Trigger info at ESD track level (Bogdan)
[u/mrichter/AliRoot.git] / MUON / AliMUONVTrackReconstructor.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  *                                                                        *
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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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13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
14  **************************************************************************/
15
16 /* $Id$ */
17
18 ////////////////////////////////////
19 ///
20 /// \class AliMUONVTrackReconstructor
21 /// Virtual MUON track reconstructor in ALICE (class renamed from AliMUONEventReconstructor)
22 ///
23 /// This class contains as data:
24 /// * a pointer to the array of hits to be reconstructed (the event)
25 /// * a pointer to the array of segments made with these hits inside each station
26 /// * a pointer to the array of reconstructed tracks
27 ///
28 /// It contains as methods, among others:
29 /// * EventReconstruct to build the muon tracks
30 /// * EventReconstructTrigger to build the trigger tracks
31 ///
32 ///  \author Philippe Pillot
33 ///
34 ////////////////////////////////////
35
36 #include "AliMUONVTrackReconstructor.h"
37 #include "AliMUONRecData.h"
38 #include "AliMUONConstants.h"
39 #include "AliMUONHitForRec.h"
40 #include "AliMUONObjectPair.h"
41 #include "AliMUONTriggerTrack.h"
42 #include "AliMUONTriggerCircuit.h"
43 #include "AliMUONLocalTrigger.h"
44 #include "AliMUONGlobalTrigger.h"
45 #include "AliMUONTrack.h"
46 #include "AliMUONTrackParam.h"
47 #include "AliMUONTrackExtrap.h"
48 #include "AliMUONTrackHitPattern.h"
49
50 #include "AliLog.h"
51 #include "AliTracker.h"
52
53 #include <Riostream.h>
54 #include <TClonesArray.h>
55 #include <TMath.h>
56
57 /// \cond CLASSIMP
58 ClassImp(AliMUONVTrackReconstructor) // Class implementation in ROOT context
59 /// \endcond
60
61 //************* Defaults parameters for reconstruction
62 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMinBendingMomentum = 3.0;
63 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxBendingMomentum = 3000.0;
64 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingResolution = 0.01;
65 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingResolution = 0.144;
66 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultBendingVertexDispersion = 10.;
67 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultNonBendingVertexDispersion = 10.;
68 const Double_t AliMUONVTrackReconstructor::fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger = 16.0;
69
70 //__________________________________________________________________________
71 AliMUONVTrackReconstructor::AliMUONVTrackReconstructor(AliMUONRecData* data)
72   : TObject(),
73     fMinBendingMomentum(fgkDefaultMinBendingMomentum),
74     fMaxBendingMomentum(fgkDefaultMaxBendingMomentum),
75     fBendingResolution(fgkDefaultBendingResolution),
76     fNonBendingResolution(fgkDefaultNonBendingResolution),
77     fBendingVertexDispersion(fgkDefaultBendingVertexDispersion),
78     fNonBendingVertexDispersion(fgkDefaultNonBendingVertexDispersion),
79     fMaxNormChi2MatchTrigger(fgkDefaultMaxNormChi2MatchTrigger),
80     fHitsForRecPtr(0x0),
81     fNHitsForRec(0),
82     fNHitsForRecPerChamber(0x0),
83     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber(0x0),
84     fRecTracksPtr(0x0),
85     fNRecTracks(0),
86     fMUONData(data),
87     fTriggerTrack(new AliMUONTriggerTrack()),
88     fTriggerCircuit(0x0)
89 {
90   /// Constructor for class AliMUONVTrackReconstructor
91   fNHitsForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
92   fIndexOfFirstHitForRecPerChamber = new Int_t[AliMUONConstants::NTrackingCh()];
93
94   // Memory allocation for the TClonesArray of hits for reconstruction
95   // Is 10000 the right size ????
