Plane efficiency framework (Guiseppe)
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / AliITStrackerMI.h
1 #ifndef ALIITSTRACKERMI_H
2 #define ALIITSTRACKERMI_H
3 /* Copyright(c) 2007-2009, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
5
6 /* $Id$ */
7
8 //-------------------------------------------------------------------------
9 //                          ITS tracker
10 //     reads AliITSclusterMI clusters and creates AliITStrackMI tracks
11 //           Origin: Marian Ivanov, CERN, Marian.Ivanov@cern.ch
12 //-------------------------------------------------------------------------
13
14 class TTree;
15 class TTreeSRedirector;
16 class AliESDEvent;
17
18 #include <TObjArray.h>
19 #include "AliITSRecPoint.h"
20 #include "AliITStrackMI.h"
21 #include "AliITSPlaneEff.h"
22 #include "AliPlaneEff.h"
23 #include "AliTracker.h"
24
25 //-------------------------------------------------------------------------
26 class AliITStrackerMI : public AliTracker {
27 public:
28   AliITStrackerMI();
29   AliITStrackerMI(const Char_t *geom);
30   virtual ~AliITStrackerMI();
31   AliCluster *GetCluster(Int_t index) const;
32   virtual Bool_t GetTrackPoint(Int_t index, AliTrackPoint& p) const;
33   virtual Bool_t GetTrackPointTrackingError(Int_t index, 
34                         AliTrackPoint& p, const AliESDtrack *t);
35   AliITSRecPoint *GetClusterLayer(Int_t layn, Int_t ncl) const
36                         {return fgLayers[layn].GetCluster(ncl);}
37   Int_t GetNumberOfClustersLayer(Int_t layn) const 
38                         {return fgLayers[layn].GetNumberOfClusters();}
39   Int_t LoadClusters(TTree *cf);
40   void UnloadClusters();
41   Int_t Clusters2Tracks(AliESDEvent *event);
42   Int_t PropagateBack(AliESDEvent *event);
43   Int_t RefitInward(AliESDEvent *event);
44   Bool_t RefitAt(Double_t x, AliITStrackMI *track, 
45                  const AliITStrackMI *clusters, Bool_t extra=kFALSE, Bool_t planeeff=kFALSE);
46   Bool_t RefitAt(Double_t x, AliITStrackMI *track, 
47                  const Int_t *clusters, Bool_t extra=kFALSE, Bool_t planeeff=kFALSE);
48   void SetupFirstPass(Int_t *flags, Double_t *cuts=0);
49   void SetupSecondPass(Int_t *flags, Double_t *cuts=0);
50
51   void SetLastLayerToTrackTo(Int_t l=0) {fLastLayerToTrackTo=l;} 
52   void SetLayersNotToSkip(Int_t *l);
53   void UseClusters(const AliKalmanTrack *t, Int_t from=0) const;
54
55   void  GetDCASigma(AliITStrackMI* track, Float_t & sigmarfi, Float_t &sigmaz);
56   Double_t GetPredictedChi2MI(AliITStrackMI* track, const AliITSRecPoint *cluster,Int_t layer);
57   Int_t UpdateMI(AliITStrackMI* track, const AliITSRecPoint* cl,Double_t chi2,Int_t layer) const;
58   AliPlaneEff *GetPlaneEff() {return (AliPlaneEff*)fPlaneEff;}   // return the pointer to AliPlaneEff
59   class AliITSdetector { 
60   public:
61     AliITSdetector():fR(0),fPhi(0),fSinPhi(0),fCosPhi(0),fYmin(0),fYmax(0),fZmin(0),fZmax(0){}
62     AliITSdetector(Double_t r,Double_t phi):fR(r),fPhi(phi),fSinPhi(TMath::Sin(phi)),fCosPhi(TMath::Cos(phi)),fYmin(10000),fYmax(-1000),fZmin(10000),fZmax(-1000) {}
63     inline void GetGlobalXYZ( const AliITSRecPoint *cl, Double_t xyz[3]) const;
64     Double_t GetR()   const {return fR;}
65     Double_t GetPhi() const {return fPhi;}
66     Double_t GetYmin() const {return fYmin;}
67     Double_t GetYmax() const {return fYmax;}
68     Double_t GetZmin() const {return fZmin;}
69     Double_t GetZmax() const {return fZmax;}
70     void SetYmin(Double_t min) {fYmin = min;}
71     void SetYmax(Double_t max) {fYmax = max;}
72     void SetZmin(Double_t min) {fZmin = min;}
73     void SetZmax(Double_t max) {fZmax = max;}
74   private:
75     Double_t fR;    // polar coordinates 
76     Double_t fPhi;  // of this detector
77     Double_t fSinPhi; // sin of phi;
78     Double_t fCosPhi; // cos of phi 
79     Double_t fYmin;   //  local y minimal
80     Double_t fYmax;   //  local max y
81     Double_t fZmin;   //  local z min
82     Double_t fZmax;   //  local z max
83   };
84
85   class AliITSlayer {
86   public:
87     AliITSlayer();
