVertexerZ.h"
  16 #include<TBranch.h>
  17 #include<TClonesArray.h>
  18 #include<TH1.h>
  19 #include <TString.h>
  20 #include<TTree.h>
  21 #include "AliESDVertex.h"
  22 #include "AliITSgeomTGeo.h"
  23 #include "AliITSRecPoint.h"
  24 #include "AliITSRecPointContainer.h"
  25 #include "AliITSZPoint.h"
  26
  27 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  28 // this class implements a fast method to determine
  29 // the Z coordinate of the primary vertex
  30 // for p-p collisions it seems to give comparable or better results
  31 // with respect to what obtained with AliITSVertexerPPZ
  32 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  33 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  34
  35 using std::endl;
  36 using std::cout;
  37 ClassImp(AliITSVertexerZ)
  38
  39
  40
  41 //______________________________________________________________________
  42 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ():AliITSVertexer(),
  43 fFirstL1(0),
  44 fLastL1(0),
  45 fFirstL2(0),
  46 fLastL2(0),
  47 fDiffPhiMax(0),
  48 fZFound(0),
  49 fZsig(0.),
  50 fZCombc(0),
  51 fLowLim(0.),
  52 fHighLim(0.),
  53 fStepCoarse(0),
  54 fTolerance(0.),
  55 fMaxIter(0),
  56 fWindowWidth(0),
  57 fSearchForPileup(kTRUE)
  58 {
  59   // Default constructor
  60   SetDiffPhiMax();
  61   SetFirstLayerModules();
  62   SetSecondLayerModules();
  63   SetLowLimit();
  64   SetHighLimit();
  65   SetBinWidthCoarse();
  66   SetTolerance();
  67   SetPPsetting();
  68   ConfigIterations();
  69   SetWindowWidth();
  70 }
  71
  72 //______________________________________________________________________
  73 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(),
  74 fFirstL1(0),
  75 fLastL1(0),
  76 fFirstL2(0),
  77 fLastL2(0),
  78 fDiffPhiMax(0),
  79 fZFound(0),
  80 fZsig(0.),
  81 fZCombc(0),
  82 fLowLim(0.),
  83 fHighLim(0.),
  84 fStepCoarse(0),
  85 fTolerance(0.),
  86 fMaxIter(0),
  87 fWindowWidth(0),
  88 fSearchForPileup(kTRUE)
  89 {
  90   // Standard Constructor
  91   SetDiffPhiMax();
  92   SetFirstLayerModules();
  93   SetSecondLayerModules();
  94   SetLowLimit();
  95   SetHighLimit();
  96   SetBinWidthCoarse();
  97   SetTolerance();
  98   SetPPsetting();
  99   ConfigIterations();
 100   SetWindowWidth();
 101   SetVtxStart((Double_t)x0,(Double_t)y0,0.);
 102
 103 }
 104
 105 //______________________________________________________________________
 106 AliITSVertexerZ::~AliITSVertexerZ() {
 107   // Destructor
 108   delete fZCombc;
 109 }
 110
 111 //______________________________________________________________________
 112 void AliITSVertexerZ::ConfigIterations(Int_t noiter,Float_t *ptr){
 113   // configure the iterative procedure to gain efficiency for
 114   // pp events with very low multiplicity
 115   Float_t defaults[5]={0.02,0.05,0.1,0.2,0.3};
 116   fMaxIter=noiter;
 117   if(noiter>5){
 118     Error("ConfigIterations","Maximum number of iterations is 5\n");
 119     fMaxIter=5;
 120   }
 121   for(Int_t j=0;j<5;j++)fPhiDiffIter[j]=defaults[j];
 122   if(ptr)for(Int_t j=0;j<fMaxIter;j++)fPhiDiffIter[j]=ptr[j];
 123 }
 124
 125 //______________________________________________________________________
 126 Int_t AliITSVertexerZ::GetPeakRegion(TH1F*h, Int_t &binmin, Int_t &binmax){
 127   // Finds a region around a peak in the Z histogram
 128   // Case of 2 peaks is treated
 129   Int_t imax=h->GetNbinsX();
 130   Float_t maxval=0;
 131   Int_t bi1=h->GetMaximumBin();
 132   Int_t bi2=0;
 133   for(Int_t i=imax;i>=1;i--){
 134     if(h->GetBinContent(i)>maxval){
 135       maxval=h->GetBinContent(i);
 136       bi2=i;
 137     }
 138   }
 139   Int_t npeaks=0;
 140
 141   if(bi1==bi2){
 142     binmin=bi1-3;
 143     binmax=bi1+3;
 144     npeaks=1;
 145   }else{
 146     TH1F *copy = new TH1F(*h);
 147     copy->SetBinContent(bi1,0.);
 148     copy->SetBinContent(bi2,0.);
 149     Int_t l1=TMath::Max(bi1-3,1);
 150     Int_t l2=TMath::Min(bi1+3,h->GetNbinsX());
 151     Float_t cont1=copy->Integral(l1,l2);
 152     Int_t ll1=TMath::Max(bi2-3,1);
 153     Int_t ll2=TMath::Min(bi2+3,h->GetNbinsX());