96   fHitsForRecPtr = new TClonesArray("AliMUONHitForRec", 10000);
97
98   // set the magnetic field for track extrapolations
99   const AliMagF* kField = AliTracker::GetFieldMap();
100   if (!kField) AliFatal("No field available");
101   AliMUONTrackExtrap::SetField(kField);
102
103   fTrackHitPattern = new AliMUONTrackHitPattern(fMUONData);
104 }
105
106   //__________________________________________________________________________
107 AliMUONVTrackReconstructor::~AliMUONVTrackReconstructor(void)
108 {
109   /// Destructor for class AliMUONVTrackReconstructor
110   delete [] fNHitsForRecPerChamber;
111   delete [] fIndexOfFirstHitForRecPerChamber;
112   delete fTriggerTrack;
113   delete fHitsForRecPtr;
114   delete fTrackHitPattern;
115 }
116
117   //__________________________________________________________________________
118 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstruct(void)
119 {
120   /// To reconstruct one event
121   AliDebug(1,"Enter EventReconstruct");
122   
123   ResetTracks(); //AZ
124   ResetHitsForRec(); //AZ
125   AddHitsForRecFromRawClusters();
126   MakeTracks();
127   if (fMUONData->IsTriggerTrackBranchesInTree()) 
128     ValidateTracksWithTrigger(); 
129
130   fTrackHitPattern->GetHitPattern(fRecTracksPtr);
131
132   // Add tracks to MUON data container 
133   for(Int_t i=0; i<fNRecTracks; i++) {
134     AliMUONTrack * track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->At(i);
135     fMUONData->AddRecTrack(*track);
136   }
137 }
138
139   //__________________________________________________________________________
140 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetTracks(void)
141 {
142   /// To reset the TClonesArray of reconstructed tracks
143   if (fRecTracksPtr) fRecTracksPtr->Delete();
144   // Delete in order that the Track destructors are called,
145   // hence the space for the TClonesArray of pointers to TrackHit's is freed
146   fNRecTracks = 0;
147   return;
148 }
149
150   //__________________________________________________________________________
151 void AliMUONVTrackReconstructor::ResetHitsForRec(void)
152 {
153   /// To reset the array and the number of HitsForRec,
154   /// and also the number of HitsForRec
155   /// and the index of the first HitForRec per chamber
156   if (fHitsForRecPtr) fHitsForRecPtr->Delete();
157   fNHitsForRec = 0;
158   for (Int_t ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++)
159     fNHitsForRecPerChamber[ch] = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
160   return;
161 }
162
163   //__________________________________________________________________________
164 void AliMUONVTrackReconstructor::SortHitsForRecWithIncreasingChamber()
165 {
166   /// Sort HitsForRec's in increasing order with respect to chamber number.
167   /// Uses the function "Compare".
168   /// Update the information for HitsForRec per chamber too.
169   Int_t ch, nhits, prevch;
170   fHitsForRecPtr->Sort();
171   for (ch = 0; ch < AliMUONConstants::NTrackingCh(); ch++) {
172     fNHitsForRecPerChamber[ch] = 0;
173     fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = 0;
174   }
175   prevch = 0; // previous chamber
176   nhits = 0; // number of hits in current chamber
177   // Loop over HitsForRec
178   for (Int_t hit = 0; hit < fNHitsForRec; hit++) {
179     // chamber number (0...)
180     ch = ((AliMUONHitForRec*)  ((*fHitsForRecPtr)[hit]))->GetChamberNumber();
181     // increment number of hits in current chamber
182     (fNHitsForRecPerChamber[ch])++;
183     // update index of first HitForRec in current chamber
184     // if chamber number different from previous one
185     if (ch != prevch) {
186       fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch] = hit;
187       prevch = ch;
188     }
189   }
190   return;
191 }
192
193   //__________________________________________________________________________
194 TClonesArray* AliMUONVTrackReconstructor::MakeSegmentsInStation(Int_t station)
195 {
196   /// To make the list of segments in station(0..) "Station" from the list of hits to be reconstructed.
197   /// Return a new TClonesArray of segments.
198   /// It is the responsibility of the user to delete it afterward.
