27d5b894bc0d9d12dacd0133932f7703ba8a92bf
[u/mrichter/AliRoot.git] / JETAN / AliJetBkg.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 #include <Riostream.h> 
17 #include <TChain.h>
18 #include <TFile.h>
19 #include <TList.h>
20 #include <TArrayF.h>
21 #include <TClonesArray.h>
22 #include <TF1.h>
23 #include <TString.h>
24
25 #include "AliJetHeader.h"
26 #include "AliJetReader.h"
27 #include "AliJetReaderHeader.h"
28 #include "AliFastJetFinder.h"
29 #include "AliFastJetHeaderV1.h"
30 #include "AliJetReaderHeader.h"
31 #include "AliJetReader.h"
32 #include "AliJetUnitArray.h"
33 #include "AliFastJetInput.h"
34 #include "AliESDEvent.h"
35
36
37 #include "fastjet/PseudoJet.hh"
38 #include "fastjet/ClusterSequenceArea.hh"
39 #include "fastjet/AreaDefinition.hh"
40 #include "fastjet/JetDefinition.hh"
41 // get info on how fastjet was configured
42 #include "fastjet/config.h"
43
44 #ifdef ENABLE_PLUGIN_SISCONE
45 #include "fastjet/SISConePlugin.hh"
46 #endif
47
48 #include<sstream>  // needed for internal io
49 #include<vector> 
50 #include <cmath> 
51
52 using namespace std;
53 #include "AliJetBkg.h"
54
55 ClassImp(AliJetBkg)
56
57 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
58
59 AliJetBkg::AliJetBkg():
60   TObject(),
61   fReader(0),
62   fHeader(0),
63   fInputFJ(0)
64 {
65   // Default constructor
66
67 }
68 //______________________________________________________________________
69 AliJetBkg::AliJetBkg(const AliJetBkg& input):
70   TObject(input),
71     fReader(input.fReader),
72     fHeader(input.fHeader),
73     fInputFJ(input.fInputFJ)
74 {
75   // copy constructor
76
77 }
78 //______________________________________________________________________
79 AliJetBkg& AliJetBkg::operator=(const AliJetBkg& source){
80     // Assignment operator. 
81     this->~AliJetBkg();
82     new(this) AliJetBkg(source);
83     return *this;
84
85 }
86 //___________________________________________________________________
87 Float_t AliJetBkg::BkgFastJet(){
88   
89   AliFastJetHeaderV1 *header = (AliFastJetHeaderV1*)fHeader;
90   Bool_t debug  = header->GetDebug();     // debug option
91
92   if(debug)cout<<"===============  AliJetBkg::BkgFastJet()  =========== "<<endl;
93   vector<fastjet::PseudoJet> inputParticles=fInputFJ->GetInputParticles();
94   
95   if(debug)cout<<"printing inputParticles for BKG "<<inputParticles.size()<<endl;
96   
97   for(UInt_t i=0;i<inputParticles.size();i++){
98     //  cout<<"                "<<inputParticles[i].px()<<" "<<inputParticles[i].py()<<" "<<inputParticles[i].pz()<<endl;
99     
100   }
101    
102   double rParamBkg = header->GetRparamBkg(); //Radius for background calculation
103   Double_t rho=CalcRho(inputParticles,rParamBkg,"All");
104   if(debug)cout<<"-------- rho (from all part)="<<rho<<endl; 
105   return rho;
106  
107 }
108 //___________________________________________________________________
109 Float_t  AliJetBkg::BkgChargedFastJet(){
110
111   AliFastJetHeaderV1 *header = (AliFastJetHeaderV1*)fHeader;
112   Bool_t debug  = header->GetDebug();     // debug option
113
114   if(debug)cout<<"===============  AliJetBkg::BkgChargedFastJet()  =========== "<<endl;
115
116   vector<fastjet::PseudoJet> inputParticlesCharged=fInputFJ->GetInputParticlesCh();
117   
118   if(debug)cout<<"printing CHARGED inputParticles for BKG "<<inputParticlesCharged.size()<<endl;
119
120   for(UInt_t i=0;i<inputParticlesCharged.size();i++){
121     // cout<<"                "<<inputParticlesCharged[i].px()<<" "<<inputParticlesCharged[i].py()<<" "<<inputParticlesCharged[i].pz()<<endl;
122
123   } 
124
125   double rParam = header->GetRparam();
126
127   Double_t rho=CalcRho(inputParticlesCharged,rParam,"Charg");
128
129   cout<<"-------- rho (from CHARGED part)="<<rho<<endl; 
130   return rho;
131 }
132
133
134
135 Float_t AliJetBkg::BkgStat()
136 {
137   //background subtraction using statistical method
138  
139   AliFastJetHeaderV1 *header = (AliFastJetHeaderV1*)fHeader;
140   Bool_t debug  = header->GetDebug();     // debug option
141
142   if(debug)cout<<"==============AliJetBkg::BkgStat()============="<<endl;
143   //TO BE IMPLEMENTED 
144   // Int_t nTracks= fReader->GetESD()->GetNumberOfTracks();
145   Int_t nTracks= 0;
146   TF1 fun("fun",BkgFunction,0,800,1);
147   Double_t enTot=fun.Eval(nTracks);
148   Double_t accEMCal=2*0.7*110./180*TMath::Pi();//2.68 area of EMCal
149   return enTot/accEMCal;
150
151 }
152
153 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
154 Float_t AliJetBkg::BkgFastJetCone(TClonesArray* fAODJets)
155 {
156
157   // Cone background subtraction method applied on the fastjet: REmove the particles of the
158   // two largest jets with the given R from the estimation of new rho. 