88     AliITSlayer(Double_t r, Double_t p, Double_t z, Int_t nl, Int_t nd);
89    ~AliITSlayer();
90     Int_t InsertCluster(AliITSRecPoint *c);
91     void  SortClusters();
92     void ResetClusters();
93     void ResetWeights();
94     void SelectClusters(Double_t zmin,Double_t zmax,Double_t ymin,Double_t ymax);
95     const AliITSRecPoint *GetNextCluster(Int_t &ci,Bool_t test=kFALSE);
96     void ResetRoad();
97     Double_t GetRoad() const {return fRoad;}
98     Double_t GetR() const {return fR;}
99     Int_t FindClusterIndex(Float_t z) const;
100     AliITSRecPoint *GetCluster(Int_t i) const {return i<fN? fClusters[i]:0;} 
101     Float_t         *GetWeight(Int_t i) {return i<fN ?&fClusterWeight[i]:0;}
102     AliITSdetector &GetDetector(Int_t n) const { return fDetectors[n]; }
103     Int_t FindDetectorIndex(Double_t phi, Double_t z) const;
104     Double_t GetThickness(Double_t y, Double_t z, Double_t &x0) const;
105     Int_t InRoad() const ;
106     Int_t GetNumberOfClusters() const {return fN;}
107     Int_t GetNladders() const {return fNladders;}
108     Int_t GetNdetectors() const {return fNdetectors;}
109     Int_t GetSkip() const {return fSkip;}
110     void  SetSkip(Int_t skip){fSkip=skip;}
111     void IncAccepted(){fAccepted++;}
112     Int_t GetAccepted() const {return fAccepted;}    
113     Int_t GetClusterTracks(Int_t i, Int_t j) const {return fClusterTracks[i][j];}
114     void SetClusterTracks(Int_t i, Int_t j, Int_t c) {fClusterTracks[i][j]=c;}
115   protected:
116     AliITSlayer(const AliITSlayer& layer);
117     AliITSlayer & operator=(const AliITSlayer& layer){
118       this->~AliITSlayer();new(this) AliITSlayer(layer);
119       return *this;}
120     Double_t fR;                // mean radius of this layer
121     Double_t fPhiOffset;        // offset of the first detector in Phi
122     Int_t fNladders;            // number of ladders
123     Double_t fZOffset;          // offset of the first detector in Z
124     Int_t fNdetectors;          // detectors/ladder
125     AliITSdetector *fDetectors; // array of detectors
126     Int_t fN;                   // number of clusters
127     AliITSRecPoint *fClusters[AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer]; // pointers to clusters
128     Int_t        fClusterIndex[AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer]; // pointers to clusters
129     Float_t fY[AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer];                // y position of the clusters      
130     Float_t fZ[AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer];                // z position of the clusters      
131     Float_t fYB[2];                                       // ymin and ymax
132     //
133     AliITSRecPoint *fClusters5[6][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer5]; // pointers to clusters -     slice in y
134     Int_t        fClusterIndex5[6][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer5]; // pointers to clusters -     slice in y    
135     Float_t fY5[6][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer5];                // y position of the clusters  slice in y    
136     Float_t fZ5[6][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer5];                // z position of the clusters  slice in y 
137     Int_t fN5[6];                                       // number of cluster in slice
138     Float_t fDy5;                                       //delta y
139     Float_t fBy5[6][2];                                    //slice borders
140     //
141     AliITSRecPoint *fClusters10[11][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer10]; // pointers to clusters -     slice in y
142     Int_t        fClusterIndex10[11][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer10]; // pointers to clusters -     slice in y    
143     Float_t fY10[11][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer10];                // y position of the clusters  slice in y    
144     Float_t fZ10[11][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer10];                // z position of the clusters  slice in y 
