update for the NUA
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITSsimulationSDD.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-1999, 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
16 /* $Id$ */
17
18 #include <Riostream.h>
19 #include <stdlib.h>
20 #include <stdio.h>
21 #include <cstring>
22
23 #include <TCanvas.h>
24 #include <TF1.h>
25 #include <TH1.h>
26 #include <TFile.h>
27 #include <TRandom.h>
28 #include <TROOT.h>
29 #include "AliITS.h"
30 #include "AliITSMapA2.h"
31 #include "AliITSdigitSPD.h"
32 #include "AliITSetfSDD.h"
33 #include "AliITSmodule.h"
34 #include "AliITShit.h"
35 #include "AliITSpList.h"
36 #include "AliITSCalibrationSDD.h"
37 #include "AliITSresponseSDD.h"
38 #include "AliITSsimulationSDD.h"
39 #include "AliLog.h"
40 #include "AliRun.h"
41
42 using std::endl;
43 using std::cout;
44 ClassImp(AliITSsimulationSDD)
45 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
46 // Version: 0                                                         //
47 // Written by Piergiorgio Cerello                                     //
48 // November 23 1999                                                   //
49 //                                                                    //
50 // AliITSsimulationSDD is the simulation of SDDs.                     //
51 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
52
53 //______________________________________________________________________
54 AliITSsimulationSDD::AliITSsimulationSDD():
55 AliITSsimulation(),
56 fITS(0),
57 fHitMap2(0),
58 fHitSigMap2(0),
59 fHitNoiMap2(0),
60 fElectronics(0),
61 fInZR(0),
62 fInZI(0),
63 fOutZR(0),
64 fOutZI(0),
65 fAnodeFire(0),
66 fHis(0),
67 fFlag(kFALSE),
68 fCrosstalkFlag(kFALSE),
69 fDoFFT(1),
70 fNofMaps(0),
71 fMaxNofSamples(0),
72 fScaleSize(0){
73     // Default constructor
74     SetPerpendTracksFlag();
75     SetCrosstalkFlag();
76     SetDoFFT();
77 }
78
79 //______________________________________________________________________
80 AliITSsimulationSDD::AliITSsimulationSDD(AliITSDetTypeSim* dettyp):
81 AliITSsimulation(dettyp),
82 fITS(0),
83 fHitMap2(0),
84 fHitSigMap2(0),
85 fHitNoiMap2(0),
86 fElectronics(0),
87 fInZR(0),
88 fInZI(0),
89 fOutZR(0),
90 fOutZI(0),
91 fAnodeFire(0),
92 fHis(0),
93 fFlag(kFALSE),
94 fCrosstalkFlag(kFALSE),
95 fDoFFT(1),
96 fNofMaps(0),
97 fMaxNofSamples(0),
98 fScaleSize(0){
99     // Default Constructor
100   Init();
101 }
102 //______________________________________________________________________
103 void AliITSsimulationSDD::Init(){
104     // Standard Constructor
105
106     AliITSsegmentationSDD* seg = (AliITSsegmentationSDD*)GetSegmentationModel(1);
107     fScaleSize = ScaleFourier(seg);
108     SetPerpendTracksFlag();
109     SetCrosstalkFlag();
110     SetDoFFT();
111
112     AliITSSimuParam* simpar = fDetType->GetSimuParam();
113     fpList = new AliITSpList( seg->Npz(),
114                               fScaleSize*seg->Npx() );
115     fHitSigMap2 = new AliITSMapA2(seg,fScaleSize,1);
116     fHitNoiMap2 = new AliITSMapA2(seg,fScaleSize,1);
117     fHitMap2 = fHitSigMap2;
118
119     fNofMaps = seg->Npz();
120     fMaxNofSamples = seg->Npx();
121     fAnodeFire = new Bool_t [fNofMaps];
122     
123     Float_t sddWidth  = seg->Dz();
124     Float_t anodePitch = seg->Dpz(0);
125     Double_t timeStep  = (Double_t)seg->Dpx(0);
126
127     if(anodePitch*(fNofMaps/2) > sddWidth) {
128       AliWarning(Form("Too many anodes %d or too big pitch %f ",
129                 fNofMaps/2,anodePitch));
130     } // end if
131
132
133     fElectronics = new AliITSetfSDD(timeStep/fScaleSize,
134                                     simpar->GetSDDElectronics());
135
136
137     fITS       = (AliITS*)gAlice->GetModule("ITS");
138  
139     fInZR  = new Double_t [fScaleSize*fMaxNofSamples];
140     fInZI  = new Double_t [fScaleSize*fMaxNofSamples];
141     fOutZR = new Double_t [fScaleSize*fMaxNofSamples];
142     fOutZI = new Double_t [fScaleSize*fMaxNofSamples];  
143 }
144 //______________________________________________________________________
145 AliITSsimulationSDD::~AliITSsimulationSDD() { 
146     // destructor
147
148     //    delete fpList;
149     delete fHitSigMap2;
150     delete fHitNoiMap2;
151     delete fElectronics;
152
153     fITS = 0;
154
155     if (fHis) {
156         fHis->Delete(); 
157         delete fHis;     
158     } // end if fHis
159     if(fInZR)  delete [] fInZR;
160     if(fInZI)  delete [] fInZI;        
161     if(fOutZR) delete [] fOutZR;
162     if(fOutZI) delete [] fOutZI;
163     if(fAnodeFire) delete [] fAnodeFire;
164 }
165 //______________________________________________________________________
166 void AliITSsimulationSDD::InitSimulationModule( Int_t module, Int_t event ) {
167     // create maps to build the lists of tracks for each summable digit
168     fModule = module;
169     fEvent  = event;
170     ClearMaps();
171     memset(fAnodeFire,0,sizeof(Bool_t)*fNofMaps);    
172 }