159
160   AliFastJetHeaderV1 *header = (AliFastJetHeaderV1*)fHeader;
161   Bool_t debug  = header->GetDebug();     // debug option
162
163   if(debug)cout<<"==============AliJetBkg::SubtractFastJetBackgCone()============="<<endl;
164
165   Float_t rc= header->GetRparam();
166
167   //Hard wired Calorimeter area (get it later from the AliJetReaderHeader.h)
168   Double_t accEMCal=2*0.7*110./180*TMath::Pi();//2.68 area of EMCal
169
170   Int_t nJ=fAODJets->GetEntries(); //this must be the # of jets... 
171   if(debug)cout<<"nJets:  "<<nJ<<endl;
172   
173
174   //begin unit array 
175   TClonesArray* fUnit = fReader->GetUnitArray();
176   if(fUnit == 0) { cout << "Could not get the momentum array" << endl; return -99; }
177
178   Int_t nIn = fUnit->GetEntries();
179   if(nIn == 0) { cout << "entries = 0 ; Event empty !!!" << endl ; return -99; }
180   
181   // Information extracted from fUnitArray
182   // load input vectors and calculate total energy in array
183   Float_t pt,eta,phi;
184   Float_t jeteta = 0,jetphi = 0,jeteta1 = 0, jetphi1 = 0;
185   Float_t rhoback=0.0;
186
187   Float_t ptallback=0.0; //particles without the jet
188   Float_t restarea=accEMCal; //initial area set 
189   Bool_t acc=0;
190   Bool_t acc1=0;
191   Float_t rCone=0.4;
192   
193   if(nJ==1) { 
194     AliAODJet *jettmp = dynamic_cast<AliAODJet*>(fAODJets->At(0));
195     jeteta=jettmp->Eta();
196     jetphi=jettmp->Phi();
197     acc=EmcalAcceptance(jeteta,jetphi,rCone);
198     if(acc==1)restarea= accEMCal-TMath::Pi()*rc*rc;
199     if(debug)cout<<" acc  "<<acc<<endl;
200   }
201
202   
203   if(nJ>=2) { 
204     AliAODJet *jettmp = dynamic_cast<AliAODJet*>(fAODJets->At(0));
205     AliAODJet *jettmp1 = dynamic_cast<AliAODJet*>(fAODJets->At(1));
206     jeteta=jettmp->Eta();
207     jetphi=jettmp->Phi();
208     jeteta1=jettmp1->Eta();
209     jetphi1=jettmp1->Phi(); 
210     acc=EmcalAcceptance(jeteta,jetphi,rCone);
211     acc1=EmcalAcceptance(jeteta1,jetphi1,rCone);
212     if(acc1==1 && acc==1)restarea= accEMCal-2*TMath::Pi()*rc*rc;
213     if(acc1==1 && acc==0)restarea= accEMCal-TMath::Pi()*rc*rc;
214     if(acc1==0 && acc==1)restarea= accEMCal-TMath::Pi()*rc*rc;
215
216     if(debug)cout<<" acc1="<<acc<<"  acc2="<<acc1<<"  restarea="<<restarea<<endl;
217
218   }
219   
220   // cout<<" nIn = "<<nIn<<endl;
221   Float_t sumpt=0;
222   for(Int_t i=0; i<nIn; i++) 
223     { //Unit Array Loop
224       AliJetUnitArray *uArray = (AliJetUnitArray*)fUnit->At(i);
225       if(uArray->GetUnitEnergy()>0.){
226         
227         pt    = uArray->GetUnitEnergy();
228         eta   = uArray->GetUnitEta();
229         phi   = uArray->GetUnitPhi();
230
231         //cout<<"test emcal acceptance for particles "<<EmcalAcceptance(eta,phi,0.)<<endl;
232         
233         Float_t deta=0.0, dphi=0.0, dr=100.0;
234         Float_t deta1=0.0, dphi1=0.0, dr1=100.0;
235         
236         //cout<<i<<"  pt="<<pt<<"  eta="<<eta<<"  phi="<<phi<<endl;
237         if(phi>1.396 && phi<3.316 && eta>-0.7 && eta<0.7){
238           sumpt+=pt;
239           //if(i<30)cout<<i<<" pt unit = "<<pt<<endl;
240
241           if(nJ==1 && acc==1) { 
242             deta = eta - jeteta;
243             dphi = phi - jetphi;
244             if (dphi < -TMath::Pi()) dphi= -dphi - 2.0 * TMath::Pi();
