PHOS/AliPHOSRawFitterv4.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 2007, 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
  17 // This class extracts the signal parameters (energy, time, quality)
  18 // from ALTRO samples. Energy is in ADC counts, time is in time bin units.
  19 // If sample is not in saturation, a coarse algorithm is used (a-la AliPHOSRawFitterv0)
  20 // If sample is in saturation, the unsaturated part of the sample is fit a-la AliPHOSRawFitterv1
  21 //
  22 //     AliPHOSRawFitterv4 *fitterv4=new AliPHOSRawFitterv4();
  23 //     fitterv4->SetChannelGeo(module,cellX,cellZ,caloFlag);
  24 //     fitterv4->SetCalibData(fgCalibData) ;
  25 //     fitterv4->Eval(sig,sigStart,sigLength);
  26 //     Double_t amplitude = fitterv4.GetEnergy();
  27 //     Double_t time      = fitterv4.GetTime();
  28 //     Bool_t   isLowGain = fitterv4.GetCaloFlag()==0;
  29
  30 // Author: Dmitri Peressounko
  31
  32 // --- ROOT system ---
  33 #include "TArrayI.h"
  34 #include "TMath.h"
  35 #include "TObject.h"
  36 #include "TArrayD.h"
  37 #include "TList.h"
  38 #include "TMinuit.h"
  39
  40
  41 //Used for debug
  42 //#include "TROOT.h"
  43 //#include "TH1.h"
  44 //#include "TCanvas.h"
  45 //#include "TPad.h"
  46 //#include "TF1.h"
  47
  48
  49
  50 // --- AliRoot header files ---
  51 #include "AliPHOSRawFitterv4.h"
  52 #include "AliPHOSCalibData.h"
  53 #include "AliLog.h"
  54
  55 ClassImp(AliPHOSRawFitterv4)
  56
  57 //-----------------------------------------------------------------------------
  58 AliPHOSRawFitterv4::AliPHOSRawFitterv4():
  59   AliPHOSRawFitterv1(),
  60   fFitHighGain(0)
  61 {
  62   //Default constructor
  63 }
  64
  65 //-----------------------------------------------------------------------------
  66 AliPHOSRawFitterv4::~AliPHOSRawFitterv4()
  67 {
  68 }
  69
  70 //-----------------------------------------------------------------------------
  71
  72 Bool_t AliPHOSRawFitterv4::Eval(const UShort_t *signal, Int_t sigStart, Int_t sigLength)
  73 {
  74   // Calculate signal parameters (energy, time, quality) from array of samples
  75   // Energy is a maximum sample minus pedestal 9
  76   // Time is the first time bin
  77   // Signal overflows is there are at least 3 samples of the same amplitude above 900
  78
  79   fOverflow= kFALSE ;
  80   fEnergy  = 0;
  81   if (fNBunches > 1) {
  82     fQuality = 1000;
  83     return kTRUE;
  84   }
  85
  86   const Float_t kBaseLine   = 1.0;
  87   const Int_t   kPreSamples = 10;
  88
  89   Float_t  pedMean   = 0;
  90   Float_t  pedRMS    = 0;
  91   Int_t    nPed      = 0;
  92   UShort_t maxSample = 0;
  93   Int_t    nMax      = 0;
  94
  95   for (Int_t i=0; i<sigLength; i++) {
  96     if (i>sigLength-kPreSamples) { //inverse signal time order
  97       nPed++;
  98       pedMean += signal[i];
  99       pedRMS  += signal[i]*signal[i] ;
 100     }
 101     if(signal[i] > maxSample ){ maxSample = signal[i]; nMax=0;}
 102     if(signal[i] == maxSample) nMax++;
 103
 104   }
 105
 106   fEnergy = (Double_t)maxSample;
 107   if (maxSample > 850 && nMax > 2) fOverflow = kTRUE;
 108
 109   Double_t pedestal = 0 ;
 110   if (fPedSubtract) {
 111     if (nPed > 0) {
 112       fPedestalRMS=(pedRMS - pedMean*pedMean/nPed)/nPed ;
 113       if(fPedestalRMS > 0.)
