Fixing ITS circular dependecies
[u/mrichter/AliRoot.git] / ITS / ITSbase / AliITSVertexerZD.cxx
1 /**************************************************************************
2  * Copyright(c) 1998-2003, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
3  *                                                                        *
4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
6  *                                                                        *
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8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
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12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15 #include "AliITSVertexerZD.h"
16 #include<TBranch.h>
17 #include<TClonesArray.h>
18 #include<TH1.h>
19 #include <TString.h>
20 #include<TTree.h>
21 #include "AliESDVertex.h"
22 #include "AliITSgeomTGeo.h"
23 #include "AliITSRecPoint.h"
24 #include "AliITSRecPointContainer.h"
25 #include "AliITSZPoint.h"
26
27 /////////////////////////////////////////////////////////////////
28 // this class implements a fast method to determine
29 // the Z coordinate of the primary vertex
30 // it is based on the 2 layers of SDD detectors
31 // wider Z acceptance w.r.t. AliITSVertexerZ
32 // lower resolution
33 // origin masera@to.infn.it
34 ////////////////////////////////////////////////////////////////
35
36 using std::endl;
37 using std::cout;
38 ClassImp(AliITSVertexerZD)
39
40
41
42 //______________________________________________________________________
43 AliITSVertexerZD::AliITSVertexerZD():AliITSVertexer(),
44 fFirstL1(0),
45 fLastL1(0),
46 fFirstL2(0),
47 fLastL2(0),
48 fDiffPhiMax(0),
49 fZFound(0),
50 fZsig(0.),
51 fZCombc(0),
52 fLowLim(0.),
53 fHighLim(0.),
54 fStepCoarse(0),
55 fTolerance(0.),
56 fMaxIter(0),
57 fWindowWidth(0),
58 fSearchForPileup(kTRUE)
59 {
60   // Default constructor
61   SetDiffPhiMax();
62   SetFirstLayerModules();
63   SetSecondLayerModules();
64   SetLowLimit();
65   SetHighLimit();
66   SetBinWidthCoarse();
67   SetTolerance();
68   SetPPsetting();
69   ConfigIterations();
70   SetWindowWidth();
71 }
72
73 //______________________________________________________________________
74 AliITSVertexerZD::AliITSVertexerZD(Float_t x0, Float_t y0):AliITSVertexer(),
75 fFirstL1(0),
76 fLastL1(0),
77 fFirstL2(0),
78 fLastL2(0),
79 fDiffPhiMax(0),
80 fZFound(0),
81 fZsig(0.),
82 fZCombc(0),
83 fLowLim(0.),
84 fHighLim(0.),
85 fStepCoarse(0),
86 fTolerance(0.),
87 fMaxIter(0),
88 fWindowWidth(0),
89 fSearchForPileup(kTRUE)
90 {
91   // Standard Constructor
92   SetDiffPhiMax();
93   SetFirstLayerModules();
94   SetSecondLayerModules();
95   SetLowLimit();
96   SetHighLimit();
97   SetBinWidthCoarse();
98   SetTolerance();
99   SetPPsetting();
100   ConfigIterations();
101   SetWindowWidth();
102   SetVtxStart((Double_t)x0,(Double_t)y0,0.);
103
104 }
105
106 //______________________________________________________________________
107 AliITSVertexerZD::~AliITSVertexerZD() {
108   // Destructor
109   delete fZCombc;
110 }
111
112 //______________________________________________________________________
113 void AliITSVertexerZD::ConfigIterations(Int_t noiter,Float_t *ptr){
114   // configure the iterative procedure to gain efficiency for
115   // pp events with very low multiplicity