 154     Float_t cont2=copy->Integral(ll1,ll2);
 155     if(cont1>cont2){
 156       binmin=l1;
 157       binmax=l2;
 158       npeaks=1;
 159     }
 160     if(cont2>cont1){
 161       binmin=ll1;
 162       binmax=ll2;
 163       npeaks=1;
 164     }
 165     if(cont1==cont2){
 166       binmin=l1;
 167       binmax=ll2;
 168       if(bi2-bi1==1) npeaks=1;
 169       else npeaks=2;
 170     }
 171     delete copy;
 172   }
 173   return npeaks;
 174 }
 175 //______________________________________________________________________
 176 AliESDVertex* AliITSVertexerZ::FindVertexForCurrentEvent(TTree *itsClusterTree){
 177   // Defines the AliESDVertex for the current event
 178   VertexZFinder(itsClusterTree);
 179   Int_t ntrackl=0;
 180   for(Int_t iteraz=0;iteraz<fMaxIter;iteraz++){
 181     if(fCurrentVertex) ntrackl=fCurrentVertex->GetNContributors();
 182     if(!fCurrentVertex || ntrackl==0 || ntrackl==-1){
 183       Float_t diffPhiMaxOrig=fDiffPhiMax;
 184       fDiffPhiMax=GetPhiMaxIter(iteraz);
 185       VertexZFinder(itsClusterTree);
 186       fDiffPhiMax=diffPhiMaxOrig;
 187     }
 188   }
 189   if(fComputeMultiplicity) FindMultiplicity(itsClusterTree);
 190   return fCurrentVertex;
 191 }
 192
 193 //______________________________________________________________________
 194 void AliITSVertexerZ::VertexZFinder(TTree *itsClusterTree){
 195   // Defines the AliESDVertex for the current event
 196   fCurrentVertex = 0;
 197   Double_t startPos[3]={GetNominalPos()[0],GetNominalPos()[1],GetNominalPos()[2]};
 198   Double_t startCov[6]={GetNominalCov()[0],GetNominalCov()[1],GetNominalCov()[2],
 199                         GetNominalCov()[3],GetNominalCov()[4],GetNominalCov()[5]};
 200   ResetVertex();
 201   TClonesArray *itsRec  = 0;
 202   // lc1 and gc1 are local and global coordinates for layer 1
 203   Float_t gc1[3]={0.,0.,0.}; // ; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc1[ii]=0.;
 204   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 205   Float_t gc2[3]={0.,0.,0.}; //; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 206   AliITSRecPointContainer* rpcont=AliITSRecPointContainer::Instance();
 207   rpcont->FetchClusters(0,itsClusterTree);
 208   if(!rpcont->IsSPDActive()){
 209     AliWarning("Null pointer for RecPoints branch, vertex not calculated");
 210     ResetHistograms();
 211     fCurrentVertex = new AliESDVertex(startPos,startCov,99999.,-2);
 212     return;
 213   }
 214
 215   Int_t nrpL1 = 0;
 216   Int_t nrpL2 = 0;
 217   nrpL1=rpcont->GetNClustersInLayerFast(1);
 218   nrpL2=rpcont->GetNClustersInLayerFast(2);
 219
 220   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 221     AliDebug(1,Form("No RecPoints in at least one SPD layer (%d %d)",nrpL1,nrpL2));
 222     ResetHistograms();
 223     fCurrentVertex = new AliESDVertex(startPos,startCov,99999.,-2);
 224     return;
 225   }
 226   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 227   // is low
 228   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 229   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 230   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 231   if(fZCombc)delete fZCombc;
 232   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 233
 234  /* Test the ffect of mutiple scatternig on error. Negligible
 235   // Multiple scattering
 236   Float_t beta=1.,pmed=0.875; //pmed=875 MeV (for tracks with dphi<0.01 rad)
 237   Float_t beta2=beta*beta;
 238   Float_t p2=pmed*pmed;
 239   Float_t rBP=3; //Beam Pipe radius = 3cm
 240   Float_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
 241   Float_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length
 242   Float_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dBP);
 243   Float_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dL1);
 244 */
 245   Int_t nEntriesMod[kNSPDMod];
 246   TClonesArray* recpArr[kNSPDMod];
 247   for(Int_t modul=0; modul<kNSPDMod; ++modul) {
 248     if(!fUseModule[modul]) {
 249       nEntriesMod[modul]=0;
 250       recpArr[modul]=0;
 251     } else {
 252       recpArr[modul]=rpcont->UncheckedGetClusters(modul);