 114         fPedestalRMS = TMath::Sqrt(fPedestalRMS) ;
 115       pedestal = (Double_t)(pedMean/nPed);
 116     }
 117     else
 118       return kFALSE;
 119   }
 120   else {
 121     //take pedestals from DB
 122     pedestal = (Double_t) fAmpOffset ;
 123     if (fCalibData) {
 124       Float_t truePed       = fCalibData->GetADCpedestalEmc(fModule, fCellZ, fCellX) ;
 125       Int_t   altroSettings = fCalibData->GetAltroOffsetEmc(fModule, fCellZ, fCellX) ;
 126       pedestal += truePed - altroSettings ;
 127     }
 128     else{
 129       AliDebug(2,Form("Pedestal and offset are not read from OCDB. Use 0 for their values.")) ;
 130     }
 131   }
 132   fEnergy-=pedestal ;
 133   if (fEnergy < kBaseLine) fEnergy = 0;
 134
 135
 136   if(fOverflow && ((fCaloFlag == 0) || fFitHighGain)){ //by default fit LowGain only
 137     TArrayI *samples = new TArrayI(sigLength); // array of sample amplitudes
 138     TArrayI *times   = new TArrayI(sigLength); // array of sample time stamps
 139     Bool_t result = kTRUE ;
 140     for (Int_t i=0; i<sigLength; i++) {
 141       samples->AddAt(signal[i]-pedestal,sigLength-i-1);
 142       times  ->AddAt(i ,i);
 143     }
 144     //Prepare fit parameters
 145     //Evaluate time
 146     Int_t iStart = 0;
 147     while(iStart<sigLength && samples->At(iStart) <kBaseLine) iStart++ ;
 148     if      (fCaloFlag == 0){ // Low gain
 149       fSampleParamsLow->AddAt(pedestal,4) ;
 150       fSampleParamsLow->AddAt(double(maxSample),5) ;
 151       fSampleParamsLow->AddAt(double(iStart),6) ;
 152     }
 153     else if (fCaloFlag == 1){ // High gain
 154       fSampleParamsHigh->AddAt(pedestal,4) ;
 155       fSampleParamsHigh->AddAt(double(maxSample),5) ;
 156       fSampleParamsHigh->AddAt(double(iStart),6) ;
 157     }
 158     result=EvalWithFitting(samples,times);
 159     fToFit->Clear("nodelete") ;
 160     delete samples ;
 161     delete times ;
 162
 163     return result;
 164
 165   }
 166
 167
 168   //Sample withour overflow - Evaluate time
 169   fTime = sigStart-sigLength-3;
 170   const Int_t nLine= 6 ;        //Parameters of fitting
 171   const Float_t eMinTOF = 10. ; //Choosed from beam-test and cosmic analyis
 172   const Float_t kAmp=0.35 ;     //Result slightly depends on them, so no getters
 173   // Avoid too low peak:
 174   if(fEnergy < eMinTOF){
 175      return kTRUE;
 176   }
 177   // Find index posK (kLevel is a level of "timestamp" point Tk):
 178   Int_t posK =sigLength-1 ; //last point before crossing k-level
 179   Double_t levelK = pedestal + kAmp*fEnergy;
 180   while(signal[posK] <= levelK && posK>=0){
 181      posK-- ;
 182   }
 183   posK++ ;
 184
 185   if(posK == 0 || posK==sigLength-1){
 186     return kTRUE;
 187   }
 188
 189   // Find crosing point by solving linear equation (least squares method)
 190   Int_t np = 0;
 191   Int_t iup=posK-1 ;
 192   Int_t idn=posK ;
 193   Double_t sx = 0., sy = 0., sxx = 0., sxy = 0.;
 194   Double_t x,y ;
 195
 196   while(np<nLine){
 197     //point above crossing point
 198     if(iup>=0){
 199       x = sigLength-iup-1;
 200       y = signal[iup];
 201       sx += x;
 202       sy += y;
 203       sxx += (x*x);
 204       sxy += (x*y);
 205       np++ ;
 206       iup-- ;
 207     }
 208     //Point below crossing point
 209     if(idn<sigLength){
 210       if(signal[idn]<pedestal){