173 //______________________________________________________________________
174 void AliITSsimulationSDD::ClearMaps() {
175     // clear maps
176     fpList->ClearMap();
177     fHitSigMap2->ClearMap();
178     fHitNoiMap2->ClearMap();
179 }
180 //______________________________________________________________________
181 void AliITSsimulationSDD::FastFourierTransform(Double_t *real,
182                           Double_t *imag,Int_t direction) {
183     // Do a Fast Fourier Transform
184
185     Int_t samples = fElectronics->GetSamples();
186     Int_t l = (Int_t) ((log((Float_t) samples)/log(2.))+0.5);
187     Int_t m1 = samples;
188     Int_t m  = samples/2;
189     Int_t m2 = samples/m1;
190     Int_t i,j,k;
191     for(i=1; i<=l; i++) {
192         for(j=0; j<samples; j += m1) {
193             Int_t p = 0;
194             for(k=j; k<= j+m-1; k++) {
195                 Double_t wsr = fElectronics->GetWeightReal(p);
196                 Double_t wsi = fElectronics->GetWeightImag(p);
197                 if(direction == -1) wsi = -wsi;
198                 Double_t xr = *(real+k+m);
199                 Double_t xi = *(imag+k+m);
200                 *(real+k+m) = wsr*(*(real+k)-xr) - wsi*(*(imag+k)-xi);
201                 *(imag+k+m) = wsr*(*(imag+k)-xi) + wsi*(*(real+k)-xr);
202                 *(real+k) += xr;
203                 *(imag+k) += xi;
204                 p += m2;
205             } // end for k
206         } // end for j
207         m1 = m;
208         m /= 2;
209         m2 += m2;
210     } // end for i
211     for(j=0; j<samples; j++) {
212         Int_t j1 = j;
213         Int_t p = 0;
214         Int_t i1;
215         for(i1=1; i1<=l; i1++) {
216             Int_t j2 = j1;
217             j1 /= 2;
218             p = p + p + j2 - j1 - j1;
219         } // end for i1
220         if(p >= j) {
221             Double_t xr = *(real+j);
222             Double_t xi = *(imag+j);
223             *(real+j) = *(real+p);
224             *(imag+j) = *(imag+p);
225             *(real+p) = xr;
226             *(imag+p) = xi;
227         } // end if p>=j
228     } // end for j
229     if(direction == -1) {
230         for(i=0; i<samples; i++) {
231             *(real+i) /= samples;
232             *(imag+i) /= samples;
233         } // end for i
234     } // end if direction == -1
235     return;
236 }
237
238 //______________________________________________________________________
239 void AliITSsimulationSDD::SDigitiseModule(AliITSmodule *mod,Int_t md,Int_t ev){
240     // digitize module using the "slow" detector simulator creating
241     // summable digits.
242
243     TObjArray *fHits = mod->GetHits();
244     Int_t nhits      = fHits->GetEntriesFast();
245     if( !nhits ) return;
246
247     InitSimulationModule( md, ev );
248     HitsToAnalogDigits( mod );  // fills fHitMap2 which is = fHitSigmap2
249     ChargeToSignal( fModule,kFALSE,kTRUE ); // - Process signal adding gain without adding noise
250     fHitMap2 = fHitNoiMap2;   // - Swap to noise map
251     ChargeToSignal( fModule,kTRUE,kFALSE );  // - Process only noise
252     fHitMap2 = fHitSigMap2;   // - Return to signal map
253     WriteSDigits();
254     ClearMaps();
255 }
256 //______________________________________________________________________
257 Bool_t AliITSsimulationSDD::AddSDigitsToModule(TClonesArray *pItemArray,
258                                                Int_t mask ) {
259     // Add Summable digits to module maps.
260     AliITSSimuParam* simpar = fDetType->GetSimuParam();
261     Int_t    nItems = pItemArray->GetEntries();
262     Double_t maxadc = simpar->GetSDDMaxAdc();
263     Bool_t sig = kFALSE;
264     
265     // cout << "Adding "<< nItems <<" SDigits to module " << fModule << endl;
266     for( Int_t i=0; i<nItems; i++ ) {
267         AliITSpListItem * pItem = (AliITSpListItem *)(pItemArray->At( i ));
268         if( pItem->GetModule() != fModule ) {
269             Error( "AliITSsimulationSDD","Error reading, SDigits module "
270                    "%d != current module %d: exit",
271                    pItem->GetModule(), fModule );
272             return sig;
273         } // end if
274
275         if(pItem->GetSignal()>0.0 ) sig = kTRUE;
276         
277         fpList->AddItemTo( mask, pItem ); // Add SignalAfterElect + noise
278         AliITSpListItem * pItem2 = fpList->GetpListItem( pItem->GetIndex() );
279         Double_t sigAE = pItem2->GetSignalAfterElect();
280         if( sigAE >= maxadc ) sigAE = maxadc-1; // avoid overflow signal
281         Int_t ia;
282         Int_t it;
283         fpList->GetMapIndex( pItem->GetIndex(), ia, it );
284         fHitMap2->SetHit( ia, it, sigAE );
285         fAnodeFire[ia] = kTRUE;
286     }
287     return sig;
288 }
289 //______________________________________________________________________
290 void AliITSsimulationSDD::FinishSDigitiseModule() {
291     // digitize module using the "slow" detector simulator from
292     // the sum of summable digits.
