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 "AliRunLoader.h"
  22 #include "AliITSLoader.h"
  23 #include "AliITSgeomTGeo.h"
  24 #include "AliITSDetTypeRec.h"
  25 #include "AliITSRecPoint.h"
  26 #include "AliITSZPoint.h"
  27
  28 /////////////////////////////////////////////////////////////////
  29 // this class implements a fast method to determine
  30 // the Z coordinate of the primary vertex
  31 // for p-p collisions it seems to give comparable or better results
  32 // with respect to what obtained with AliITSVertexerPPZ
  33 // It can be used successfully with Pb-Pb collisions
  34 ////////////////////////////////////////////////////////////////
  35
  36 ClassImp(AliITSVertexerZ)
  37
  38
  39
  40 //______________________________________________________________________
  41 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ():AliITSVertexer(),
  42 fFirstL1(0),
  43 fLastL1(0),
  44 fFirstL2(0),
  45 fLastL2(0),
  46 fDiffPhiMax(0),
  47 fZFound(0),
  48 fZsig(0.),
  49 fZCombc(0),
  50 fLowLim(0.),
  51 fHighLim(0.),
  52 fStepCoarse(0),
  53 fTolerance(0.),
  54 fMaxIter(0),
  55 fWindowWidth(0) {
  56   // Default constructor
  57   SetDiffPhiMax();
  58   SetFirstLayerModules();
  59   SetSecondLayerModules();
  60   SetLowLimit();
  61   SetHighLimit();
  62   SetBinWidthCoarse();
  63   SetTolerance();
  64   SetPPsetting();
  65   ConfigIterations();
  66   SetWindowWidth();
  67 }
  68
  69 //______________________________________________________________________
  70 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(TString fn, Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(fn),
  71 fFirstL1(0),
  72 fLastL1(0),
  73 fFirstL2(0),
  74 fLastL2(0),
  75 fDiffPhiMax(0),
  76 fZFound(0),
  77 fZsig(0.),
  78 fZCombc(0),
  79 fLowLim(0.),
  80 fHighLim(0.),
  81 fStepCoarse(0),
  82 fTolerance(0.),
  83 fMaxIter(0),
  84 fWindowWidth(0) {
  85   // Standard Constructor
  86   SetDiffPhiMax();
  87   SetFirstLayerModules();
  88   SetSecondLayerModules();
  89   SetLowLimit();
  90   SetHighLimit();
  91   SetBinWidthCoarse();
  92   SetTolerance();
  93   SetPPsetting();
  94   ConfigIterations();
  95   SetWindowWidth();
  96   SetVtxStart((Double_t)x0,(Double_t)y0,0.);
  97
  98 }
  99
 100 //______________________________________________________________________
 101 AliITSVertexerZ::AliITSVertexerZ(const AliITSVertexerZ &vtxr) : AliITSVertexer(vtxr),
 102 fFirstL1(vtxr.fFirstL1),
 103 fLastL1(vtxr.fLastL1),
 104 fFirstL2(vtxr.fFirstL2),
 105 fLastL2(vtxr.fLastL2),
 106 fDiffPhiMax(vtxr.fDiffPhiMax),
 107 fZFound(vtxr.fZFound),
 108 fZsig(vtxr.fZsig),
 109 fZCombc(vtxr.fZCombc),
 110 fLowLim(vtxr.fLowLim),
 111 fHighLim(vtxr.fHighLim),
 112 fStepCoarse(vtxr.fStepCoarse),
 113 fTolerance(vtxr.fTolerance),
 114 fMaxIter(vtxr.fMaxIter),
 115 fWindowWidth(vtxr.fWindowWidth){
 116   // Copy constructor
 117
 118 }
 119
 120 //______________________________________________________________________
 121 AliITSVertexerZ& AliITSVertexerZ::operator=(const AliITSVertexerZ&  vtxr ){
 122   // Assignment operator
 123
 124   this->~AliITSVertexerZ();
 125   new(this) AliITSVertexerZ(vtxr);
 126   return *this;
 127 }
 128
 129 //______________________________________________________________________
 130 AliITSVertexerZ::~AliITSVertexerZ() {
 131   // Destructor
 132   delete fZCombc;
 133 }
 134
 135 //______________________________________________________________________
 136 void AliITSVertexerZ::ConfigIterations(Int_t noiter,Float_t *ptr){
 137   // configure the iterative procedure to gain efficiency for
 138   // pp events with very low multiplicity
 139   Float_t defaults[5]={0.05,0.1,0.2,0.3,0.5};
 140   fMaxIter=noiter;
 141   if(noiter>5){
 142     Error("ConfigIterations","Maximum number of iterations is 5\n");
 143     fMaxIter=5;
 144   }
 145   for(Int_t j=0;j<5;j++)fPhiDiffIter[j]=defaults[j];
 146   if(ptr)for(Int_t j=0;j<fMaxIter;j++)fPhiDiffIter[j]=ptr[j];
 147 }
 148
 149 //______________________________________________________________________
 150 Int_t AliITSVertexerZ::GetPeakRegion(TH1F*h, Int_t &binmin, Int_t &binmax) const {