245             if (dphi > TMath::Pi()) dphi = 2.0 * TMath::Pi() - dphi;
246             dr = TMath::Sqrt(deta * deta + dphi * dphi);
247             if(dr<=rc)sumpt-=pt;
248           }
249         
250           if(nJ>=2) { 
251             if(acc==1){
252               deta = eta - jeteta;
253               dphi = phi - jetphi;
254               if (dphi < -TMath::Pi()) dphi= -dphi - 2.0 * TMath::Pi();
255               if (dphi > TMath::Pi()) dphi = 2.0 * TMath::Pi() - dphi;
256               dr = TMath::Sqrt(deta * deta + dphi * dphi);
257               if(dr<=rc)sumpt-=pt;
258             }
259             if(acc1==1){
260               deta1 = eta - jeteta1;
261               dphi1 = phi - jetphi1;
262               if (dphi1 < -TMath::Pi()) dphi1= -dphi1 - 2.0 * TMath::Pi();
263               if (dphi1 > TMath::Pi()) dphi1 = 2.0 * TMath::Pi() - dphi1;
264               dr1 = TMath::Sqrt(deta1 * deta1 + dphi1 * dphi1);
265               if(dr1<=rc)sumpt-=pt;
266             }
267
268           }
269
270           if(dr >= rc && dr1 >=rc) { 
271             // particles outside both cones
272           
273             //cout<<" out of the cone  "<<dr<<"    "<<deta<<"  deltaeta  "<<dphi<<"  dphi "<<i<<"  particle  "<<endl;
274             //cout<<" out of the cone  "<<dr1<<"    "<<deta1<<"  deltaeta1  "<<dphi1<<"  dphi1 "<<i<<"  particle  "<<endl;
275             ptallback+=pt;
276           }
277         }
278         //cout<<"  ipart  "<<ipart<<"  rhointegral  "<<rhoback <<endl;
279       }         
280     } // End loop on UnitArray 
281   
282   if(debug)cout<<"total area left "<<restarea<<endl;
283   if(debug)cout<<"sumpt="<<sumpt<<endl;
284   // if(acc==1 || acc1==1) rhoback= ptallback/restarea;
285   //else rhoback=ptallback;
286
287   rhoback= ptallback/restarea;
288   if(debug)cout<<"rhoback    "<<rhoback<<"     "<<nJ<<"   "<<endl;
289
290   return rhoback;
291    
292 }
293
294
295 Double_t AliJetBkg::CalcRho(vector<fastjet::PseudoJet> inputParticles,Double_t rParamBkg,TString method){
296   //calculate rho using the fastjet method
297
298   AliFastJetHeaderV1 *header = (AliFastJetHeaderV1*)fHeader;
299   Bool_t debug  = header->GetDebug();     // debug option
300
301   fastjet::Strategy strategy = header->GetStrategy();
302   fastjet::RecombinationScheme recombScheme = header->GetRecombScheme();
303   fastjet::JetAlgorithm algorithm = header->GetAlgorithm(); 
304   fastjet::JetDefinition jetDef(algorithm, rParamBkg, recombScheme, strategy);
305
306   // create an object that specifies how we to define the area
307   fastjet::AreaDefinition areaDef;
308   double ghostEtamax = header->GetGhostEtaMax(); 
309   double ghostArea   = header->GetGhostArea(); 
310   int    activeAreaRepeats = header->GetActiveAreaRepeats(); 
311   
312   // now create the object that holds info about ghosts
313
314   if (method.Contains("Charg"))ghostEtamax=0.9;
315
316   fastjet::GhostedAreaSpec ghost_spec(ghostEtamax, activeAreaRepeats, ghostArea);
317   // and from that get an area definition
318   fastjet::AreaType areaType = header->GetAreaType();
319   areaDef = fastjet::AreaDefinition(areaType,ghost_spec);
320   if(debug)cout<<"rParamBkg="<<rParamBkg<<"  ghostEtamax="<<ghostEtamax<<"  ghostArea="<<ghostArea<<" areadef="<<TString(areaDef.description())<<endl;
