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 <TString.h>
  17 #include "AliITSLoader.h"
  18 #include<TBranch.h>
  19 #include<TClonesArray.h>
  20 #include<TH1.h>
  21 #include<TTree.h>
  22 #include <AliITSgeom.h>
  23 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  24 #include <AliITSRecPoint.h>
  25
  26 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  27 // this class implements a fast method to determine
  28 // the Z coordinate of the primary vertex
  29 // for p-p collisions it seems to give comparable or better results
  30 // with respect to what obtained with AliITSVertexerPPZ
  31 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  32 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  33
  34 ClassImp(AliITSVertexerZ)
  35
  36
  37
  38 //______________________________________________________________________
  39 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ():AliITSVertexer() {
  40   // Default constructor
  41   SetDiffPhiMax(0);
  42   fX0 = 0.;
  43   fY0 = 0.;
  44   SetFirstLayerModules(0);
  45   SetSecondLayerModules(0);
  46   fZFound = 0;
  47   fZsig = 0.;
  48   fZCombc = 0;
  49   fZCombf = 0;
  50   fZCombv = 0;
  51   SetLowLimit(0.);
  52   SetHighLimit(0.);
  53   SetBinWidthCoarse(0.);
  54   SetBinWidthFine(0.);
  55   SetTolerance(0.);
  56   SetPPsetting(0.,0.);
  57 }
  58
  59 //______________________________________________________________________
  60 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(TString fn, Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(fn) {
  61   // Standard Constructor
  62   SetDiffPhiMax();
  63   fX0 = x0;
  64   fY0 = y0;
  65   SetFirstLayerModules();
  66   SetSecondLayerModules();
  67   fZFound = 0;
  68   fZsig = 0.;
  69   fZCombc = 0;
  70   fZCombf = 0;
  71   fZCombv = 0;
  72   SetLowLimit();
  73   SetHighLimit();
  74   SetBinWidthCoarse();
  75   SetBinWidthFine();
  76   SetTolerance();
  77   SetPPsetting();
  78
  79 }
  80
  81 //______________________________________________________________________
  82 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(const AliITSVertexerZ &vtxr) : AliITSVertexer(vtxr) {
  83   // Copy constructor
  84   // Copies are not allowed. The method is protected to avoid misuse.
  85   Error("AliITSVertexerZ","Copy constructor not allowed\n");
  86 }
  87
  88 //______________________________________________________________________
  89 AliITSVertexerZ& AliITSVertexerZ::operator=(const AliITSVertexerZ& /* vtxr */){
  90   // Assignment operator
  91   // Assignment is not allowed. The method is protected to avoid misuse.
  92   Error("= operator","Assignment operator not allowed\n");
  93   return *this;
  94 }
  95
  96 //______________________________________________________________________
  97 AliITSVertexerZ::~AliITSVertexerZ() {
  98   // Destructor
  99   delete fZCombc;
 100   delete fZCombf;
 101   delete fZCombv;
 102 }
 103
 104 //______________________________________________________________________
 105 AliESDVertex* AliITSVertexerZ::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
 106   // Defines the AliESDVertex for the current event
 107
 108   fCurrentVertex = 0;
 109   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 110   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 111   TDirectory * olddir = gDirectory;
 112   rl->CdGAFile();
 113   AliITSgeom* geom = (AliITSgeom*)gDirectory->Get("AliITSgeom");
 114   olddir->cd();
 115
 116   itsLoader->LoadRecPoints();
 117   rl->GetEvent(evnumber);
 118
 119   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 120
 121   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 122   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 123   TClonesArray *itsRec  = 0;
 124   // lc and gc are local and global coordinates for layer 1
 125   Float_t lc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc[ii]=0.;
 126   Float_t gc[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc[ii]=0.;
 127   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 128   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 129   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 130
 131   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 132   TBranch *branch;
 133   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 134
 135   Int_t nrpL1 = 0;
 136   Int_t nrpL2 = 0;
 137   // By default fFirstL1=0 and fLastL1=79
 138   // This loop counts the number of recpoints on layer1 (central modules)