293     FinishDigits() ;
294     ClearMaps();
295 }
296 //______________________________________________________________________
297 void AliITSsimulationSDD::DigitiseModule(AliITSmodule *mod,Int_t md,Int_t ev){
298     // create maps to build the lists of tracks for each digit
299
300     TObjArray *fHits = mod->GetHits();
301     Int_t nhits      = fHits->GetEntriesFast();
302
303     InitSimulationModule( md, ev );
304     if( !nhits ) return;
305         
306     HitsToAnalogDigits( mod );
307     ChargeToSignal( fModule,kTRUE,kTRUE );  // process signal + noise
308
309     for( Int_t i=0; i<fNofMaps; i++ ) {
310         for( Int_t j=0; j<fMaxNofSamples; j++ ) {
311             Int_t jdx = j*fScaleSize;
312             Int_t index = fpList->GetHitIndex( i, j );
313             AliITSpListItem pItemTmp2( fModule, index, 0. );
314             // put the fScaleSize analog digits in only one
315             for( Int_t ik=0; ik<fScaleSize; ik++ ) {
316                 AliITSpListItem *pItemTmp = fpList->GetpListItem( i, jdx+ik );
317                 if( pItemTmp == 0 ) continue;
318                 pItemTmp2.Add( pItemTmp );
319             }
320             fpList->DeleteHit( i, j );
321             fpList->AddItemTo( 0, &pItemTmp2 );
322         }
323     }
324     FinishDigits();
325     ClearMaps();
326 }
327 //______________________________________________________________________
328 void AliITSsimulationSDD::FinishDigits() {
329     // introduce the electronics effects and do zero-suppression if required
330
331     if( fCrosstalkFlag ) ApplyCrosstalk(fModule);
332
333     AliITSCalibrationSDD* res = (AliITSCalibrationSDD*)GetCalibrationModel(fModule);
334     Bool_t isZeroSupp = res->GetZeroSupp();
335     if (isZeroSupp) Compress2D();
336     else StoreAllDigits();
337 }
338 //______________________________________________________________________
339 void AliITSsimulationSDD::HitsToAnalogDigits( AliITSmodule *mod ) {
340     // create maps to build the lists of tracks for each digit
341   AliITSsegmentationSDD* seg = (AliITSsegmentationSDD*)GetSegmentationModel(1);
342   AliITSCalibrationSDD* res = (AliITSCalibrationSDD*)GetCalibrationModel(fModule);
343   AliITSSimuParam* simpar = fDetType->GetSimuParam();
344   TObjArray *hits     = mod->GetHits();
345   Int_t      nhits    = hits->GetEntriesFast();
346
347   //    Int_t      arg[6]   = {0,0,0,0,0,0};
348   Int_t     nofAnodes  = fNofMaps/2;
349   Double_t  sddLength  = seg->Dx();
350   Double_t  anodePitch = seg->Dpz(0);
351   Double_t  timeStep   = seg->Dpx(0);
352   Double_t  driftSpeed ;  // drift velocity (anode dependent)
353   Double_t  nanoampToADC       = simpar->GetSDDMaxAdc()/simpar->GetSDDDynamicRange(); //   maxadc/topValue;
354   Double_t  cHloss     = simpar->GetSDDChargeLoss();
355   Float_t   dfCoeff, s1; 
356   simpar->GetSDDDiffCoeff(dfCoeff,s1); // Signal 2d Shape
357   Double_t  eVpairs    = simpar->GetGeVToCharge()*1.0E9; // 3.6 eV by def.
358   Double_t  nsigma     = simpar->GetNSigmaIntegration(); //
359   Int_t     nlookups   = simpar->GetGausNLookUp();       //
360   Float_t   jitter     = simpar->GetSDDJitterError(); // 
361   Float_t   mapsmear   = simpar->GetSDDCorrMapPrecision(); // 
362   Float_t   trigDelay  = simpar->GetSDDTrigDelay(); // compensation for MC time zero
363   if(res->IsAMAt20MHz()) trigDelay+=12.5; // compensation for discretization step
364
365   Float_t   timeZero=fDetType->GetResponseSDD()->GetTimeZero(fModule);
366   Float_t   adcscale   = fDetType->GetResponseSDD()->GetADCtokeV(fModule);
367   adcscale/=simpar->GetSDDkeVtoADC();
