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