116   Float_t defaults[5]={0.02,0.05,0.1,0.2,0.3};
117   fMaxIter=noiter;
118   if(noiter>5){
119     Error("ConfigIterations","Maximum number of iterations is 5\n");
120     fMaxIter=5;
121   }
122   for(Int_t j=0;j<5;j++)fPhiDiffIter[j]=defaults[j];
123   if(ptr)for(Int_t j=0;j<fMaxIter;j++)fPhiDiffIter[j]=ptr[j];
124 }
125
126 //______________________________________________________________________
127 Int_t AliITSVertexerZD::GetPeakRegion(TH1F*h, Int_t &binmin, Int_t &binmax){
128   // Finds a region around a peak in the Z histogram
129   // Case of 2 peaks is treated 
130   Int_t imax=h->GetNbinsX();
131   Float_t maxval=0;
132   Int_t bi1=h->GetMaximumBin();
133   Int_t bi2=0;
134   for(Int_t i=imax;i>=1;i--){
135     if(h->GetBinContent(i)>maxval){
136       maxval=h->GetBinContent(i);
137       bi2=i;
138     }
139   }
140   Int_t npeaks=0;
141
142   if(bi1==bi2){
143     binmin=bi1-3;
144     binmax=bi1+3;
145     npeaks=1;
146   }else{
147     TH1F *copy = new TH1F(*h);
148     copy->SetBinContent(bi1,0.);
149     copy->SetBinContent(bi2,0.);
150     Int_t l1=TMath::Max(bi1-3,1);
151     Int_t l2=TMath::Min(bi1+3,h->GetNbinsX());
152     Float_t cont1=copy->Integral(l1,l2);
153     Int_t ll1=TMath::Max(bi2-3,1);
154     Int_t ll2=TMath::Min(bi2+3,h->GetNbinsX());
155     Float_t cont2=copy->Integral(ll1,ll2);
156     if(cont1>cont2){
157       binmin=l1;
158       binmax=l2;
159       npeaks=1;
160     }
161     if(cont2>cont1){
162       binmin=ll1;
163       binmax=ll2;
164       npeaks=1;
165     }
166     if(cont1==cont2){
167       binmin=l1;
168       binmax=ll2;
169       if(bi2-bi1==1) npeaks=1;
170       else npeaks=2;
171     }  
172     delete copy;
173   }    
174   return npeaks;
175 }
176 //______________________________________________________________________
177 AliESDVertex* AliITSVertexerZD::FindVertexForCurrentEvent(TTree *itsClusterTree){
178   // Defines the AliESDVertex for the current event
179   VertexZFinder(itsClusterTree);
180   Int_t ntrackl=0;
181   for(Int_t iteraz=0;iteraz<fMaxIter;iteraz++){
182     if(fCurrentVertex) ntrackl=fCurrentVertex->GetNContributors();
183     if(!fCurrentVertex || ntrackl==0 || ntrackl==-1){
184       Float_t diffPhiMaxOrig=fDiffPhiMax;
185       fDiffPhiMax=GetPhiMaxIter(iteraz);
186       VertexZFinder(itsClusterTree);
187       fDiffPhiMax=diffPhiMaxOrig;
188     }
189   }
190   if(fComputeMultiplicity) FindMultiplicity(itsClusterTree);
191   return fCurrentVertex;
192 }  
193
194 //______________________________________________________________________
195 void AliITSVertexerZD::VertexZFinder(TTree *itsClusterTree){
196   // Defines the AliESDVertex for the current event
197   //debug  printf("===========  VertexZFinder has been called \n");
198   fCurrentVertex = 0;
199   Double_t startPos[3]={GetNominalPos()[0],GetNominalPos()[1],GetNominalPos()[2]};
200   Double_t startCov[6]={GetNominalCov()[0],GetNominalCov()[1],GetNominalCov()[2],
201                         GetNominalCov()[3],GetNominalCov()[4],GetNominalCov()[5]};
202   ResetVertex();
203   TClonesArray *itsRec  = 0;
204   // lc1 and gc1 are local and global coordinates for layer 1
205   Float_t gc1[3]={0.,0.,0.}; // ; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc1[ii]=0.;
206   // lc2 and gc2 are local and global coordinates for layer 2