368
369   // Piergiorgio's part (apart for few variables which I made float
370   // when i thought that can be done
371   // Fill detector maps with GEANT hits
372   // loop over hits in the module
373   
374   const Float_t kconv = 1.0e+6;  // GeV->KeV
375   Int_t     itrack      = 0;
376   Int_t     iWing;       // which detector wing/side.
377   Int_t     ii,kk,ka,kt; // loop indexs
378   Int_t     ia,it,index; // sub-pixel integration indexies
379   Int_t     iAnode;      // anode number.
380   Int_t     timeSample;  // time buckett.
381   Int_t     anodeWindow; // anode direction charge integration width
382   Int_t     timeWindow;  // time direction charge integration width
383   Int_t     jamin,jamax; // anode charge integration window
384   Int_t     jtmin,jtmax; // time charge integration window
385   Int_t     nsplitAn;    // the number of splits in anode and time windows
386   Int_t     nsplitTb;    // the number of splits in anode and time windows
387   Int_t     nOfSplits;   // number of times track length is split into
388   Float_t   nOfSplitsF;  // Floating point version of nOfSplits.
389   Float_t   kkF;         // Floating point version of loop index kk.
390   Double_t  pathInSDD; // Track length in SDD.
391   Double_t  drPath; // average position of track in detector. in microns
392   Double_t  drTime; // Drift time
393   Double_t  avDrft;  // x position of path length segment in cm.
394   Double_t  avAnode; // Anode for path length segment in Anode number (float)
395   Double_t  zAnode;  // Floating point anode number.
396   Double_t  driftPath; // avDrft in microns.
397   Double_t  width;     // width of signal at anodes.
398   Double_t  depEnergy; // Energy deposited in this GEANT step.
399   Double_t  xL[3],dxL[3]; // local hit coordinates and diff.
400   Double_t  sigA; // sigma of signal at anode.
401   Double_t  sigT; // sigma in time/drift direction for track segment
402   Double_t  aStep,aConst; // sub-pixel size and offset anode
403   Double_t  tStep,tConst; // sub-pixel size and offset time
404   Double_t  amplitude; // signal amplitude for track segment in nanoAmpere
405   Double_t  chargeloss; // charge loss for track segment.
406   Double_t  anodeAmplitude; // signal amplitude in anode direction
407   Double_t  aExpo;          // exponent of Gaussian anode direction
408   Double_t  timeAmplitude;  // signal amplitude in time direction
409   Double_t  tExpo;          // exponent of Gaussian time direction
410   Double_t  tof;            // Time of flight in ns of this step.    
411   
412   for(ii=0; ii<nhits; ii++) {
413     if(!mod->LineSegmentL(ii,xL[0],dxL[0],xL[1],dxL[1],xL[2],dxL[2],
414                           depEnergy,itrack)) continue;
415     Float_t xloc=xL[0];
416     if(xloc>0) iWing=0; // left side, carlos channel 0
417     else iWing=1; // right side
418     
419     Float_t zloc=xL[2]+0.5*dxL[2];
420     zAnode=seg->GetAnodeFromLocal(xloc,zloc); // anode number in the range 0.-511.
421     driftSpeed = res->GetDriftSpeedAtAnode(zAnode);
422     driftSpeed+= fDetType->GetResponseSDD()->GetDeltaVDrift(fModule,zAnode>255);
423
424     if(timeStep*fMaxNofSamples < sddLength/driftSpeed) {
425       AliWarning("Time Interval > Allowed Time Interval");
426     }
427     depEnergy  *= kconv;
428     if (!depEnergy) {
429       AliDebug(1,
430                Form("fTrack = %d hit=%d module=%d This particle has passed without losing energy!",
431                     itrack,ii,mod->GetIndex()));
432       continue;
433       // continue if the particle did not lose energy
434       // passing through detector
435     } // end if !depEnergy
436      
437     tof=0.;
438     AliITShit* h=(AliITShit*)hits->At(ii);
439     if(h){ 
440       tof=h->GetTOF()*1E9; 
441       AliDebug(1,Form("TOF for hit %d on mod %d (particle %d)=%g",ii,fModule,h->Track(),tof));
442     }
443
444     Float_t corrx=0, corrz=0;
445     res->GetShiftsForSimulation(xL[2],xL[0],corrz,corrx,seg);
446     xL[2]-=corrz;
447     xL[0]-=corrx;
448     xL[0] += 0.0001*gRandom->Gaus( 0, mapsmear); //
449     xL[0] += 0.0001*gRandom->Gaus( 0, jitter ); //
450
451     pathInSDD = TMath::Sqrt(dxL[0]*dxL[0]+dxL[1]*dxL[1]+dxL[2]*dxL[2]);
452     
453     if (fFlag && pathInSDD) { depEnergy *= (0.03/pathInSDD); }
454     drPath = TMath::Abs(10000.*(dxL[0]+2.*xL[0])*0.5);
455     drPath = sddLength-drPath;
456     if(drPath < 0) {
457       AliInfo( // this should be fixed at geometry level
458                Form("negative drift path drPath=%e sddLength=%e dxL[0]=%e xL[0]=%e",
459                     drPath,sddLength,dxL[0],xL[0]));
460       continue;
461     } // end if drPath < 0
462     
463     // Compute number of segments to brake step path into
464     drTime = drPath/driftSpeed;  //   Drift Time
465     sigA   = TMath::Sqrt(2.*dfCoeff*drTime+s1*s1);// Sigma along the anodes
466     // calcuate the number of time the path length should be split into.
467     nOfSplits = (Int_t) (1. + 10000.*pathInSDD/sigA);
468     if(fFlag) nOfSplits = 1;
469     
470     // loop over path segments, init. some variables.
471     depEnergy /= nOfSplits;
472     nOfSplitsF = (Float_t) nOfSplits;
473     Float_t theAverage=0.,theSteps=0.;
474     for(kk=0;kk<nOfSplits;kk++) { // loop over path segments
475       kkF       = (Float_t) kk + 0.5;
476       avDrft    = xL[0]+dxL[0]*kkF/nOfSplitsF;
477       avAnode   = xL[2]+dxL[2]*kkF/nOfSplitsF;
478       theSteps+=1.;
479       theAverage+=avAnode;
480       zAnode = seg->GetAnodeFromLocal(avDrft,avAnode);
481       driftSpeed = res->GetDriftSpeedAtAnode(zAnode);   
482       driftSpeed+= fDetType->GetResponseSDD()->GetDeltaVDrift(fModule,zAnode>255);
483       driftPath = TMath::Abs(10000.*avDrft);
484       driftPath = sddLength-driftPath;
485       if(driftPath < 0) {
486         AliDebug(1, // this should be fixed at geometry level
487                  Form("negative drift path driftPath=%e sddLength=%e avDrft=%e dxL[0]=%e xL[0]=%e",
488                       driftPath,sddLength,avDrft,dxL[0],xL[0]));
489         continue;
490       } // end if driftPath < 0
491       drTime     = driftPath/driftSpeed; // drift time for segment.
492       // Sigma along the anodes for track segment.
493       sigA       = TMath::Sqrt(2.*dfCoeff*drTime+s1*s1);
494       sigT       = sigA/driftSpeed;
495
496       drTime+=tof; // take into account Time Of Flight from production point
497       drTime-=trigDelay;
498       drTime+=timeZero;
499       timeSample = (Int_t) (fScaleSize*drTime/timeStep + 1.001); // time bin in range 1-256 !!!