145     Int_t fN10[11];                                       // number of cluster in slice
146     Float_t fDy10;                                        // delta y
147     Float_t fBy10[11][2];                                 // slice borders
148     //
149     AliITSRecPoint *fClusters20[21][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer20]; // pointers to clusters -     slice in y
150     Int_t        fClusterIndex20[21][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer20]; // pointers to clusters -     slice in y    
151     Float_t fY20[21][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer20];                // y position of the clusters  slice in y    
152     Float_t fZ20[21][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer20];                // z position of the clusters  slice in y 
153     Int_t fN20[21];                                       // number of cluster in slice
154     Float_t fDy20;                                        //delta y 
155     Float_t fBy20[21][2];                                 //slice borders
156     //
157     AliITSRecPoint** fClustersCs;                         //clusters table in current slice
158     Int_t   *fClusterIndexCs;                             //cluster index in current slice 
159     Float_t *fYcs;                                        //y position in current slice
160     Float_t *fZcs;                                        //z position in current slice
161     Int_t    fNcs;                                        //number of clusters in current slice    
162     Int_t fCurrentSlice;                                  //current slice
163     //
164     Float_t  fClusterWeight[AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer]; // probabilistic weight of the cluster
165     Int_t    fClusterTracks[4][AliITSRecoParam::fgkMaxClusterPerLayer]; //tracks registered to given cluster
166     Float_t fZmax;      //    edges
167     Float_t fYmin;      //   of  the
168     Float_t fYmax;      //   "window"
169     Int_t fI;            // index of the current cluster within the "window"
170     Int_t fImax;            // index of the last cluster within the "window"    
171     Int_t fSkip;     // indicates possibility to skip cluster
172     Int_t fAccepted;     // accept indicator 
173     Double_t fRoad;      // road defined by the cluster density
174   };
175   AliITStrackerMI::AliITSlayer    & GetLayer(Int_t layer) const;
176   AliITStrackerMI::AliITSdetector & GetDetector(Int_t layer, Int_t n) const {return GetLayer(layer).GetDetector(n); }
177
178 protected:
179   Int_t GetNearestLayer(const Double_t *xr) const;  //get nearest upper layer close to the point xr
180   void FindV02(AliESDEvent *event);  //try to find V0
181   void RefitV02(AliESDEvent *event);  //try to refit  V0's
182   void UpdateTPCV0(AliESDEvent *event);  //try to update, or reject TPC  V0s
183   void CookLabel(AliKalmanTrack *t,Float_t wrong) const;
184   void CookLabel(AliITStrackMI *t,Float_t wrong) const;
185   Double_t GetEffectiveThickness();
186   void FollowProlongationTree(AliITStrackMI * otrack, Int_t esdindex, Bool_t constrain);
187   void ResetBestTrack() {
188      fBestTrack.~AliITStrackMI();
189      new(&fBestTrack) AliITStrackMI(fTrackToFollow);
190   }
191   void ResetTrackToFollow(const AliITStrackMI &t) {
192      fTrackToFollow.~AliITStrackMI();
193      new(&fTrackToFollow) AliITStrackMI(t);
194   }
195   void CookdEdx(AliITStrackMI* track);
196   Double_t GetNormalizedChi2(AliITStrackMI * track, Int_t mode);
197   Double_t GetTruncatedChi2(AliITStrackMI * track, Float_t fac);
198   Double_t NormalizedChi2(AliITStrackMI * track, Int_t layer);
199   Double_t GetInterpolatedChi2(AliITStrackMI * forwardtrack, AliITStrackMI * backtrack);  
200   Double_t GetMatchingChi2(AliITStrackMI * track1, AliITStrackMI * track2);
201   Double_t GetSPDDeadZoneProbability(Double_t zpos, Double_t zerr);
202
203   Float_t    *GetWeight(Int_t index);
204   void AddTrackHypothesys(AliITStrackMI * track, Int_t esdindex);
