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]={0.05,0.1,0.2,0.3,0.5};
 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   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   ResetVertex();
 192   TClonesArray *itsRec  = 0;
 193   // lc1 and gc1 are local and global coordinates for layer 1
 194   Float_t lc1[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc1[ii]=0.;
 195   Float_t gc1[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc1[ii]=0.;
 196   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 197   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 198   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 199   AliITSRecPointContainer* rpcont=AliITSRecPointContainer::Instance();
 200   itsRec=rpcont->FetchClusters(0,itsClusterTree);
 201   if(!rpcont->IsSPDActive()){
 202     AliWarning("Null pointer for RecPoints branch, vertex not calculated");
 203     ResetHistograms();
 204     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 205     return;
 206   }
 207
 208   Int_t nrpL1 = 0;
 209   Int_t nrpL2 = 0;
 210
 211   // By default fFirstL1=0 and fLastL1=79
 212   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 213     itsRec=rpcont->UncheckedGetClusters(module);
 214     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 215   }
 216   //By default fFirstL2=80 and fLastL2=239
 217   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 218     itsRec=rpcont->UncheckedGetClusters(module);
 219     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 220   }
 221   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 222     AliDebug(1,Form("No RecPoints in at least one SPD layer (%d %d)",nrpL1,nrpL2));
 223     ResetHistograms();
 224     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 225     return;
 226   }
 227   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 228   // is low
 229   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 230   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 231   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 232   if(fZCombc)delete fZCombc;
 233   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 234
 235  /* Test the ffect of mutiple scatternig on error. Negligible
 236   // Multiple scattering
 237   Float_t beta=1.,pmed=0.875; //pmed=875 MeV (for tracks with dphi<0.01 rad)
 238   Float_t beta2=beta*beta;
 239   Float_t p2=pmed*pmed;
 240   Float_t rBP=3; //Beam Pipe radius = 3cm
 241   Float_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
 242   Float_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length
 243   Float_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dBP);
 244   Float_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dL1);
 245 */
 246   Int_t maxdim=TMath::Min(nrpL1*nrpL2,50000);  // temporary; to limit the size in PbPb
 247   static TClonesArray points("AliITSZPoint",maxdim);
 248   Int_t nopoints =0;
 249   for(Int_t modul1= fFirstL1; modul1<=fLastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 250     if(!fUseModule[modul1]) continue;
 251     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1;  // ladders are numbered starting from 1
 252     TClonesArray *prpl1=rpcont->UncheckedGetClusters(modul1);
 253     Int_t nrecp1 = prpl1->GetEntries();
 254     for(Int_t j1=0;j1<nrecp1;j1++){
 255       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j1);
 256       recp->GetGlobalXYZ(gc1);
 257       gc1[0]-=GetNominalPos()[0]; // Possible beam offset in the bending plane
 258       gc1[1]-=GetNominalPos()[1]; //   "               "
 259       Float_t r1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
 260       Float_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1],gc1[0]);
 261       if(phi1<0)phi1+=2*TMath::Pi();
 262       Float_t zc1=gc1[2];
 263       Float_t erz1=recp->GetSigmaZ2();
 264       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 265         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 266           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 267           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
 268           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 269           if(!fUseModule[modul2]) continue;
 270           itsRec=rpcont->UncheckedGetClusters(modul2);
 271           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 272           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 273             recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 274             recp->GetGlobalXYZ(gc2);
 275             gc2[0]-=GetNominalPos()[0];
 276             gc2[1]-=GetNominalPos()[1];
 277             Float_t r2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
 278             Float_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1],gc2[0]);
 279             if(phi2<0)phi2+=2*TMath::Pi();
 280             Float_t zc2=gc2[2];
 281             Float_t erz2=recp->GetSigmaZ2();
 282
 283             Float_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 284             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 285             if(diff<fDiffPhiMax){