 139   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 140     // Keep only central modules
 141     if(module%4==0 || module%4==3)continue;
 142     //   cout<<"Procesing module "<<module<<" ";
 143     branch->GetEvent(module);
 144     //    cout<<"Number of clusters "<<clusters->GetEntries()<<endl;
 145     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 146     detTypeRec.ResetRecPoints();
 147   }
 148   //By default fFirstL2=80 and fLastL2=239
 149   //This loop counts the number of RP on layer 2
 150   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 151     branch->GetEvent(module);
 152     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 153     detTypeRec.ResetRecPoints();
 154   }
 155   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 156     ResetHistograms();
 157     return fCurrentVertex;
 158   }
 159   // The vertex finding is attempted only if the number of RP is !=0 on
 160   // both layers
 161   Float_t *xc1 = new Float_t [nrpL1]; // coordinates of the L1 Recpoints
 162   Float_t *yc1 = new Float_t [nrpL1];
 163   Float_t *zc1 = new Float_t [nrpL1];
 164   Float_t *phi1 = new Float_t [nrpL1];
 165   Float_t *xc2 = new Float_t [nrpL2]; // coordinates of the L1 Recpoints
 166   Float_t *yc2 = new Float_t [nrpL2];
 167   Float_t *zc2 = new Float_t [nrpL2];
 168   Float_t *phi2 = new Float_t [nrpL2];
 169   Int_t ind = 0;// running index for RP
 170   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 171   // is low
 172   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 173   // By default nbinfine = (10+10)/0.0005=40000
 174   Int_t nbinfine = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepFine);
 175   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 176   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 177   // Set stepverycoarse = 3*fStepCoarse
 178   Int_t nbinvcoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/(3.*fStepCoarse));
 179   if(fZCombc)delete fZCombc;
 180   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 181   if(fZCombv)delete fZCombv;
 182   fZCombv = new TH1F("fZCombv","Z",nbinvcoarse,fLowLim,fLowLim+nbinvcoarse*3.*fStepCoarse);
 183   if(fZCombf)delete fZCombf;
 184   fZCombf = new TH1F("fZCombf","Z",nbinfine,fLowLim,fLowLim+nbinfine*fStepFine);
 185   // Loop on modules of layer 1 (restricted to central modules)
 186   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 187     if(module%4==0 || module%4==3)continue;
 188     branch->GetEvent(module);
 189     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 190     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 191       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 192       // Local coordinates of this recpoint
 193       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 194       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 195       geom->LtoG(module,lc,gc);
 196       // Global coordinates of this recpoints
 197       gc[0]-=fX0; // Possible beam offset in the bending plane
 198       gc[1]-=fY0; //   "               "
 199       xc1[ind]=gc[0];
 200       yc1[ind]=gc[1];
 201       zc1[ind]=gc[2];
 202       // azimuthal angle is computed in the interval 0 --> 2*pi
 203       phi1[ind] = TMath::ATan2(gc[1],gc[0]);
 204       if(phi1[ind]<0)phi1[ind]=2*TMath::Pi()+phi1[ind];
 205       ind++;
 206     }
 207     detTypeRec.ResetRecPoints();
 208   }
 209   ind = 0; // the running index is reset for Layer 2
 210   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 211     branch->GetEvent(module);
 212     Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 213     for(Int_t j=0;j<nrecp2;j++){
 214       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 215       lc[0]=recp->GetDetLocalX();
 216       lc[2]=recp->GetDetLocalZ();
 217       geom->LtoG(module,lc,gc);
 218       gc[0]-=fX0;
 219       gc[1]-=fY0;
 220       xc2[ind]=gc[0];
 221       yc2[ind]=gc[1];
 222       zc2[ind]=gc[2];
 223       phi2[ind] = TMath::ATan2(gc[1],gc[0]);
 224       if(phi2[ind]<0)phi2[ind]=2*TMath::Pi()+phi2[ind];
 225       ind++;
 226     }
 227     detTypeRec.ResetRecPoints();
 228   }
 229   for(Int_t i=0;i<nrpL1;i++){ // loop on L1 RP
 230     Float_t r1=TMath::Sqrt(xc1[i]*xc1[i]+yc1[i]*yc1[i]); // radius L1 RP
 231     for(Int_t j=0;j<nrpL2;j++){ // loop on L2 RP
 232       Float_t diff = TMath::Abs(phi2[j]-phi1[i]); // diff in azimuth
 233       if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff; //diff<pi
 234       if(diff<fDiffPhiMax){ // cut on 10 milliradians by def.