 211         idn=sigLength-1 ; //do not scan further
 212         idn++ ;
 213         continue ;
 214       }
 215       x = sigLength-idn-1;
 216       y = signal[idn];
 217       sx += x;
 218       sy += y;
 219       sxx += (x*x);
 220       sxy += (x*y);
 221       np++;
 222       idn++ ;
 223     }
 224     if(idn>=sigLength && iup<0){
 225       break ; //can not fit futher
 226     }
 227   }
 228
 229   Double_t det = np*sxx - sx*sx;
 230   if(det == 0){
 231     return kTRUE;
 232   }
 233   Double_t c1 = (np*sxy - sx*sy)/det;  //slope
 234   Double_t c0 = 0;
 235   if (np>0)
 236     c0 = (sy-c1*sx)/np; //offset
 237   if(c1 == 0){
 238     return kTRUE;
 239   }
 240
 241   // Find where the line cross kLevel:
 242   fTime += (levelK - c0)/c1-5. ; //5: mean offset between k-Level and start times
 243   return kTRUE;
 244
 245 }
 246 //===================================================
 247 Bool_t AliPHOSRawFitterv4::EvalWithFitting(TArrayI*samples, TArrayI * times){
 248
 249   // if sample has reasonable mean and RMS, try to fit it with gamma2
 250   const Float_t sampleMaxHG=102.332 ;
 251   const Float_t sampleMaxLG=277.196 ;
 252
 253   gMinuit->mncler();                     // Reset Minuit's list of paramters
 254   gMinuit->SetPrintLevel(-1) ;           // No Printout
 255   gMinuit->SetFCN(AliPHOSRawFitterv1::UnfoldingChiSquare) ;
 256   // To set the address of the minimization function
 257
 258   fToFit->Clear("nodelete") ;
 259   Double_t b=0,bmin=0,bmax=0 ;
 260   if      (fCaloFlag == 0){ // Low gain
 261     b=fSampleParamsLow->At(2) ;
 262     bmin=0.5 ;
 263     bmax=10. ;
 264     fToFit->AddFirst((TObject*)fSampleParamsLow) ;
 265   }
 266   else if (fCaloFlag == 1){ // High gain
 267     b=fSampleParamsHigh->At(2) ;
 268     bmin=0.05 ;
 269     bmax=0.4 ;
 270     fToFit->AddFirst((TObject*)fSampleParamsHigh) ;
 271   }
 272   fToFit->AddLast((TObject*)samples) ;
 273   fToFit->AddLast((TObject*)times) ;
 274
 275
 276   gMinuit->SetObjectFit((TObject*)fToFit) ;         // To tranfer pointer to UnfoldingChiSquare
 277   Int_t ierflg ;
 278   gMinuit->mnparm(0, "t0",  1., 0.01, -50., 50., ierflg) ;
 279   if(ierflg != 0){
 280     //    AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : t0=%e\n",1.*tStart) ) ;
 281     fEnergy =   0. ;
 282     fTime   =-999. ;
 283     fQuality= 999. ;
 284     return kTRUE ; //will scan further
 285   }
 286   Double_t amp0=0;
 287   if      (fCaloFlag == 0) // Low gain
 288     amp0 = fEnergy/sampleMaxLG;
 289   else if (fCaloFlag == 1) // High gain
 290     amp0 = fEnergy/sampleMaxHG;
 291
 292   gMinuit->mnparm(1, "Energy", amp0 , 0.01*amp0, 0, 0, ierflg) ;
 293   if(ierflg != 0){
 294     //    AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : E=%e\n", amp0)) ;
 295     fEnergy =   0. ;
 296     fTime   =-999. ;
 297     fQuality= 999. ;
 298     return kTRUE ; //will scan further
 299   }
 300
 301   gMinuit->mnparm(2, "p2", b, 0.01*b, bmin, bmax, ierflg) ;
 302   if(ierflg != 0){
 303     //        AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : E=%e\n", amp0)) ;
 304     fEnergy =   0. ;
 305     fTime   =-999. ;
 306     fQuality= 999. ;
 307     return kTRUE ; //will scan further
 308   }
 309
 310   Double_t p0 = 0.0001 ; // "Tolerance" Evaluation stops when EDM = 0.0001*p0 ; The number of function call slightly
 311   //  depends on it.