199   AliDebug(1,Form("Enter MakeSegmentsPerStation (0...) %d",station));
200   
201   AliMUONHitForRec *hit1Ptr, *hit2Ptr;
202   AliMUONObjectPair *segment;
203   Double_t bendingSlope = 0, impactParam = 0., bendingMomentum = 0.; // to avoid compilation warning
204   // first and second chambers (0...) in the station
205   Int_t ch1 = 2 * station;
206   Int_t ch2 = ch1 + 1;
207   // list of segments
208   TClonesArray *segments = new TClonesArray("AliMUONObjectPair", fNHitsForRecPerChamber[ch2]);
209   // Loop over HitForRec's in the first chamber of the station
210   for (Int_t hit1 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1];
211        hit1 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch1] + fNHitsForRecPerChamber[ch1];
212        hit1++) {
213     // pointer to the HitForRec
214     hit1Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit1]);
215     // Loop over HitsForRec's in the second chamber of the station
216     for (Int_t hit2 = fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2];
217          hit2 < fIndexOfFirstHitForRecPerChamber[ch2] + fNHitsForRecPerChamber[ch2];
218          hit2++) {
219       // pointer to the HitForRec
220       hit2Ptr = (AliMUONHitForRec*) ((*fHitsForRecPtr)[hit2]);
221       if ( hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ() != 0. ) {
222         // bending slope
223         bendingSlope = (hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit2Ptr->GetBendingCoor()) / (hit1Ptr->GetZ() - hit2Ptr->GetZ());
224         // impact parameter
225         impactParam = hit1Ptr->GetBendingCoor() - hit1Ptr->GetZ() * bendingSlope;
226         // absolute value of bending momentum
227         bendingMomentum = TMath::Abs(AliMUONTrackExtrap::GetBendingMomentumFromImpactParam(impactParam));
228       } else {
229         AliWarning("hit1Ptr->GetZ() = hit2Ptr->GetZ(): no segment created");
230         continue;
231       }   
232       // check for bending momentum within tolerances
233       if ((bendingMomentum < fMaxBendingMomentum) && (bendingMomentum > fMinBendingMomentum)) {
234         // make new segment
235         segment = new ((*segments)[segments->GetLast()+1]) AliMUONObjectPair(hit1Ptr, hit2Ptr, kFALSE, kFALSE);
236         if (AliLog::GetGlobalDebugLevel() > 1) {
237           cout << "segmentIndex(0...): " << segments->GetLast() << endl;
238           segment->Dump();
239           cout << "HitForRec in first chamber" << endl;
240           hit1Ptr->Dump();
241           cout << "HitForRec in second chamber" << endl;
242           hit2Ptr->Dump();
243         }
244       }
245     } //for (Int_t hit2
246   } // for (Int_t hit1...
247   AliDebug(1,Form("Station: %d  NSegments:  %d ", station, segments->GetEntriesFast()));
248   return segments;
249 }
250
251   //__________________________________________________________________________
252 void AliMUONVTrackReconstructor::ValidateTracksWithTrigger(void)
253 {
254   /// Try to match track from tracking system with trigger track
255   static const Double_t kDistSigma[3]={1,1,0.02}; // sigma of distributions (trigger-track) X,Y,slopeY
256   
257   Int_t loTrigger =  0;
258   Int_t loCirc    = -1;
259   Int_t loStripX  = -1;
260   Int_t loStripY  = -1;
261   Int_t loDev     = -1;
262   Int_t loLpt     = -1;
263   Int_t loHpt     = -1;
264
265   AliMUONTrack *track;
266   AliMUONTrackParam trackParam; 
267   AliMUONTriggerTrack *triggerTrack;
268   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
269   
270   fMUONData->SetTreeAddress("RL");
271   fMUONData->GetRecTriggerTracks();
272   TClonesArray *recTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks();
273
274   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
275   fMUONData->GetTrigger();
276   TClonesArray *localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();
277
278   Int_t matchTrigger;
279   Int_t loTrgNum;
280   Double_t distTriggerTrack[3];
281   Double_t xTrack, yTrack, ySlopeTrack, chi2MatchTrigger, minChi2MatchTrigger, chi2;
282   
283   track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->First();
284   while (track) {
285     matchTrigger = 0;
286     chi2MatchTrigger = 0.;
287     loTrgNum = -1;
288     Int_t doubleMatch=-1; // Check if track matches 2 trigger tracks