 151   // Finds a region around a peak in the Z histogram
 152   // Case of 2 peaks is treated
 153   Int_t imax=h->GetNbinsX();
 154   Float_t maxval=0;
 155   Int_t bi1=h->GetMaximumBin();
 156   Int_t bi2=0;
 157   for(Int_t i=imax;i>=1;i--){
 158     if(h->GetBinContent(i)>maxval){
 159       maxval=h->GetBinContent(i);
 160       bi2=i;
 161     }
 162   }
 163   Int_t npeaks=0;
 164
 165   if(bi1==bi2){
 166     binmin=bi1-3;
 167     binmax=bi1+3;
 168     npeaks=1;
 169   }else{
 170     TH1F *copy = new TH1F(*h);
 171     copy->SetBinContent(bi1,0.);
 172     copy->SetBinContent(bi2,0.);
 173     Int_t l1=TMath::Max(bi1-3,1);
 174     Int_t l2=TMath::Min(bi1+3,h->GetNbinsX());
 175     Float_t cont1=copy->Integral(l1,l2);
 176     Int_t ll1=TMath::Max(bi2-3,1);
 177     Int_t ll2=TMath::Min(bi2+3,h->GetNbinsX());
 178     Float_t cont2=copy->Integral(ll1,ll2);
 179     if(cont1>cont2){
 180       binmin=l1;
 181       binmax=l2;
 182       npeaks=1;
 183     }
 184     if(cont2>cont1){
 185       binmin=ll1;
 186       binmax=ll2;
 187       npeaks=1;
 188     }
 189     if(cont1==cont2){
 190       binmin=l1;
 191       binmax=ll2;
 192       if(bi2-bi1==1) npeaks=1;
 193       else npeaks=2;
 194     }
 195     delete copy;
 196   }
 197   return npeaks;
 198 }
 199 //______________________________________________________________________
 200 AliESDVertex* AliITSVertexerZ::FindVertexForCurrentEvent(Int_t evnumber){
 201   // Defines the AliESDVertex for the current event
 202   VertexZFinder(evnumber);
 203   Int_t ntrackl=0;
 204   for(Int_t iteraz=0;iteraz<fMaxIter;iteraz++){
 205     if(fCurrentVertex) ntrackl=fCurrentVertex->GetNContributors();
 206     if(!fCurrentVertex || ntrackl==0 || ntrackl==-1){
 207       Float_t diffPhiMaxOrig=fDiffPhiMax;
 208       fDiffPhiMax=GetPhiMaxIter(iteraz);
 209       VertexZFinder(evnumber);
 210       fDiffPhiMax=diffPhiMaxOrig;
 211     }
 212   }
 213   FindMultiplicity(evnumber);
 214   return fCurrentVertex;
 215 }
 216
 217 //______________________________________________________________________
 218 void AliITSVertexerZ::VertexZFinder(Int_t evnumber){
 219   // Defines the AliESDVertex for the current event
 220   fCurrentVertex = 0;
 221   AliRunLoader *rl =AliRunLoader::GetRunLoader();
 222   AliITSLoader* itsLoader = (AliITSLoader*)rl->GetLoader("ITSLoader");
 223   //  AliITSgeom* geom = itsLoader->GetITSgeom();
 224   itsLoader->LoadRecPoints();
 225   rl->GetEvent(evnumber);
 226
 227   AliITSDetTypeRec detTypeRec;
 228
 229   TTree *tR = itsLoader->TreeR();
 230   detTypeRec.SetTreeAddressR(tR);
 231   TClonesArray *itsRec  = 0;
 232   // lc1 and gc1 are local and global coordinates for layer 1
 233   Float_t lc1[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc1[ii]=0.;
 234   Float_t gc1[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc1[ii]=0.;
 235   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
 236   Float_t lc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) lc2[ii]=0.;
 237   Float_t gc2[3]; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
 238
 239   itsRec = detTypeRec.RecPoints();
 240   TBranch *branch;
 241   branch = tR->GetBranch("ITSRecPoints");
 242
 243   Int_t nrpL1 = 0;
 244   Int_t nrpL2 = 0;
 245
 246   // By default fFirstL1=0 and fLastL1=79
 247   for(Int_t module= fFirstL1; module<=fLastL1;module++){
 248     branch->GetEvent(module);
 249     nrpL1+= itsRec->GetEntries();
 250     detTypeRec.ResetRecPoints();
 251   }
 252   //By default fFirstL2=80 and fLastL2=239
 253   for(Int_t module= fFirstL2; module<=fLastL2;module++){
 254     branch->GetEvent(module);
 255     nrpL2+= itsRec->GetEntries();
 256     detTypeRec.ResetRecPoints();
 257   }
 258   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
 259     ResetHistograms();
 260     itsLoader->UnloadRecPoints();
 261     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-2);
 262     return;
 263   }
 264   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
 265   // is low
 266   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
 267   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