 253       nEntriesMod[modul]=recpArr[modul]->GetEntriesFast();
 254     }
 255   }
 256
 257   Int_t maxdim=TMath::Min(nrpL1*nrpL2,50000);  // temporary; to limit the size in PbPb
 258   static TClonesArray points("AliITSZPoint",maxdim);
 259   Int_t nopoints =0;
 260   for(Int_t modul1= fFirstL1; modul1<=fLastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 261     if(!fUseModule[modul1]) continue;
 262     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1;  // ladders are numbered starting from 1
 263     TClonesArray *prpl1=recpArr[modul1]; //rpcont->UncheckedGetClusters(modul1);
 264     Int_t nrecp1 = nEntriesMod[modul1]; //prpl1->GetEntries();
 265     for(Int_t j1=0;j1<nrecp1;j1++){
 266       AliITSRecPoint *recp1 = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j1);
 267       recp1->GetGlobalXYZ(gc1);
 268       gc1[0]-=GetNominalPos()[0]; // Possible beam offset in the bending plane
 269       gc1[1]-=GetNominalPos()[1]; //   "               "
 270       Float_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1],gc1[0]);
 271       if(phi1<0)phi1+=TMath::TwoPi();
 272       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 273         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 274           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 275           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
 276           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 277           if(modul2<0)continue;
 278           if(!fUseModule[modul2]) continue;
 279           itsRec=recpArr[modul2]; // rpcont->UncheckedGetClusters(modul2);
 280           Int_t nrecp2 = nEntriesMod[modul2]; // itsRec->GetEntries();
 281           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 282             AliITSRecPoint *recp2 = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 283             recp2->GetGlobalXYZ(gc2);
 284             gc2[0]-=GetNominalPos()[0];
 285             gc2[1]-=GetNominalPos()[1];
 286             Float_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1],gc2[0]);
 287             if(phi2<0)phi2+=TMath::TwoPi();
 288
 289             Float_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 290             if(diff>TMath::Pi())diff=TMath::TwoPi()-diff;
 291             if(diff<fDiffPhiMax){
 292               Float_t r1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
 293               Float_t zc1=gc1[2];
 294               Float_t erz1=recp1->GetSigmaZ2();
 295               Float_t r2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
 296               Float_t zc2=gc2[2];
 297               Float_t erz2=recp2->GetSigmaZ2();
 298               //        Float_t tgth=(zc2[j]-zc1[i])/(r2-r1); // slope (used for multiple scattering)
 299               Float_t zr0=(r2*zc1-r1*zc2)/(r2-r1); //Z @ null radius
 300               Float_t ezr0q=(r2*r2*erz1+r1*r1*erz2)/((r2-r1)*(r2-r1)); //error on Z @ null radius
 301               /*
 302               // Multiple scattering
 303               ezr0q+=r1*r1*(1+tgth*tgth)*theta2L1/2; // multiple scattering in layer 1
 304               ezr0q+=rBP*rBP*(1+tgth*tgth)*theta2BP/2; // multiple scattering in beam pipe
 305               */
 306               if(nopoints<maxdim) new(points[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q);
 307               fZCombc->Fill(zr0);
 308             }
 309           }
 310         }
 311       }
 312     }
 313   }
 314
 315   points.Sort();
 316
 317   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
 318   if(contents<1.){
 319     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 320     ResetHistograms();
 321     fCurrentVertex = new AliESDVertex(startPos,startCov,99999.,-1);
 322     points.Clear();
 323     return;
 324   }
 325
 326   TH1F *hc = fZCombc;
 327
 328
 329   if(hc->GetBinContent(hc->GetMaximumBin())<3)hc->Rebin(4);
 330   Int_t binmin,binmax;
 331   Int_t nPeaks=GetPeakRegion(hc,binmin,binmax);
 332   if(nPeaks==2)AliDebug(2,"2 peaks found");
 333   Float_t zm =0.;
 334   Float_t ezm =0.;
 335   Float_t lim1 = hc->GetBinLowEdge(binmin);
 336   Float_t lim2 = hc->GetBinLowEdge(binmax)+hc->GetBinWidth(binmax);