207   Float_t gc2[3]={0.,0.,0.}; //; for(Int_t ii=0; ii<3; ii++) gc2[ii]=0.;
208   AliITSRecPointContainer* rpcont=AliITSRecPointContainer::Instance();
209   rpcont->FetchClusters(0,itsClusterTree);
210   if(!rpcont->IsSDDActive()){
211     AliWarning("Null pointer for RecPoints branch, vertex not calculated");
212     ResetHistograms();
213     fCurrentVertex = new AliESDVertex(startPos,startCov,99999.,-2);
214     return;
215   }
216
217   Int_t nrpL1 = 0;
218   Int_t nrpL2 = 0;
219   nrpL1=rpcont->GetNClustersInLayerFast(3);
220   nrpL2=rpcont->GetNClustersInLayerFast(4);
221
222   if(nrpL1 == 0 || nrpL2 == 0){
223     AliDebug(1,Form("No RecPoints in at least one SDD layer (%d %d)",nrpL1,nrpL2));
224     ResetHistograms();
225     fCurrentVertex = new AliESDVertex(startPos,startCov,99999.,-2);
226     return;
227   }
228   // Force a coarse bin size of 200 microns if the number of clusters on layer 2
229   // is low
230   if(nrpL2<fPPsetting[0])SetBinWidthCoarse(fPPsetting[1]);
231   // By default nbincoarse=(10+10)/0.01=2000
232   Int_t nbincoarse = static_cast<Int_t>((fHighLim-fLowLim)/fStepCoarse);
233   if(fZCombc)delete fZCombc;
234   fZCombc = new TH1F("fZCombc","Z",nbincoarse,fLowLim,fLowLim+nbincoarse*fStepCoarse);
235
236
237   Int_t nEntriesMod[260];
238   TClonesArray* recpArr[260];
239   for(Int_t modul=0; modul<260; ++modul) {
240       recpArr[modul]=rpcont->UncheckedGetClusters(modul+240);
241       nEntriesMod[modul]=recpArr[modul]->GetEntriesFast();
242   }
243       
244   Int_t maxdim=TMath::Min(nrpL1*nrpL2,50000);  // temporary; to limit the size in PbPb
245   static TClonesArray points("AliITSZPoint",maxdim);
246   Int_t nopoints =0;
247   for(Int_t modul1= fFirstL1; modul1<=fLastL1;modul1++){   // Loop on modules of layer 1
248     //    UShort_t ladder=int(modul1/6)+1;  // ladders are numbered starting from 1
249     TClonesArray *prpl1=recpArr[modul1-240]; //rpcont->UncheckedGetClusters(modul1);
250     Int_t nrecp1 = nEntriesMod[modul1-240]; //prpl1->GetEntries();
251     for(Int_t j1=0;j1<nrecp1;j1++){
252       AliITSRecPoint *recp1 = (AliITSRecPoint*)prpl1->At(j1);
253       recp1->GetGlobalXYZ(gc1);
254       gc1[0]-=GetNominalPos()[0]; // Possible beam offset in the bending plane
255       gc1[1]-=GetNominalPos()[1]; //   "               "
256       Float_t phi1 = TMath::ATan2(gc1[1],gc1[0]);
257       if(phi1<0)phi1+=TMath::TwoPi();
258       for(Int_t modul2=fFirstL2;modul2<=fLastL2;modul2++){
259           itsRec=recpArr[modul2-240]; // rpcont->UncheckedGetClusters(modul2);
260           Int_t nrecp2 = nEntriesMod[modul2-240]; // itsRec->GetEntries();
261           for(Int_t j2=0;j2<nrecp2;j2++){
262             AliITSRecPoint *recp2 = (AliITSRecPoint*)itsRec->At(j2);
263             recp2->GetGlobalXYZ(gc2);
264             gc2[0]-=GetNominalPos()[0];
265             gc2[1]-=GetNominalPos()[1];
266             Float_t phi2 = TMath::ATan2(gc2[1],gc2[0]);
267             if(phi2<0)phi2+=TMath::TwoPi();
268
269             Float_t diff = TMath::Abs(phi2-phi1); 
270             if(diff>TMath::Pi())diff=TMath::TwoPi()-diff;
271             if(diff<fDiffPhiMax){
272               //=================   DEBUG
273               /*              Bool_t goodMatch = kFALSE;
274               for(Int_t kl1=0;kl1<3;kl1++){