 268   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
 269   if(fZCombc)delete fZCombc;
 270   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
 271
 272  /* Test the ffect of mutiple scatternig on error. Negligible
 273   // Multiple scattering
 274   Float_t beta=1.,pmed=0.875; //pmed=875 MeV (for tracks with dphi<0.01 rad)
 275   Float_t beta2=beta*beta;
 276   Float_t p2=pmed*pmed;
 277   Float_t rBP=3; //Beam Pipe radius = 3cm
 278   Float_t dBP=0.08/35.3; // 800 um of Be
 279   Float_t dL1=0.01; //approx. 1% of radiation length
 280   Float_t theta2BP=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dBP);
 281   Float_t theta2L1=14.1*14.1/(beta2*p2*1e6)*TMath::Abs(dL1);
 282 */
 283   Int_t maxdim=TMath::Min(nrpL1*nrpL2,50000);  // temporary; to limit the size in PbPb
 284   TClonesArray *points = new TClonesArray("AliITSZPoint",maxdim);
 285   TClonesArray &pts = *points;
 286   Int_t nopoints =0;
 287   for(Int_t modul1= fFirstL1; modul1<=fLastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
 288     UShort_t ladder=int(modul1/4)+1;  // ladders are numbered starting from 1
 289     branch->GetEvent(modul1);
 290     Int_t nrecp1 = itsRec->GetEntries();
 291     TClonesArray *prpl1 = new TClonesArray("AliITSRecPoint",nrecp1);
 292     prpl1->SetOwner();
 293     TClonesArray &rpl1 = *prpl1;
 294     for(Int_t j=0;j<nrecp1;j++){
 295       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j);
 296       new(rpl1[j])AliITSRecPoint(*recp);
 297     }
 298     detTypeRec.ResetRecPoints();
 299     for(Int_t j1=0;j1<nrecp1;j1++){
 300       AliITSRecPoint *recp = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j1);
 301       /*
 302       lc1[0]=recp->GetDetLocalX();
 303       lc1[2]=recp->GetDetLocalZ();
 304       geom->LtoG(modul1,lc1,gc1);
 305       // Global coordinates of this recpoints
 306       */
 307       recp->GetGlobalXYZ(gc1);
 308       gc1[0]-=fNominalPos[0]; // Possible beam offset in the bending plane
 309       gc1[1]-=fNominalPos[1]; //   "               "
 310       Float_t r1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
 311       Float_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1],gc1[0]);
 312       if(phi1<0)phi1+=2*TMath::Pi();
 313       Float_t zc1=gc1[2];
 314       Float_t erz1=recp->GetSigmaZ2();
 315       for(Int_t ladl2=0 ; ladl2<fLadOnLay2*2+1;ladl2++){
 316         for(Int_t k=0;k<4;k++){
 317           Int_t ladmod=fLadders[ladder-1]+ladl2;
 318           if(ladmod>AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2)) ladmod=ladmod-AliITSgeomTGeo::GetNLadders(2);
 319           Int_t modul2=AliITSgeomTGeo::GetModuleIndex(2,ladmod,k+1);
 320           branch->GetEvent(modul2);
 321           Int_t nrecp2 = itsRec->GetEntries();
 322           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
 323             recp = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
 324             /*
 325             lc2[0]=recp->GetDetLocalX();
 326             lc2[2]=recp->GetDetLocalZ();
 327             geom->LtoG(modul2,lc2,gc2);
 328             */
 329             recp->GetGlobalXYZ(gc2);
 330             gc2[0]-=fNominalPos[0];
 331             gc2[1]-=fNominalPos[1];
 332             Float_t r2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
 333             Float_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1],gc2[0]);
 334             if(phi2<0)phi2+=2*TMath::Pi();
 335             Float_t zc2=gc2[2];
 336             Float_t erz2=recp->GetSigmaZ2();
 337
 338             Float_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1);
 339             if(diff>TMath::Pi())diff=2.*TMath::Pi()-diff;
 340             if(diff<fDiffPhiMax){
 341               //        Float_t tgth=(zc2[j]-zc1[i])/(r2-r1); // slope (used for multiple scattering)
 342               Float_t zr0=(r2*zc1-r1*zc2)/(r2-r1); //Z @ null radius
 343               Float_t ezr0q=(r2*r2*erz1+r1*r1*erz2)/(r2-r1)/(r2-r1); //error on Z @ null radius
 344          /*
 345          // Multiple scattering
 346         ezr0q+=r1*r1*(1+tgth*tgth)*theta2L1/2; // multiple scattering in layer 1
 347         ezr0q+=rBP*rBP*(1+tgth*tgth)*theta2BP/2; // multiple scattering in beam pipe