205   void SortTrackHypothesys(Int_t esdindex, Int_t maxcut, Int_t mode);
206   AliITStrackMI * GetBestHypothesys(Int_t esdindex, AliITStrackMI * original, Int_t checkmax); 
207   void  GetBestHypothesysMIP(TObjArray &itsTracks); 
208   void RegisterClusterTracks(AliITStrackMI* track, Int_t id);
209   void UnRegisterClusterTracks(AliITStrackMI* track, Int_t id);
210   Float_t GetNumberOfSharedClusters(AliITStrackMI* track,Int_t id, Int_t list[6], AliITSRecPoint *clist[6]);
211   Int_t GetOverlapTrack(AliITStrackMI *track, Int_t trackID, Int_t &shared, Int_t clusterlist[6], Int_t overlist[6]);
212   AliITStrackMI * GetBest2Tracks(Int_t trackID1, Int_t treackID2, Float_t th0, Float_t th1);
213   Float_t  * GetErrY(Int_t trackindex) const {return &fCoefficients[trackindex*48];}
214   Float_t  * GetErrZ(Int_t trackindex) const {return &fCoefficients[trackindex*48+12];}
215   Float_t  * GetNy(Int_t trackindex) const {return &fCoefficients[trackindex*48+24];}
216   Float_t  * GetNz(Int_t trackindex) const {return &fCoefficients[trackindex*48+36];}
217   void       SignDeltas( TObjArray *ClusterArray, Float_t zv);
218   void MakeCoefficients(Int_t ntracks);
219   void BuildMaterialLUT(TString material);
220   void MakeTrksMaterialLUT(Int_t ntracks);
221   void DeleteTrksMaterialLUT();
222   Int_t CorrectForPipeMaterial(AliITStrackMI *t, TString direction="inward");
223   Int_t CorrectForShieldMaterial(AliITStrackMI *t, TString shield, TString direction="inward");
224   Int_t CorrectForLayerMaterial(AliITStrackMI *t, Int_t layerindex, Double_t oldGlobXYZ[3], TString direction="inward");
225   void UpdateESDtrack(AliITStrackMI* track, ULong_t flags) const;
226   Int_t CheckSkipLayer(AliITStrackMI *track,Int_t ilayer,Int_t idet) const;
227   Int_t CheckDeadZone(/*AliITStrackMI *track,*/Int_t ilayer,Int_t idet,Double_t zmin,Double_t zmax/*,Double_t ymin,Double_t ymax*/) const;
228   Bool_t LocalModuleCoord(Int_t ilayer,Int_t idet,AliITStrackMI *track,
229                           Float_t &xloc,Float_t &zloc) const;
230 // method to be used for Plane Efficiency evaluation
231   Bool_t IsOKForPlaneEff(AliITStrackMI* track, Int_t ilayer) const; // Check if a track is usable 
232                                                                     // for Plane Eff evaluation
233   void UseTrackForPlaneEff(AliITStrackMI* track, Int_t ilayer);     // Use this track for Plane Eff 
234 // 
235   Int_t fI;                              // index of the current layer
236   static AliITSlayer fgLayers[AliITSgeomTGeo::kNLayers];// ITS layers
237   AliITStrackMI fTracks[AliITSgeomTGeo::kNLayers];      // track estimations at the ITS layers
238   AliITStrackMI fBestTrack;              // "best" track 
239   AliITStrackMI fTrackToFollow;          // followed track
240   TObjArray     fTrackHypothesys;        // ! array with track hypothesys- ARRAY is the owner of tracks- MI
241   TObjArray     fBestHypothesys;         // ! array with track hypothesys- ARRAY is the owner of tracks- MI
242   TObjArray     fOriginal;               // ! array with seeds from the TPC
243   Int_t         fBestTrackIndex[100000]; // ! index of the best track
244   Int_t         fCurrentEsdTrack;        // ! current esd track           - MI
245   Int_t fPass;                           // current pass through the data 
246   Int_t fConstraint[2];                  // constraint flags
247   Bool_t fAfterV0;                       //indicates V0 founded
248   Int_t fLayersNotToSkip[AliITSgeomTGeo::kNLayers];     // layer masks
249   Int_t fLastLayerToTrackTo;             // the innermost layer to track to
250   Float_t * fCoefficients;               //! working array with errors and mean cluster shape
251   AliESDEvent  * fEsd;                   //! pointer to the ESD event
252   Double_t fSPDdetzcentre[4];            // centres of SPD modules in z
253   TString fTrackingPhase;                // current tracking phase
254   Int_t fUseTGeo;                        // use TGeo to get material budget
255   Int_t   fNtracks;                      // number of tracks to prolong