500       if(zAnode>nofAnodes) zAnode-=nofAnodes;  // to have the anode number between 0. and 256.
501       iAnode = (Int_t) (1.001+zAnode); // iAnode in range 1-256 !!!!
502       
503         // Peak amplitude in nanoAmpere
504       amplitude  = fScaleSize*160.*depEnergy/
505         (timeStep*eVpairs*2.*acos(-1.));
506       chargeloss = 1.-cHloss*driftPath/1000.;
507       amplitude *= chargeloss;
508       amplitude *= adcscale;
509       width  = 2.*nsigma/(nlookups-1);
510       // Spread the charge 
511       nsplitAn = 4; 
512       nsplitTb=4;
513       aStep  = anodePitch/(nsplitAn*sigA);
514       aConst = zAnode*anodePitch/sigA;
515       tStep  = timeStep/(nsplitTb*fScaleSize*sigT);
516       tConst = drTime/sigT;
517       // Define SDD window corresponding to the hit
518       anodeWindow = (Int_t)(nsigma*sigA/anodePitch+1);
519       timeWindow  = (Int_t) (fScaleSize*nsigma*sigT/timeStep+1.);
520       jamin = (iAnode - anodeWindow - 2)*nsplitAn+1;
521       if(jamin <= 0) jamin = 1;
522       if(jamin > nofAnodes*nsplitAn){ 
523         AliDebug(1,Form("Energy deposition completely outside anode acceptance: anode min=%d",jamin));
524         continue;
525       }
526       jamax = (iAnode + anodeWindow + 2)*nsplitAn;
527       if(jamax > nofAnodes*nsplitAn) jamax = nofAnodes*nsplitAn;
528       if(jamax <=0){ 
529         AliDebug(1,Form("Energy deposition completely outside anode acceptance: anode max=%d",jamax));
530         continue;
531       }
532       jtmin = (Int_t)(timeSample-timeWindow-2)*nsplitTb+1;
533       if(jtmin <= 0) jtmin = 1;
534       if(jtmin > fScaleSize*fMaxNofSamples*nsplitTb){ 
535         AliDebug(1,Form("Energy deposition completely outside time acceptance: time sample min=%d  tof=%f",jtmin,tof));
536         continue; 
537       }
538       jtmax = (Int_t)(timeSample+timeWindow+2)*nsplitTb;
539       if(jtmax > fScaleSize*fMaxNofSamples*nsplitTb) jtmax = fScaleSize*fMaxNofSamples*nsplitTb;
540       if(jtmax <= 0){
541         AliDebug(1,Form("Energy deposition completely outside time acceptance: time sample max=%d  tof=%f",jtmax,tof));
542         continue; 
543       }
544
545       // Spread the charge in the anode-time window
546       for(ka=jamin; ka <=jamax; ka++) {   
547         ia = (ka-1)/nsplitAn + 1;
548         if(ia <= 0) ia=1; 
549         if(ia > nofAnodes) ia = nofAnodes;
550         aExpo     = (aStep*(ka-0.5)-aConst);
551         if(TMath::Abs(aExpo) > nsigma)  anodeAmplitude = 0.;
552         else {
553           Int_t theBin = (Int_t) ((aExpo+nsigma)/width+0.5);
554           anodeAmplitude = amplitude*simpar->GetGausLookUp(theBin);
555         }
556         // index starts from 0
557         index = iWing*nofAnodes+ia-1;
558         if(anodeAmplitude){
559           for(kt=jtmin; kt<=jtmax; kt++) {
560             it = (kt-1)/nsplitTb+1;  // it starts from 1
561             if(it<=0) it=1;
562             if(it>fScaleSize*fMaxNofSamples)
563               it = fScaleSize*fMaxNofSamples;
564             tExpo    = (tStep*(kt-0.5)-tConst);
565             if(TMath::Abs(tExpo) > nsigma) timeAmplitude = 0.;
566             else {
567               Int_t theBin = (Int_t) ((tExpo+nsigma)/width+0.5);
568               timeAmplitude = anodeAmplitude*simpar->GetGausLookUp(theBin)*aStep*tStep;
569             }
570             timeAmplitude *= nanoampToADC;
571             //         ListOfFiredCells(arg,timeAmplitude,alst,padr);
572             Double_t charge = timeAmplitude;
573             charge += fHitMap2->GetSignal(index,it-1);
574             fHitMap2->SetHit(index, it-1, charge);
575             fpList->AddSignal(index,it-1,itrack,ii-1,
576                               mod->GetIndex(),timeAmplitude);
577             fAnodeFire[index] = kTRUE;
578           }  // end loop over time in window               
579         } // end if anodeAmplitude 
580       } // loop over anodes in window
581     } // end loop over "sub-hits"
582   } // end loop over hits
583 }
584
585 //____________________________________________
586 void AliITSsimulationSDD::AddDigit( Int_t i, Int_t j, Int_t signalc, Int_t signale) {
587   // Adds a Digit.