275                 Int_t label1=recp1->GetLabel(kl1);
276                 if(label1>0){
277                   for(Int_t kl2=0;kl2<3;kl2++){
278                     if(label1 == recp2->GetLabel(kl2))goodMatch = kTRUE;
279                   }
280                 }
281               }
282               */
283               //=================   END DEBUG
284               Float_t r1=TMath::Sqrt(gc1[0]*gc1[0]+gc1[1]*gc1[1]);
285               Float_t zc1=gc1[2];
286               Float_t erz1=recp1->GetSigmaZ2();
287               Float_t r2=TMath::Sqrt(gc2[0]*gc2[0]+gc2[1]*gc2[1]);
288               //debug         printf("r1 =%f ; r2=%f \n",r1,r2);
289               Float_t zc2=gc2[2];
290               Float_t erz2=recp2->GetSigmaZ2();
291               //        Float_t tgth=(zc2[j]-zc1[i])/(r2-r1); // slope (used for multiple scattering)
292               Float_t zr0=(r2*zc1-r1*zc2)/(r2-r1); //Z @ null radius
293               Float_t ezr0q=(r2*r2*erz1+r1*r1*erz2)/((r2-r1)*(r2-r1)); //error on Z @ null radius
294               /*
295               if(goodMatch)printf("Good tracklet: z0=%f, ezr0q=%f\n",zr0,ezr0q);
296               else printf("Fake tracklet: z0=%f, ezr0q=%f\n",zr0,ezr0q);
297               if(goodMatch){
298                 printf("Labels: ");
299                 for(Int_t kkk=0;kkk<3;kkk++)printf("%d ",recp1->GetLabel(kkk));
300                 for(Int_t kkk=0;kkk<3;kkk++)printf("%d ",recp1->GetLabel(kkk));
301               }
302               printf("\n");
303               if(nopoints<maxdim) new(points[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q,goodMatch);
304               */
305               if(nopoints<maxdim) new(points[nopoints++])AliITSZPoint(zr0,ezr0q);  
306               fZCombc->Fill(zr0);
307             }
308           }
309       }
310     }
311   }
312   points.Sort();
313
314   Double_t contents = fZCombc->GetEntries()- fZCombc->GetBinContent(0)-fZCombc->GetBinContent(nbincoarse+1);
315   if(contents<1.){
316     //    Warning("FindVertexForCurrentEvent","Insufficient number of rec. points\n");
317     ResetHistograms();
318     fCurrentVertex = new AliESDVertex(startPos,startCov,99999.,-1);
319     points.Clear();
320     return;
321   }
322
323   TH1F *hc = fZCombc;
324
325   
326   if(hc->GetBinContent(hc->GetMaximumBin())<3)hc->Rebin(4);
327   Int_t binmin,binmax;
328   Int_t nPeaks=GetPeakRegion(hc,binmin,binmax);   
329   if(nPeaks==2)AliDebug(2,"2 peaks found");
330   Float_t zm =0.;
331   Float_t ezm =0.;
332   Float_t lim1 = hc->GetBinLowEdge(binmin);
333   Float_t lim2 = hc->GetBinLowEdge(binmax)+hc->GetBinWidth(binmax);
334   Float_t widthSR=lim2-lim1;
335
336   if(nPeaks ==1 && (lim2-lim1)<fWindowWidth){
337     Float_t c=(lim1+lim2)/2.;
338     lim1=c-fWindowWidth/2.;
339     lim2=c+fWindowWidth/2.;
340   }
341   Int_t niter = 0, ncontr=0;
342   do {
343     // symmetrization
344     if(zm  !=0.){
345       Float_t semilarg=TMath::Min((lim2-zm),(zm-lim1));
346       lim1=zm - semilarg;
347       lim2=zm + semilarg;
348     }
349     
350     zm=0.;
351     ezm=0.;
352     ncontr=0;
353     for(Int_t i =0; i<points.GetEntriesFast(); i++){
354       AliITSZPoint* p=(AliITSZPoint*)points.UncheckedAt(i);
355       if(p->GetZ()>lim1 && p->GetZ()<lim2){
356         Float_t deno = p->GetErrZ();
357         zm+=p->GetZ()/deno;