256   Float_t fxOverX0Pipe;                  // material budget
257   Float_t fxTimesRhoPipe;                // material budget
258   Float_t fxOverX0Shield[2];             // material budget
259   Float_t fxTimesRhoShield[2];           // material budget
260   Float_t fxOverX0Layer[6];              // material budget
261   Float_t fxTimesRhoLayer[6];            // material budget
262   Float_t *fxOverX0PipeTrks;             //! material budget
263   Float_t *fxTimesRhoPipeTrks;           //! material budget
264   Float_t *fxOverX0ShieldTrks;           //! material budget
265   Float_t *fxTimesRhoShieldTrks;         //! material budget
266   Float_t *fxOverX0LayerTrks;            //! material budget
267   Float_t *fxTimesRhoLayerTrks;          //! material budget
268   TTreeSRedirector *fDebugStreamer;      //!debug streamer
269   AliITSPlaneEff *fPlaneEff;             //! Pointer to the ITS plane efficicency
270 private:
271   AliITStrackerMI(const AliITStrackerMI &tracker);
272   AliITStrackerMI & operator=(const AliITStrackerMI &tracker);
273   ClassDef(AliITStrackerMI,4)   //ITS tracker MI
274 };
275
276
277
278
279 /////////////////////////////////////////////////////////
280 /////////////////////////////////////////////////////////
281 /////////////////////////////////////////////////////////
282
283
284
285
286
287 inline void AliITStrackerMI::SetupFirstPass(Int_t *flags, Double_t *cuts) {
288   // This function sets up flags and cuts for the first tracking pass   
289   //
290   //   flags[0] - vertex constaint flag                                
291   //              negative means "skip the pass"                        
292   //              0        means "no constraint"                        
293   //              positive means "normal constraint"                    
294
295    fConstraint[0]=flags[0];
296    if (cuts==0) return;
297 }
298
299 inline void AliITStrackerMI::SetupSecondPass(Int_t *flags, Double_t *cuts) {
300   // This function sets up flags and cuts for the second tracking pass   
301   //
302   //   flags[0] - vertex constaint flag                                
303   //              negative means "skip the pass"                        
304   //              0        means "no constraint"                        
305   //              positive means "normal constraint"                    
306
307    fConstraint[1]=flags[0];
308    if (cuts==0) return;
309 }
310
311 inline void AliITStrackerMI::CookLabel(AliKalmanTrack *t,Float_t wrong) const {
312   //--------------------------------------------------------------------
313   //This function "cooks" a track label. If label<0, this track is fake.
314   //--------------------------------------------------------------------
315    Int_t tpcLabel=t->GetLabel();
316    if (tpcLabel<0) return;
317    AliTracker::CookLabel(t,wrong);
318    if (tpcLabel!=TMath::Abs(t->GetLabel())){
319      t->SetFakeRatio(1.);
320    }
321    if (tpcLabel !=t->GetLabel()) {
322      t->SetLabel(-tpcLabel);      
323    }
324 }
325
326 inline Double_t AliITStrackerMI::NormalizedChi2(AliITStrackMI * track, Int_t layer)
327 {
328   //--------------------------------------------------------------------
329   //get normalize chi2
330   //--------------------------------------------------------------------
331   track->SetNormChi2(layer,2.*track->GetNSkipped()+0.25*track->GetNDeadZone()+track->GetdEdxMismatch()+track->GetChi2()/
332   //track->fNormChi2[layer] = 2.*track->fNSkipped+0.25*track->fNDeadZone+track->fdEdxMismatch+track->fChi22/
333     TMath::Max(double(track->GetNumberOfClusters()-track->GetNSkipped()),
334                1./(1.+track->GetNSkipped())));
335   return track->GetNormChi2(layer);
336 }
337 inline void  AliITStrackerMI::AliITSdetector::GetGlobalXYZ(const AliITSRecPoint *cl, Double_t xyz[3]) const
338 {
339   //
340   // get cluster coordinates in global cooordinate 
341   //
342   xyz[2] = cl->GetZ();
343   xyz[0] = fR*fCosPhi - cl->GetY()*fSinPhi;
344   xyz[1] = fR*fSinPhi + cl->GetY()*fCosPhi;
345 }
346 #endif