588   Int_t size = AliITSdigit::GetNTracks();
589
590   Int_t digits[3];
591   Int_t * tracks = new Int_t[size];
592   Int_t * hits = new Int_t[size];
593   Float_t phys;
594   Float_t * charges = new Float_t[size];
595
596   digits[0] = i;
597   digits[1] = j;
598   digits[2] = signalc;
599
600   AliITSpListItem *pItem = fpList->GetpListItem( i, j );
601   if( pItem == 0 ) {
602     phys = 0.0;
603     for( Int_t l=0; l<size; l++ ) {
604       tracks[l]  = 0;
605       hits[l]    = 0;
606       charges[l] = 0.0;
607     }
608   } else {
609     Int_t idtrack =  pItem->GetTrack( 0 );
610     if( idtrack >= 0 ) phys = pItem->GetSignal();  
611     else phys = 0.0;
612
613     for( Int_t l=0; l<size; l++ ) if(l<pItem->GetMaxKept()) {
614       tracks[l]  = pItem->GetTrack( l );
615       hits[l]    = pItem->GetHit( l );
616       charges[l] = pItem->GetSignal( l );
617     }else{
618       tracks[l]  = -3;
619       hits[l]    = -1;
620       charges[l] = 0.0;
621     }// end for if
622   }
623
624   fITS->AddSimDigit( 1, phys, digits, tracks, hits, charges, signale ); 
625   delete [] tracks;
626   delete [] hits;
627   delete [] charges;
628 }
629 //______________________________________________________________________
630 void AliITSsimulationSDD::ChargeToSignal(Int_t mod,Bool_t bAddNoise, Bool_t bAddGain) {
631   // add baseline, noise, gain, electronics and ADC saturation effects
632   // apply dead channels
633
634   AliITSCalibrationSDD* res = (AliITSCalibrationSDD*)GetCalibrationModel(mod);
635   Double_t baseline=0; 
636   Double_t noise=0; 
637   Double_t gain=0; 
638   Float_t contrib=0;
639   Int_t i,k,kk;
640   AliITSSimuParam* simpar = fDetType->GetSimuParam();
641   Float_t maxadc = simpar->GetSDDMaxAdc();    
642   Int_t nGroup=fScaleSize;
643   if(res->IsAMAt20MHz()){
644     nGroup=fScaleSize/2;
645   }
646
647   for (i=0;i<fNofMaps;i++) {
648     if( !fAnodeFire[i] ) continue;
649     baseline = res->GetBaseline(i);
650     noise = res->GetNoise(i);
651     gain = res->GetChannelGain(i)/fDetType->GetAverageGainSDD();
652     if(res->IsBad()) gain=0.;
653     if( res->IsChipBad(res->GetChip(i)) )gain=0.;
654     for(k=0; k<fScaleSize*fMaxNofSamples; k++) {
655       fInZR[k]  = fHitMap2->GetSignal(i,k);
656       if(bAddGain) fInZR[k]*=gain;
657       if( bAddNoise ) {
658         contrib   = (baseline + noise*gRandom->Gaus());
659         fInZR[k] += contrib;
660       }
661       fInZI[k]  = 0.;
662     } // end for k
663     if(!fDoFFT) {      
664       for(k=0; k<fMaxNofSamples; k++) {
665         Double_t newcont = 0.;
666         Double_t maxcont = 0.;
667         for(kk=0;kk<fScaleSize;kk++) {
668           newcont = fInZR[fScaleSize*k+kk];
669           if(newcont > maxcont) maxcont = newcont;
670         } // end for kk
671         newcont = maxcont;
672         if (newcont >= maxadc) newcont = maxadc -1;
673         if(newcont >= baseline){
674           Warning("","newcont=%f>=baseline=%f",newcont,baseline);
675         } // end if
676           // back to analog: ?
677         fHitMap2->SetHit(i,k,newcont);
678       }  // end for k
679     }else{
680       FastFourierTransform(&fInZR[0],&fInZI[0],1);
681       for(k=0; k<fScaleSize*fMaxNofSamples; k++) {
682         Double_t rw = fElectronics->GetTraFunReal(k);
683         Double_t iw = fElectronics->GetTraFunImag(k);
684         fOutZR[k]   = fInZR[k]*rw - fInZI[k]*iw;
685         fOutZI[k]   = fInZR[k]*iw + fInZI[k]*rw;
686       } // end for k
687       FastFourierTransform(&fOutZR[0],&fOutZI[0],-1);
688       for(k=0; k<fMaxNofSamples; k++) {
689         Double_t newcont1 = 0.;
690         Double_t maxcont1 = 0.;
691         for(kk=0;kk<nGroup;kk++) {
692           newcont1 = fOutZR[fScaleSize*k+kk];
693           if(newcont1 > maxcont1) maxcont1 = newcont1;
694         } // end for kk
695         newcont1 = maxcont1;
696         if (newcont1 >= maxadc) newcont1 = maxadc -1;
697         fHitMap2->SetHit(i,k,newcont1);
698       } // end for k
699     }
700   } // end for i loop over anodes
701   return;
702 }
703
704 //______________________________________________________________________
705 void AliITSsimulationSDD::ApplyCrosstalk(Int_t mod) {
706     // function add the crosstalk effect to signal
707     // temporal function, should be checked...!!!