 337   Float_t widthSR=lim2-lim1;
 338
 339   if(nPeaks ==1 && (lim2-lim1)<fWindowWidth){
 340     Float_t c=(lim1+lim2)/2.;
 341     lim1=c-fWindowWidth/2.;
 342     lim2=c+fWindowWidth/2.;
 343   }
 344   Int_t niter = 0, ncontr=0;
 345   do {
 346     // symmetrization
 347     if(zm  !=0.){
 348       Float_t semilarg=TMath::Min((lim2-zm),(zm-lim1));
 349       lim1=zm - semilarg;
 350       lim2=zm + semilarg;
 351     }
 352
 353     zm=0.;
 354     ezm=0.;
 355     ncontr=0;
 356     for(Int_t i =0; i<points.GetEntriesFast(); i++){
 357       AliITSZPoint* p=(AliITSZPoint*)points.UncheckedAt(i);
 358       if(p->GetZ()>lim1 && p->GetZ()<lim2){
 359         Float_t deno = p->GetErrZ();
 360         zm+=p->GetZ()/deno;
 361         ezm+=1./deno;
 362         ncontr++;
 363       }
 364     }
 365     if(ezm>0) {
 366       zm/=ezm;
 367       ezm=TMath::Sqrt(1./ezm);
 368     }
 369     niter++;
 370   } while(niter<10 && TMath::Abs((zm-lim1)-(lim2-zm))>fTolerance);
 371   if(nPeaks==2) ezm=widthSR;
 372   Double_t position[3]={GetNominalPos()[0],GetNominalPos()[1],zm};
 373   Double_t covmatrix[6]={GetNominalCov()[0],0.,GetNominalCov()[2],0.,0.,ezm};
 374   fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,99999.,ncontr);
 375   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: Z");
 376   fCurrentVertex->SetDispersion(fDiffPhiMax);
 377   fNoVertices=1;
 378   points.Clear();
 379   if(fSearchForPileup && ncontr>fMinTrackletsForPilup){
 380     Float_t secPeakPos;
 381     Int_t ncontr2=FindSecondPeak(fZCombc,binmin,binmax,secPeakPos);
 382     if(ncontr2>=fMinTrackletsForPilup){
 383       fIsPileup=kTRUE;
 384       fNoVertices=2;
 385       fZpuv=secPeakPos;
 386       fNTrpuv=ncontr2;
 387       AliESDVertex secondVert(secPeakPos,0.1,ncontr2);
 388       fVertArray = new AliESDVertex[2];
 389       fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
 390       fVertArray[1]=secondVert;
 391     }
 392   }
 393   if(fNoVertices==1){
 394     fVertArray = new AliESDVertex[1];
 395     fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
 396   }
 397
 398   ResetHistograms();
 399   return;
 400 }
 401
 402 //_____________________________________________________________________
 403 Int_t AliITSVertexerZ::FindSecondPeak(TH1F* h, Int_t binmin,Int_t binmax, Float_t& secPeakPos){
 404   // Resets bin contents between binmin and binmax and then search
 405   // for a second peak position
 406   for(Int_t i=binmin-1;i<=binmax+1;i++){
 407     h->SetBinContent(i,0.);
 408   }
 409   Int_t secPeakBin=h->GetMaximumBin();
 410   secPeakPos=h->GetBinCenter(secPeakBin);
 411   Int_t secPeakCont=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin);
 412   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-1);
 413   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+1);
 414   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-2);
 415   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+2);
 416   return secPeakCont;
 417 }
 418
 419 //_____________________________________________________________________
 420 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 421   // delete TH1 data members
 422   if(fZCombc)delete fZCombc;
 423   fZCombc = 0;
 424 }
 425
 426 //________________________________________________________
 427 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 428   // Print current status
 429   cout <<"=======================================================\n";
 430   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 431   cout <<fLastL1<<endl;
 432   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 433   cout <<fLastL2<<endl;
 434   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 435   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 436   cout <<"Bin sizes for coarse z histos "<<fStepCoarse<<endl;
 437   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 438   if(fZCombc){
 439     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 440   }
 441   else{
 442     cout<<"fZCombc does not exist\n";
 443   }
 444
 445   cout <<"=======================================================\n";
 446 }
 447