 235         Float_t r2=TMath::Sqrt(xc2[j]*xc2[j]+yc2[j]*yc2[j]); // radius L2 RP
 236         Float_t zr0=(r2*zc1[i]-r1*zc2[j])/(r2-r1); //Z @ null radius
 237         fZCombf->Fill(zr0);
 238         fZCombc->Fill(zr0);
 239         fZCombv->Fill(zr0);
 240       }
 241     }
 242   }
 243   delete [] xc1;
 244   delete [] yc1;
 245   delete [] zc1;
 246   delete [] phi1;
 247   delete [] xc2;
 248   delete [] yc2;
 249   delete [] zc2;
 250   delete [] phi2;
 251   if(fZCombc->GetEntries()==0){
 252     Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 253     ResetHistograms();
 254     return fCurrentVertex;
 255   }
 256   /*
 257   else {
 258     if(fDebug>0)cout<<"Number of entries in hist. "<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 259   }
 260   */
 261
 262   TH1F *hc = fZCombc;
 263   Bool_t goon = kFALSE;
 264   Int_t cnt = 0;
 265   Int_t bi;
 266
 267   do {
 268     goon = kFALSE;
 269     cnt++;
 270     bi = hc->GetMaximumBin();   // bin with maximal content on coarse histogram
 271     if(hc->GetBinContent(bi)<3){
 272       if(cnt==1)goon = kTRUE;
 273       hc = fZCombv;
 274     }
 275   } while(goon);
 276
 277
 278   Float_t centre = hc->GetBinCenter(bi);  // z value of the bin with maximal content
 279
 280   // evaluation of the centroid
 281   Int_t ii1=TMath::Max(bi-3,1);
 282   Int_t ii2=TMath::Min(bi+3,hc->GetNbinsX());
 283   centre = 0.;
 284   Int_t nn=0;
 285   for(Int_t ii=ii1;ii<ii2;ii++){
 286     centre+= hc->GetBinCenter(ii)*hc->GetBinContent(ii);
 287     nn+=static_cast<Int_t>(hc->GetBinContent(ii));
 288   }
 289   // PH Sometimes nn is 0, so we need a protection
 290   if (nn) centre/=nn;
 291   /*
 292   if(fDebug>0){
 293     cout<<"Value of center "<<centre<<endl;
 294     cout<<"Population of 3 central bins: "<<hc->GetBinContent(bi-1)<<", ";
 295     cout<<hc->GetBinContent(bi)<<", ";
 296     cout<<hc->GetBinContent(bi+1)<<endl;
 297   }
 298   */
 299   // n1 is the bin number of fine histogram containing the point located 1 coarse bin less than "centre"
 300   Int_t n1 = static_cast<Int_t>((centre-hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 301   // n2 is the bin number of fine histogram containing the point located 1 coarse bin more than "centre"
 302   Int_t n2 = static_cast<Int_t>((centre+hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 303   if(n1<1)n1=1;
 304   if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 305   Int_t niter = 0;
 306   goon = kTRUE;
 307   Int_t num=0;
 308   Bool_t last = kFALSE;
 309
 310   while(goon || last){
 311     fZFound = 0.;
 312     fZsig = 0.;
 313     num=0;
 314     // at the end of the loop:
 315     // fZFound = N*(Average Z) - where N is the number of tracklets
 316     // num=N
 317     // fZsig = N*Q - where Q is the average of Z*Z
 318     for(Int_t n=n1;n<=n2;n++){
 319       fZFound+=fZCombf->GetBinCenter(n)*fZCombf->GetBinContent(n);
 320       num+=static_cast<Int_t>(fZCombf->GetBinContent(n));
 321       fZsig+=fZCombf->GetBinCenter(n)*fZCombf->GetBinCenter(n)*fZCombf->GetBinContent(n);
 322     }
 323     if(num<2){
 324       fZsig = 0.;
 325     }
 326     else{
 327       Float_t radi =  fZsig/(num-1)-fZFound*fZFound/num/(num-1);
 328       // radi = square root of sample variance of Z
 329       if(radi>0.)fZsig=TMath::Sqrt(radi);
 330       else fZsig=0.;
 331       // fZfound - Average Z
 332       fZFound/=num;
 333     }
 334     if(!last){
 335       // goon is true if the distance between the found Z and the lower bin differs from the distance between the found Z and
 336       // the upper bin by more than tolerance (0.002)
 337       goon = TMath::Abs(TMath::Abs(fZFound-fZCombf->GetBinCenter(n1))-TMath::Abs(fZFound-fZCombf->GetBinCenter(n2)))>fTolerance;
 338       // a window in the fine grained histogram is centered aroung the found Z. The width is 2 bins of
 339       // the coarse grained histogram
 340       n1 = static_cast<Int_t>((fZFound-hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 341       if(n1<1)n1=1;
 342       n2 = static_cast<Int_t>((fZFound+hc->GetBinWidth(bi)-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fStepFine);