321   //fastjet::ClusterSequenceArea clust_seq(inputParticles, jetDef);
322   fastjet::ClusterSequenceArea clust_seq(inputParticles, jetDef,areaDef);
323   TString comment = "Running FastJet algorithm for BKG calculation with the following setup. ";
324   comment+= "Jet definition: ";
325   comment+= TString(jetDef.description());
326   //  comment+= ". Area definition: ";
327   //comment+= TString(areaDef.description());
328   comment+= ". Strategy adopted by FastJet: ";
329   comment+= TString(clust_seq.strategy_string());
330   header->SetComment(comment);
331   if(debug){
332     cout << "--------------------------------------------------------" << endl;
333     cout << comment << endl;
334     cout << "--------------------------------------------------------" << endl;
335   }
336
337   double ptmin = header->GetPtMin(); 
338   vector<fastjet::PseudoJet> inclusiveJets = clust_seq.inclusive_jets(ptmin);
339   vector<fastjet::PseudoJet> jets = sorted_by_pt(inclusiveJets); 
340
341   if (debug) {
342       cout<<"# of BKG jets = "<<jets.size()<<endl;
343       for (size_t j = 0; j < jets.size(); j++) { // loop for jets   
344           printf("BKG Jet found %5d %9.5f %8.5f %10.3f %4.4f \n",(Int_t)j,jets[j].rap(),jets[j].phi(),jets[j].perp(),clust_seq.area(jets[j]));
345       }
346   }
347   
348   double phiMin = 0, phiMax = 0, rapMin = 0, rapMax = 0;
349
350   if (method.Contains("All")){
351     phiMin = 80.*TMath::Pi()/180+rParamBkg;
352     phiMax = 190.*TMath::Pi()/180-rParamBkg;
353   }
354   if (method.Contains("Charg")){
355     phiMin = 0;
356     phiMax = 2*TMath::Pi();
357   }
358   rapMax = ghostEtamax - rParamBkg;
359   rapMin = - ghostEtamax + rParamBkg;
360
361
362   fastjet::RangeDefinition range(rapMin, rapMax, phiMin, phiMax);
363
364
365   Double_t rho=clust_seq.median_pt_per_unit_area(range);
366   //    double median, sigma, meanArea;
367   //clust_seq.get_median_rho_and_sigma(inclusiveJets, range, false, median, sigma, meanArea, true);
368   //fastjet::ActiveAreaSpec area_spec(ghostEtamax,activeAreaRepeats,ghostArea);
369
370   // fastjet::ClusterSequenceActiveArea clust_seq_bkg(inputParticles, jetDef,area_spec);
371
372
373   if(debug)cout<<"bkg in R="<<rParamBkg<<"  : "<<rho<<" range: Rap="<<rapMin<<","<<rapMax<<" --  phi="<<phiMin<<","<<phiMax<<endl;
374   return rho;
375 }
376
377 Float_t  AliJetBkg::EtaToTheta(Float_t arg)
378 {
379   //  return (180./TMath::Pi())*2.*atan(exp(-arg));
380   return 2.*atan(exp(-arg));
381 }
382
383
384 Double_t  AliJetBkg::BkgFunction(Double_t */*x*/,Double_t */*par*/){
385   //to be implemented--- (pT + Energy in EMCal Acceptance vs Multiplicity)
386   return 1;
387 }
388
389
390 Bool_t AliJetBkg::EmcalAcceptance(const Float_t eta, const Float_t phi, const Float_t radius){
391  
392   Float_t meanPhi=190./180.*TMath::Pi()-110./180.*TMath::Pi()/2;
393   Float_t deltaphi=110./180.*TMath::Pi();
394   Float_t phicut=deltaphi/2.-radius;
395   Float_t etacut=0.7-radius;
396   //cout<<"  eta    "<<eta<<"  phi    "<<phi<<endl;
397   //cout<<etacut<<"    "<<phicut<<"    "<<meanPhi<<"    "<<endl;
398   if(TMath::Abs(eta)<etacut && TMath::Abs(phi-meanPhi)<phicut) return 1;
399   else return 0; 
400 }