358         ezm+=1./deno;
359         ncontr++;
360       }
361     }
362     if(ezm>0) {
363       zm/=ezm;
364       ezm=TMath::Sqrt(1./ezm);
365     }
366     niter++;
367   } while(niter<10 && TMath::Abs((zm-lim1)-(lim2-zm))>fTolerance);
368   if(nPeaks==2) ezm=widthSR;
369   Double_t position[3]={GetNominalPos()[0],GetNominalPos()[1],zm};
370   Double_t covmatrix[6]={GetNominalCov()[0],0.,GetNominalCov()[2],0.,0.,ezm};
371   fCurrentVertex = new AliESDVertex(position,covmatrix,99999.,ncontr);
372   fCurrentVertex->SetTitle("vertexer: Z");
373   fCurrentVertex->SetDispersion(fDiffPhiMax);
374   fNoVertices=1;
375   points.Clear();
376   if(fSearchForPileup && ncontr>fMinTrackletsForPilup){ 
377     Float_t secPeakPos;
378     Int_t ncontr2=FindSecondPeak(fZCombc,binmin,binmax,secPeakPos);
379     if(ncontr2>=fMinTrackletsForPilup){ 
380       fIsPileup=kTRUE;
381       fNoVertices=2;
382       fZpuv=secPeakPos;
383       fNTrpuv=ncontr2;
384       AliESDVertex secondVert(secPeakPos,0.1,ncontr2);
385       fVertArray = new AliESDVertex[2];
386       fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);
387       fVertArray[1]=secondVert;
388     }
389   }
390   if(fNoVertices==1){
391     fVertArray = new AliESDVertex[1];
392     fVertArray[0]=(*fCurrentVertex);      
393   }
394   
395   ResetHistograms();
396   return;
397 }
398
399 //_____________________________________________________________________
400 Int_t AliITSVertexerZD::FindSecondPeak(TH1F* h, Int_t binmin,Int_t binmax, Float_t& secPeakPos){ 
401   // Resets bin contents between binmin and binmax and then search 
402   // for a second peak position 
403   for(Int_t i=binmin-1;i<=binmax+1;i++){
404     h->SetBinContent(i,0.);
405   }
406   Int_t secPeakBin=h->GetMaximumBin();
407   secPeakPos=h->GetBinCenter(secPeakBin);
408   Int_t secPeakCont=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin);
409   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-1);
410   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+1);  
411   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin-2);
412   secPeakCont+=(Int_t)h->GetBinContent(secPeakBin+2);  
413   return secPeakCont;
414 }
415
416 //_____________________________________________________________________
417 void AliITSVertexerZD::ResetHistograms(){
418   // delete TH1 data members
419   if(fZCombc)delete fZCombc;
420   fZCombc = 0;
421 }
422
423 //________________________________________________________
424 void AliITSVertexerZD::PrintStatus() const {
425   // Print current status
426   cout <<"=======================================================\n";
427   cout <<" First layer first and last modules: "<<fFirstL1<<", ";
428   cout <<fLastL1<<endl;
429   cout <<" Second layer first and last modules: "<<fFirstL2<<", ";
430   cout <<fLastL2<<endl;
431   cout <<" Max Phi difference: "<<fDiffPhiMax<<endl;
432   cout <<"Limits for Z histograms: "<<fLowLim<<"; "<<fHighLim<<endl;
433   cout <<"Bin sizes for coarse z histos "<<fStepCoarse<<endl;
434   cout <<" Current Z "<<fZFound<<"; Z sig "<<fZsig<<endl;
435   if(fZCombc){
436     cout<<"fZCombc exists - entries="<<fZCombc->GetEntries()<<endl;
437   }
438   else{
439     cout<<"fZCombc does not exist\n";
440   }
441  
442   cout <<"=======================================================\n";
443 }
444