708   
709     // create and inizialice crosstalk map
710     Float_t* ctk = new Float_t[fNofMaps*fMaxNofSamples+1];
711     memset( ctk, 0, sizeof(Float_t)*(fNofMaps*fMaxNofSamples+1) );
712     AliITSCalibrationSDD* calibr = (AliITSCalibrationSDD*)GetCalibrationModel(mod);
713     for( Int_t z=0; z<fNofMaps; z++ ) {
714       Double_t baseline = calibr->GetBaseline(z);
715         Bool_t on = kFALSE;
716         Int_t tstart = 0;
717         Int_t tstop = 0;
718         Int_t nTsteps = 0;
719         
720         for( Int_t l=0; l<fMaxNofSamples; l++ ) {
721             Float_t fadc = (Float_t)fHitMap2->GetSignal( z, l );
722             if( fadc > baseline ) {
723                 if( on == kFALSE && l<fMaxNofSamples-4 ) {
724                     Float_t fadc1 = (Float_t)fHitMap2->GetSignal( z, l+1 );
725                     if( fadc1 < fadc ) continue;
726                     on = kTRUE;
727                     nTsteps = 0;
728                     tstart = l;
729                 }
730                 nTsteps++;
731             }
732             else { // end fadc > baseline
733                 if( on == kTRUE ) {        
734                     if( nTsteps > 2 ) {
735                         tstop = l;
736                         // make smooth derivative
737                         Float_t* dev = new Float_t[fMaxNofSamples+1];
738                         memset( dev, 0, sizeof(Float_t)*(fMaxNofSamples+1) );
739                         for( Int_t i=tstart; i<tstop; i++ ) {   
740                             if( i > 2 && i < fMaxNofSamples-2 )
741                                 dev[i] = -0.2*fHitMap2->GetSignal( z,i-2 ) 
742                                     -0.1*fHitMap2->GetSignal( z,i-1 ) 
743                                     +0.1*fHitMap2->GetSignal( z,i+1 ) 
744                                     +0.2*fHitMap2->GetSignal( z,i+2 );
745                         }
746                         
747                         // add crosstalk contribution to neibourg anodes  
748                         for( Int_t i=tstart; i<tstop; i++ ) {
749                             Int_t anode = z - 1;
750                             Int_t i1 = (Int_t)((i-tstart)*.61+tstart+0.5); // 
751                             Float_t ctktmp =  -dev[i1] * 0.25;
752                             if( anode > 0 ) {
753                                 ctk[anode*fMaxNofSamples+i] += ctktmp;
754                             }
755                             anode = z + 1;
756                             if( anode < fNofMaps ) {
757                                 ctk[anode*fMaxNofSamples+i] += ctktmp;
758                             }
759                         }
760                         delete [] dev;
761                         
762                     } // if( nTsteps > 2 )
763                     on = kFALSE;
764                 }  // if( on == kTRUE )
765             }  // else
766         }
767     }
768     
769     for( Int_t a=0; a<fNofMaps; a++ )
770         for( Int_t t=0; t<fMaxNofSamples; t++ ) {     
771             Float_t signal = fHitMap2->GetSignal(a,t)+ctk[a*fMaxNofSamples+t];
772             fHitMap2->SetHit( a, t, signal );
773         }
774
775     delete [] ctk;
776 }
777
778 //______________________________________________________________________
779 Int_t AliITSsimulationSDD::Convert10to8(Int_t signal) const {
780     // To the 10 to 8 bit lossive compression.
781     // code from Davide C. and Albert W.
782
783     if (signal < 128)  return signal;
784     if (signal < 256)  return (128+((signal-128)>>1));
785     if (signal < 512)  return (192+((signal-256)>>3));
786     if (signal < 1024) return (224+((signal-512)>>4));
787     return 0;
788 }
789 //______________________________________________________________________
790 Int_t AliITSsimulationSDD::Convert8to10(Int_t signal) const {
791   // Decompression from 8 to 10 bit
792
793   if (signal < 0 || signal > 255) {
794     AliWarning(Form("Signal value %d out of range",signal));
795     return 0;
796   } // end if signal <0 || signal >255
797
798   if (signal < 128) return signal;
799   if (signal < 192) {
800     if (TMath::Odd(signal)) return (128+((signal-128)<<1));
801     else  return (128+((signal-128)<<1)+1);
802   } // end if signal < 192
803   if (signal < 224) {
804     if (TMath::Odd(signal)) return (256+((signal-192)<<3)+3);
805     else  return (256+((signal-192)<<3)+4);
806   } // end if signal < 224
807   if (TMath::Odd(signal)) return (512+((signal-224)<<4)+7);
808   return (512+((signal-224)<<4)+8);
809 }
810 //______________________________________________________________________
811 void AliITSsimulationSDD::Compress2D(){
812   // 2D zero-suppression algorithm as described in ALICE-INT-1999-28 V10
813   AliITSCalibrationSDD* res = (AliITSCalibrationSDD*)GetCalibrationModel(fModule);  
814   for (Int_t iWing=0; iWing<2; iWing++) {
815     Int_t tL=res->GetZSLowThreshold(iWing);
816     Int_t tH=res->GetZSHighThreshold(iWing);
817     for (Int_t i=0; i<fNofMaps/2; i++) {  
818       Int_t ian=i+iWing*fNofMaps/2;
819       if( !fAnodeFire[ian] ) continue;
820       for (Int_t itb=0; itb<fMaxNofSamples; itb++) {
821         Int_t nLow=0, nHigh=0;      
822         Float_t cC=fHitMap2->GetSignal(ian,itb);
823         if(cC<=tL) continue;
824         nLow++; // cC is greater than tL
825         if(cC>tH) nHigh++;
826         //                     N
827         // Get "quintuple":   WCE
828         //                     S
829         Float_t wW=0.;
830         if(itb>0) wW=fHitMap2->GetSignal(ian,itb-1);
831         if(wW>tL) nLow++;
832         if(wW>tH) nHigh++;
833         Float_t eE=0.;
834         if(itb<fMaxNofSamples-1) eE=fHitMap2->GetSignal(ian,itb+1);
835         if(eE>tL) nLow++;
