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