 343       if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 344       /*
 345       if(fDebug>0){
 346         cout<<"Search restricted to n1 = "<<n1<<", n2= "<<n2<<endl;
 347         cout<<"z1= "<<fZCombf->GetBinCenter(n1)<<", n2 = "<<fZCombf->GetBinCenter(n2)<<endl;
 348       }
 349       */
 350       niter++;
 351       // no more than 10 adjusting iterations
 352       if(niter>=10){
 353         goon = kFALSE;
 354         Warning("FindVertexForCurrentEvent","The procedure dows not converge\n");
 355       }
 356
 357       if((fZsig> 0.0001) && !goon && num>5){
 358         last = kTRUE;
 359         n1 = static_cast<Int_t>((fZFound-fZsig-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fZCombf->GetBinWidth(0));
 360         if(n1<1)n1=1;
 361         n2 = static_cast<Int_t>((fZFound+fZsig-fZCombf->GetBinLowEdge(0))/fZCombf->GetBinWidth(0));
 362         if(n2>nbinfine)n2=nbinfine;
 363         /*
 364         if(fDebug>0){
 365           cout<<"FINAL Search restricted to n1 = "<<n1<<", n2= "<<n2<<endl;
 366           cout<<"z1= "<<fZCombf->GetBinCenter(n1)<<", n2 = "<<fZCombf->GetBinCenter(n2)<<endl;
 367         }
 368         */
 369       }
 370     }
 371     else {
 372       last = kFALSE;
 373     }
 374
 375   }
 376   //  if(fDebug>0)cout<<"Numer of Iterations "<<niter<<endl<<endl;
 377   if(num!=0)fZsig/=TMath::Sqrt(num);
 378   fCurrentVertex = new AliESDVertex(fZFound,fZsig,num);
 379   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: B");
 380   ResetHistograms();
 381   return fCurrentVertex;
 382 }
 383
 384 //_____________________________________________________________________
 385 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 386   // delete TH1 data members
 387   if(fZCombc)delete fZCombc;
 388   if(fZCombf)delete fZCombf;
 389   if(fZCombv)delete fZCombv;
 390   fZCombc = 0;
 391   fZCombf = 0;
 392   fZCombv = 0;
 393 }
 394
 395 //______________________________________________________________________
 396 void AliITSVertexerZ::FindVertices(){
 397   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 398   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 399   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 400   itsLoader->ReloadRecPoints();
 401   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 402     cout<<"Processing event "<<i<<endl;
 403     rl->GetEvent(i);
 404     FindVertexForCurrentEvent(i);
 405     if(fCurrentVertex){
 406       WriteCurrentVertex();
 407     }
 408     /*
 409     else {
 410       if(fDebug>0){
 411         cout<<"Vertex not found for event "<<i<<endl;
 412         cout<<"fZFound = "<<fZFound<<", fZsig= "<<fZsig<<endl;
 413       }
 414     }
 415     */
 416   }
 417 }
 418
 419 //________________________________________________________
 420 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 421   // Print current status
 422   cout <<"=======================================================\n";
 423   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 424   cout <<fLastL1<<endl;
 425   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 426   cout <<fLastL2<<endl;
 427   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 428   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 429   cout <<"Bin sizes for coarse and fine z histos "<<fStepCoarse<<"; "<<fStepFine<<endl;
 430   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 431   cout <<" Debug flag: "<<fDebug<<endl;
 432   cout <<"First event to be processed "<<fFirstEvent;
 433   cout <<"\n Last event to be processed "<<fLastEvent<<endl;
 434   if(fZCombc){
 435     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 436   }
 437   else{
 438     cout<<"fZCombc does not exist\n";
 439   }
 440   if(fZCombv){
 441     cout<<"fZCombv exists - entries="<<fZCombv->GetEntries()<<endl;
 442   }
 443   else{
 444     cout<<"fZCombv does not exist\n";
 445   }
 446    if(fZCombf){
 447     cout<<"fZCombf exists - entries="<<fZCombv->GetEntries()<<endl;
 448   }
 449   else{
 450     cout<<"fZCombf does not exist\n";
 451   }
 452
 453   cout <<"=======================================================\n";
 454 }
 455