289     Double_t doubleChi2 = -1.;
290
291     trackParam = *((AliMUONTrackParam*) (track->GetTrackParamAtHit()->Last()));
292     AliMUONTrackExtrap::ExtrapToZ(&trackParam, AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10)); // extrap to 1st trigger chamber
293     
294     xTrack = trackParam.GetNonBendingCoor();
295     yTrack = trackParam.GetBendingCoor();
296     ySlopeTrack = trackParam.GetBendingSlope();
297     minChi2MatchTrigger = 999.;
298   
299     triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->First();
300     while(triggerTrack){
301       distTriggerTrack[0] = (triggerTrack->GetX11()-xTrack)/kDistSigma[0];
302       distTriggerTrack[1] = (triggerTrack->GetY11()-yTrack)/kDistSigma[1];
303       distTriggerTrack[2] = (TMath::Tan(triggerTrack->GetThetay())-ySlopeTrack)/kDistSigma[2];
304       chi2 = 0.;
305       for (Int_t iVar = 0; iVar < 3; iVar++) chi2 += distTriggerTrack[iVar]*distTriggerTrack[iVar];
306       chi2 /= 3.; // Normalized Chi2: 3 degrees of freedom (X,Y,slopeY)
307       if (chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
308           Bool_t isDoubleTrack = (TMath::Abs(chi2 - minChi2MatchTrigger)<1.);
309           if (chi2 < minChi2MatchTrigger && chi2 < fMaxNormChi2MatchTrigger) {
310               if(isDoubleTrack){
311                   doubleMatch = loTrgNum;
312                   doubleChi2 = chi2MatchTrigger;
313               }
314               minChi2MatchTrigger = chi2;
315               chi2MatchTrigger = chi2;
316               loTrgNum=triggerTrack->GetLoTrgNum();
317               locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(loTrgNum);
318               matchTrigger=1;
319               if(locTrg->LoLpt()>0)matchTrigger=2;
320               if(locTrg->LoHpt()>0)matchTrigger=3;
321           }
322           else if(isDoubleTrack) {
323               doubleMatch = triggerTrack->GetLoTrgNum();
324               doubleChi2 = chi2;
325           }
326       }
327       triggerTrack = (AliMUONTriggerTrack*) recTriggerTracks->After(triggerTrack);
328     }
329     if(doubleMatch>=0){ // If two trigger tracks match, select the one passing more trigger cuts
330         AliDebug(1, Form("Two candidates found: %i and %i",loTrgNum,doubleMatch));
331         AliMUONLocalTrigger *locTrg1 = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(doubleMatch);
332         if((locTrg1->LoLpt()>0 && matchTrigger<2) || (locTrg1->LoHpt() && matchTrigger<3)){
333             if(locTrg1->LoHpt()>0)matchTrigger=3;
334             else matchTrigger=2;
335             loTrgNum = doubleMatch;
336             chi2MatchTrigger=doubleChi2;
337         }
338     }
339     
340     track->SetMatchTrigger(matchTrigger);
341     track->SetLoTrgNum(loTrgNum);
342     track->SetChi2MatchTrigger(chi2MatchTrigger);
343
344     if (loTrgNum >= 0 && loTrgNum < 234) {
345       locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(loTrgNum);
346       
347       loCirc   = locTrg->LoCircuit();
348       loStripX = locTrg->LoStripX();
349       loStripY = locTrg->LoStripY();
350       loDev    = locTrg->LoDev();
351       loLpt    = locTrg->LoLpt();
352       loHpt    = locTrg->LoHpt();
353       
354       track->SetLocalTrigger(loCirc,loStripX,loStripY,loDev,loLpt,loHpt);
355     }
356
357     track = (AliMUONTrack*) fRecTracksPtr->After(track);
358   }
359
360   return;
361 }
362
363 //__________________________________________________________________________
364 void AliMUONVTrackReconstructor::EventReconstructTrigger(void)
365 {
366   /// To reconstruct trigger for one event
367   AliDebug(1,"Enter EventReconstructTrigger");
368   MakeTriggerTracks();  
369   return;
370 }
371
372   //__________________________________________________________________________
373 Bool_t AliMUONVTrackReconstructor::MakeTriggerTracks(void)
374 {
375   /// To make the trigger tracks from Local Trigger
376   AliDebug(1, "Enter MakeTriggerTracks");
377   
378   TTree* treeR;
379   UChar_t gloTrigPat;
380   TClonesArray *localTrigger;
381   TClonesArray *globalTrigger;
382   AliMUONLocalTrigger *locTrg;
383   AliMUONGlobalTrigger *gloTrg;
384
385   treeR = fMUONData->TreeR();
386   if (!treeR) {
387     AliWarning("TreeR is not loaded");