 348         */
 349               if(nopoints<maxdim) new(pts[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q);
 350               fZCombc->Fill(zr0);
 351             }
 352           }
 353           detTypeRec.ResetRecPoints();
 354         }
 355       }
 356     }
 357     delete prpl1;
 358   }
 359
 360   points->Sort();
 361
 362   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
 363   if(contents<1.){
 364     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
 365     ResetHistograms();
 366     itsLoader->UnloadRecPoints();
 367     fCurrentVertex = new AliESDVertex(0.,5.3,-1);
 368     points->Delete();
 369     delete points;
 370     return;
 371   }
 372
 373   TH1F *hc = fZCombc;
 374
 375
 376   if(hc->GetBinContent(hc->GetMaximumBin())<3)hc->Rebin(3);
 377   Int_t binmin,binmax;
 378   Int_t nPeaks=GetPeakRegion(hc,binmin,binmax);
 379   if(nPeaks==2)AliWarning("2 peaks found");
 380   Float_t zm =0.;
 381   Float_t ezm =0.;
 382   Float_t lim1 = hc->GetBinLowEdge(binmin);
 383   Float_t lim2 = hc->GetBinLowEdge(binmax)+hc->GetBinWidth(binmax);
 384
 385   if(nPeaks ==1 && (lim2-lim1)<fWindowWidth){
 386     Float_t c=(lim1+lim2)/2.;
 387     lim1=c-fWindowWidth/2.;
 388     lim2=c+fWindowWidth/2.;
 389   }
 390   Int_t niter = 0, ncontr=0;
 391   do {
 392     // symmetrization
 393     if(zm  !=0.){
 394       Float_t semilarg=TMath::Min((lim2-zm),(zm-lim1));
 395       lim1=zm - semilarg;
 396       lim2=zm + semilarg;
 397     }
 398
 399     zm=0.;
 400     ezm=0.;
 401     ncontr=0;
 402     for(Int_t i =0; i<points->GetEntriesFast(); i++){
 403       AliITSZPoint* p=(AliITSZPoint*)points->UncheckedAt(i);
 404       if(p->GetZ()>lim1 && p->GetZ()<lim2){
 405         Float_t deno = p->GetErrZ();
 406         zm+=p->GetZ()/deno;
 407         ezm+=1./deno;
 408         ncontr++;
 409       }
 410     }
 411     zm/=ezm;
 412     ezm=TMath::Sqrt(1./ezm);
 413     niter++;
 414   } while(niter<10 && TMath::Abs((zm-lim1)-(lim2-zm))>fTolerance);
 415   fCurrentVertex = new AliESDVertex(zm,ezm,ncontr);
 416   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: B");
 417   delete points;
 418   ResetHistograms();
 419   itsLoader->UnloadRecPoints();
 420   return;
 421 }
 422
 423
 424
 425 //_____________________________________________________________________
 426 void AliITSVertexerZ::ResetHistograms(){
 427   // delete TH1 data members
 428   if(fZCombc)delete fZCombc;
 429   fZCombc = 0;
 430 }
 431
 432 //______________________________________________________________________
 433 void AliITSVertexerZ::FindVertices(){
 434   // computes the vertices of the events in the range FirstEvent - LastEvent
 435   AliRunLoader *rl = AliRunLoader::GetRunLoader();
 436   AliITSLoader* itsLoader =  (AliITSLoader*) rl->GetLoader("ITSLoader");
 437   itsLoader->ReloadRecPoints();
 438   for(Int_t i=fFirstEvent;i<=fLastEvent;i++){
 439     //  cout<<"Processing event "<<i<<endl;
 440     rl->GetEvent(i);
 441     FindVertexForCurrentEvent(i);
 442     if(fCurrentVertex){
 443       WriteCurrentVertex();
 444     }
 445   }
 446 }
 447
 448 //________________________________________________________
 449 void AliITSVertexerZ::PrintStatus() const {
 450   // Print current status
 451   cout <<"=======================================================\n";
 452   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
 453   cout <<fLastL1<<endl;
 454   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
 455   cout <<fLastL2<<endl;
 456   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
 457   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
 458   cout <<"Bin sizes for coarse z histos "<<fStepCoarse<<endl;
 459   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
 460   cout <<"First event to be processed "<<fFirstEvent;
 461   cout <<"\n Last event to be processed "<<fLastEvent<<endl;
 462   if(fZCombc){
 463     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
 464   }
 465   else{
 466     cout<<"fZCombc does not exist\n";
 467   }
 468
 469   cout <<"=======================================================\n";
 470 }
 471