836         if(eE>tH) nHigh++;
837         Float_t nN=0.;
838         if(i<(fNofMaps/2-1)) nN=fHitMap2->GetSignal(ian+1,itb);
839         if(nN>tL) nLow++;
840         if(nN>tH) nHigh++;
841         Float_t sS=0.;
842         if(i>0) sS=fHitMap2->GetSignal(ian-1,itb);
843         if(sS>tL) nLow++;
844         if(sS>tH) nHigh++;
845         
846         if(nLow>=2 && nHigh>=1){
847           Int_t signal=(Int_t)cC;
848           Int_t signalc = Convert10to8(signal);
849           Int_t signale = Convert8to10(signalc);
850           signalc-=tL; // subtract low threshold after 10 to 8 bit compression
851           if(signalc>=4) AddDigit(ian,itb,signalc,signale);  // store C 
852         }
853       }
854     }
855   }
856 }
857
858
859 //______________________________________________________________________
860 void AliITSsimulationSDD::StoreAllDigits(){
861   // store digits for non-zero-suppressed data
862   for (Int_t ian=0; ian<fNofMaps; ian++) {
863     for (Int_t itb=0; itb<fMaxNofSamples; itb++){
864       Int_t signal=(Int_t)(fHitMap2->GetSignal(ian,itb));
865       Int_t signalc = Convert10to8(signal);
866       Int_t signale = Convert8to10(signalc);
867       AddDigit(ian,itb,signalc,signale);  
868     } 
869   }
870
871 //______________________________________________________________________
872 void AliITSsimulationSDD::CreateHistograms(Int_t scale){
873   // Creates histograms of maps for debugging
874   Int_t i;
875   
876   fHis=new TObjArray(fNofMaps);
877   for (i=0;i<fNofMaps;i++) {
878     TString sddName;
879     sddName.Form("sdd_%d",i+1);
880     fHis->AddAt(new TH1F(sddName.Data(),"SDD maps",scale*fMaxNofSamples,
881                          0.,(Float_t) scale*fMaxNofSamples), i);
882   } // end for i
883 }
884 //______________________________________________________________________
885 void AliITSsimulationSDD::FillHistograms(){
886     // fill 1D histograms from map
887
888     if (!fHis) return;
889
890     for( Int_t i=0; i<fNofMaps; i++) {
891         TH1F *hist =(TH1F *)fHis->UncheckedAt(i);
892         Int_t nsamples = hist->GetNbinsX();
893         for( Int_t j=0; j<nsamples; j++) {
894             Double_t signal=fHitMap2->GetSignal(i,j);
895             hist->Fill((Float_t)j,signal);
896         } // end for j
897     } // end for i
898 }
899 //______________________________________________________________________
900 void AliITSsimulationSDD::ResetHistograms(){
901     // Reset histograms for this detector
902     Int_t i;
903
904     for (i=0;i<fNofMaps;i++ ) {
905         if (fHis->At(i))    ((TH1F*)fHis->At(i))->Reset();
906     } // end for i
907 }
908 //______________________________________________________________________
909 TH1F *AliITSsimulationSDD::GetAnode(Int_t wing, Int_t anode) { 
910     // Fills a histogram from a give anode.  
911
912     if (!fHis) return 0;
913
914     if(wing <=0 || wing > 2) {
915         Warning("GetAnode","Wrong wing number: %d",wing);
916         return NULL;
917     } // end if wing <=0 || wing >2
918     if(anode <=0 || anode > fNofMaps/2) {
919         Warning("GetAnode","Wrong anode number: %d",anode);
920         return NULL;
921     } // end if ampde <=0 || andoe > fNofMaps/2
922
923     Int_t index = (wing-1)*fNofMaps/2 + anode-1;
924     return (TH1F*)(fHis->At(index));
925 }
926 //______________________________________________________________________
927 void AliITSsimulationSDD::WriteToFile(TFile *hfile) {
928     // Writes the histograms to a file
929
930     if (!fHis) return;
931
932     hfile->cd();
933     Int_t i;
934     for(i=0; i<fNofMaps; i++)  fHis->At(i)->Write(); //fAdcs[i]->Write();
935     return;
936 }
937 //______________________________________________________________________
938 void AliITSsimulationSDD::WriteSDigits(){
939     // Fills the Summable digits Tree
940     static AliITS *aliITS = (AliITS*)gAlice->GetModule("ITS");
941
942     for( Int_t i=0; i<fNofMaps; i++ ) {
943         if( !fAnodeFire[i] ) continue;
944         for( Int_t j=0; j<fMaxNofSamples; j++ ) {
945             Double_t sig = fHitMap2->GetSignal( i, j );
946             if( sig > 0.2 ) {
947                 Int_t jdx = j*fScaleSize;
948                 Int_t index = fpList->GetHitIndex( i, j );
949                 AliITSpListItem pItemTmp2( fModule, index, 0. );
950                 // put the fScaleSize analog digits in only one
951                 for( Int_t ik=0; ik<fScaleSize; ik++ ) {
952                     AliITSpListItem *pItemTmp = fpList->GetpListItem(i,jdx+ik);
953                     if( pItemTmp == 0 ) continue;
954                     pItemTmp2.Add( pItemTmp );
955                 }
956                 pItemTmp2.AddSignalAfterElect( fModule, index, sig );
957                 pItemTmp2.AddNoise(fModule,index,fHitNoiMap2->GetSignal(i,j));
958                 aliITS->AddSumDigit( pItemTmp2 );
959             } // end if (sig > 0.2)
960         }
961     }
962     return;
963 }
964 //______________________________________________________________________
965 void AliITSsimulationSDD::PrintStatus() const {
966     // Print SDD simulation Parameters
967
968     cout << "**************************************************" << endl;
969     cout << "   Silicon Drift Detector Simulation Parameters   " << endl;
970     cout << "**************************************************" << endl;
971     cout << "Flag for Perpendicular tracks: " << (Int_t) fFlag << endl;
972     cout << "Flag to switch off electronics: " << (Int_t) fDoFFT << endl;
973     cout << "Number of Anodes used: " << fNofMaps << endl;
974     cout << "Number of Time Samples: " << fMaxNofSamples << endl;
975     cout << "Scale size factor: " << fScaleSize << endl;
976     cout << "**************************************************" << endl;
977 }