388     return kFALSE;
389   }
390   
391   fMUONData->SetTreeAddress("TC");
392   fMUONData->GetTrigger();
393
394   // global trigger for trigger pattern
395   gloTrigPat = 0;
396   globalTrigger = fMUONData->GlobalTrigger(); 
397   gloTrg = (AliMUONGlobalTrigger*)globalTrigger->UncheckedAt(0);
398  
399   if (gloTrg)
400     gloTrigPat = gloTrg->GetGlobalResponse();
401  
402
403   // local trigger for tracking 
404   localTrigger = fMUONData->LocalTrigger();    
405   Int_t nlocals = (Int_t) (localTrigger->GetEntries());
406
407   Float_t z11 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(10);
408   Float_t z21 = AliMUONConstants::DefaultChamberZ(12);
409
410   Float_t y11 = 0.;
411   Int_t stripX21 = 0;
412   Float_t y21 = 0.;
413   Float_t x11 = 0.;
414
415   for (Int_t i=0; i<nlocals; i++) { // loop on Local Trigger
416       locTrg = (AliMUONLocalTrigger*)localTrigger->UncheckedAt(i);      
417       
418       Bool_t xTrig=kFALSE;
419       Bool_t yTrig=kFALSE;
420       
421       if ( locTrg->LoSdev()==1 && locTrg->LoDev()==0 && 
422            locTrg->LoStripX()==0) xTrig=kFALSE; // no trigger in X
423       else xTrig=kTRUE;                         // trigger in X
424       if (locTrg->LoTrigY()==1 && 
425           locTrg->LoStripY()==15 ) yTrig = kFALSE; // no trigger in Y
426       else yTrig = kTRUE;                          // trigger in Y
427
428       if (xTrig && yTrig) { // make Trigger Track if trigger in X and Y
429           
430           AliDebug(1, "AliMUONTrackReconstructor::MakeTriggerTrack using NEW trigger \n");
431           AliMUONTriggerCircuit* circuit = 
432               (AliMUONTriggerCircuit*)fTriggerCircuit->At(locTrg->LoCircuit()-1); // -1 !!!
433           
434           y11 = circuit->GetY11Pos(locTrg->LoStripX()); 
435 // need first to convert deviation to [0-30] 
436 // (see AliMUONLocalTriggerBoard::LocalTrigger)
437           Int_t deviation = locTrg->LoDev(); 
438           Int_t sign = 0;
439           if ( !locTrg->LoSdev() &&  deviation ) sign=-1;
440           if ( !locTrg->LoSdev() && !deviation ) sign= 0;
441           if (  locTrg->LoSdev() == 1 )          sign=+1;
442           deviation *= sign;
443           deviation += 15;
444           stripX21 = locTrg->LoStripX()+deviation+1;
445           y21 = circuit->GetY21Pos(stripX21);       
446           x11 = circuit->GetX11Pos(locTrg->LoStripY());
447           
448           AliDebug(1, Form(" MakeTriggerTrack %d %d %d %d %d %f %f %f \n",i,locTrg->LoCircuit(),
449                            locTrg->LoStripX(),locTrg->LoStripX()+locTrg->LoDev()+1,locTrg->LoStripY(),y11, y21, x11));
450           
451           Float_t thetax = TMath::ATan2( x11 , z11 );
452           Float_t thetay = TMath::ATan2( (y21-y11) , (z21-z11) );
453           
454           fTriggerTrack->SetX11(x11);
455           fTriggerTrack->SetY11(y11);
456           fTriggerTrack->SetThetax(thetax);
457           fTriggerTrack->SetThetay(thetay);
458           fTriggerTrack->SetGTPattern(gloTrigPat);
459           fTriggerTrack->SetLoTrgNum(i);
460               
461           fMUONData->AddRecTriggerTrack(*fTriggerTrack);
462       } // board is fired 
463   } // end of loop on Local Trigger
464   
465   return kTRUE;    
466 }
467
468 //__________________________________________________________________________
469 void AliMUONVTrackReconstructor::EventDumpTrigger(void)
470 {
471   /// Dump reconstructed trigger event 
472   /// and the particle parameters
473   AliMUONTriggerTrack *triggertrack ;
474   Int_t nTriggerTracks = fMUONData->RecTriggerTracks()->GetEntriesFast();
475  
476   AliDebug(1, "****** enter EventDumpTrigger ******");
477   AliDebug(1, Form("Number of Reconstructed tracks : %d ",  nTriggerTracks));
478   
479   // Loop over reconstructed tracks
480   for (Int_t trackIndex = 0; trackIndex < nTriggerTracks; trackIndex++) {
481     triggertrack = (AliMUONTriggerTrack*)fMUONData->RecTriggerTracks()->At(trackIndex);
482       printf(" trigger track number %i x11=%f y11=%f thetax=%f thetay=%f \n",
483              trackIndex,
484              triggertrack->GetX11(),triggertrack->GetY11(),
485              triggertrack->GetThetax(),triggertrack->GetThetay());      
486   } 
487 }
488