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