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