 286               //        Float_t tgth=(zc2[j]-zc1[i])/(r2-r1); // slope (used for multiple scattering)
 287               Float_t zr0=(r2*zc1-r1*zc2)/(r2-r1); //Z @ null radius
 288               Float_t ezr0q=(r2*r2*erz1+r1*r1*erz2)/(r2-r1)/(r2-r1); //error on Z @ null radius
 289          /*
 290          // Multiple scattering
 291         ezr0q+=r1*r1*(1+tgth*tgth)*theta2L1/2; // multiple scattering in layer 1
 292         ezr0q+=rBP*rBP*(1+tgth*tgth)*theta2BP/2; // multiple scattering in beam pipe
 293         */
 294               if(nopoints<maxdim) new(points[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q);
 295               fZCombc->Fill(zr0);
 296             }
 297           }
 298         }
 299       }
 300     }
 301   }
 302
 303   points.Sort();
 304
 305   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
 306   if(contents<1.){
 307     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 308     ResetHistograms();
 309     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-1);
 310     points.Clear();
 311     return;
 312   }
 313
 314   TH1F *hc = fZCombc;
 315
 316
 317   if(hc->GetBinContent(hc->GetMaximumBin())<3)hc->Rebin(4);
 318   Int_t binmin,binmax;
 319   Int_t nPeaks=GetPeakRegion(hc,binmin,binmax);
 320   if(nPeaks==2)AliWarning("2 peaks found");
 321   Float_t zm =0.;
 322   Float_t ezm =0.;
 323   Float_t lim1 = hc->GetBinLowEdge(binmin);
 324   Float_t lim2 = hc->GetBinLowEdge(binmax)+hc->GetBinWidth(binmax);
 325
 326   if(nPeaks ==1 && (lim2-lim1)<fWindowWidth){
 327     Float_t c=(lim1+lim2)/2.;
 328     lim1=c-fWindowWidth/2.;
 329     lim2=c+fWindowWidth/2.;
 330   }
 331   Int_t niter = 0, ncontr=0;
 332   do {
 333     // symmetrization
 334     if(zm  !=0.){
 335       Float_t semilarg=TMath::Min((lim2-zm),(zm-lim1));
 336       lim1=zm - semilarg;
 337       lim2=zm + semilarg;
 338     }
 339
 340     zm=0.;
 341     ezm=0.;
 342     ncontr=0;
 343     for(Int_t i =0; i<points.GetEntries(); i++){
 344       AliITSZPoint* p=(AliITSZPoint*)points.UncheckedAt(i);
 345       if(p->GetZ()>lim1 && p->GetZ()<lim2){
 346         Float_t deno = p->GetErrZ();
 347         zm+=p->GetZ()/deno;
 348         ezm+=1./deno;
 349         ncontr++;
 350       }
 351     }
 352     if(ezm>0) {
 353       zm/=ezm;
 354       ezm=TMath::Sqrt(1./ezm);
 355     }
 356     niter++;
 357   } while(niter<10 && TMath::Abs((zm-lim1)-(lim2-zm))>fTolerance);
 358   fCurrentVertex = new AliESDVertex(zm,ezm,ncontr);
 359   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: Z");
 360   fNoVertices=1;
 361   points.Clear();
 362   if(ncontr>fMinTrackletsForPilup){
 363     Float_t secPeakPos;
 364     Int_t ncontr2=FindSecondPeak(fZCombc,binmin,binmax,secPeakPos);
 365     if(ncontr2>=fMinTrackletsForPilup){
 366       fIsPileup=kTRUE;
 367       fNoVertices=2;
 368       fZpuv=secPeakPos;
 369       fNTrpuv=ncontr2;
 370       AliESDVertex secondVert(secPeakPos,0.1,ncontr2);
 371       fVertArray = new AliESDVertex[2];
 372       fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
 373       fVertArray[1]=secondVert;
 374     }
 375   }
 376   if(fNoVertices==1){
 377     fVertArray = new AliESDVertex[1];
 378     fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
 379   }
 380
 381   ResetHistograms();
 382   return;
 383 }
 384
 385 //_____________________________________________________________________
 386 Int_t AliITSVertexerZ::FindSecondPeak(TH1F* h, Int_t binmin,Int_t binmax, Float_t& secPeakPos){
 387   for(Int_t i=binmin-1;i<=binmax+1;i++){
 388     h->SetBinContent(i,0.);
 389   }
 390   Int_t secPeakBin=h->GetMaximumBin();
 391   secPeakPos=h->GetBinCenter(secPeakBin);
 392   Int_t secPeakCont=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin);
 393   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-1);
 394   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+1);
 395   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-2);
 396   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+2);
 397   return secPeakCont;
 398 }
 399
 400 //_____________________________________________________________________
 401 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 402   // delete TH1 data members
 403   if(fZCombc)delete fZCombc;
 404   fZCombc = 0;
 405 }
 406
 407 //________________________________________________________
 408 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 409   // Print current status
 410   cout <<"=======================================================\n";
 411   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 412   cout <<fLastL1<<endl;
 413   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 414   cout <<fLastL2<<endl;
 415   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 416   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 417   cout <<"Bin sizes for coarse z histos "<<fStepCoarse<<endl;
 418   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 419   if(fZCombc){
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 426   cout <<"=======================================================\n";
 427 }
 428