 312   Double_t p1 = 1.0 ;
 313   Double_t p2 = 0.0 ;
 314   gMinuit->mnexcm("SET STR", &p2, 0, ierflg) ;   // force TMinuit to reduce function calls
 315   gMinuit->mnexcm("SET GRA", &p1, 1, ierflg) ;   // force TMinuit to use my gradient
 316   //////        gMinuit->SetMaxIterations(100);
 317   gMinuit->mnexcm("SET NOW", &p2 , 0, ierflg) ;  // No Warnings
 318
 319   gMinuit->mnexcm("MIGRAD", &p0, 0, ierflg) ;    // minimize
 320
 321   Double_t err=0.,t0err=0. ;
 322   Double_t t0=0.,efit=0. ;
 323   gMinuit->GetParameter(0,t0, t0err) ;
 324   gMinuit->GetParameter(1,efit, err) ;
 325
 326   Double_t bfit=0., berr=0. ;
 327   gMinuit->GetParameter(2,bfit,berr) ;
 328
 329    //Calculate total energy
 330   //this is parameterization of dependence of pulse height on parameter b
 331   if(fCaloFlag == 0) // Low gain
 332     fEnergy = efit*(99.54910 + 78.65038*bfit) ;
 333   else if(fCaloFlag == 1) // High gain
 334     fEnergy=efit*(80.33109 + 128.6433*bfit) ;
 335
 336   if(fEnergy < 0. || fEnergy > 10000.){
 337     //set energy to previously found max
 338     fTime   =-999.;
 339     fQuality= 999 ;
 340     fEnergy=0. ;
 341     return kTRUE;
 342   }
 343
 344   //evaluate fit quality
 345   Double_t fmin=0.,fedm=0.,errdef=0. ;
 346   Int_t npari,nparx,istat;
 347   gMinuit->mnstat(fmin,fedm,errdef,npari,nparx,istat) ;
 348   fQuality = fmin/samples->GetSize() ;
 349   //compare quality with some parameterization
 350   if      (fCaloFlag == 0) // Low gain
 351     fQuality /= 2.00 + 0.0020*fEnergy ;
 352   else if (fCaloFlag == 1) // High gain
 353     fQuality /= 0.75 + 0.0025*fEnergy ;
 354
 355   fTime  += t0 - 4.024*bfit ;
 356
 357   if(fQuality==0.){//no points to fit)
 358     fTime   =-999.;
 359     fQuality= 1999 ;
 360     fEnergy=0. ;
 361   }
 362
 363 /*
 364   if(1){
 365     TH1I * h = (TH1I*)gROOT->FindObjectAny("hSamples") ;
 366     if(!h) h = new TH1I("hSamples","Samples",65,0.,65.) ;
 367     h->Reset() ;
 368     for (Int_t i=0; i<samples->GetSize(); i++) {
 369         h->SetBinContent(i+1,float(samples->At(i))) ;
 370     }
 371     TF1 * fffit = new TF1("fffit","[0]*(abs(x-[1])^[3]*exp(-[2]*(x-[1]))+[4]*(x-[1])*(x-[1])*exp(-[5]*(x-[1])))",0.,60.) ;
 372     TArrayD * params=(TArrayD*)fToFit->At(0) ;
 373     Double_t n=params->At(0) ;
 374     Double_t alpha=params->At(1) ;
 375     Double_t beta=params->At(3) ;
 376     fffit->SetParameters(efit,t0,alpha,n,bfit,beta) ;
 377     fffit->SetLineColor(2) ;
 378     TCanvas * can = (TCanvas*)gROOT->FindObjectAny("cSamples") ;
 379     if(!can){
 380         can = new TCanvas("cSamples","cSamples",10,10,600,600) ;
 381         can->SetFillColor(0) ;
 382         can->SetFillStyle(0) ;
 383         can->Range(0,0,1,1);
 384         can->SetBorderSize(0);
 385     }
 386     can->cd() ;
 387
 388 //      TPad * spectrum_1 = new TPad("spectrum_1", "spectrum_1",0.001,0.32,0.99,0.99);
 389       TPad * spectrum_1 = new TPad("spectrum_1", "spectrum_1",0.001,0.001,0.999,0.999);
 390       spectrum_1->Draw();
 391       spectrum_1->cd();
 392       spectrum_1->Range(0,0,1,1);
 393       spectrum_1->SetFillColor(0);
 394       spectrum_1->SetFillStyle(4000);
 395       spectrum_1->SetBorderSize(1);
 396       spectrum_1->SetBottomMargin(0.012);
 397       spectrum_1->SetTopMargin(0.03);
 398       spectrum_1->SetLeftMargin(0.10);
 399       spectrum_1->SetRightMargin(0.05);
 400
 401       char title[155] ;
 402       snprintf(title,155,"Sample, mod=%d, x=%d, z=%d, Quality=%5.1f",fModule,fCellX,fCellZ,fQuality) ;
 403       h->SetTitle(title) ;
 404 //      h->Fit(fffit,"","",0.,51.) ;
 405       h->Draw() ;
 406       fffit->Draw("same") ;
 407
 408
 409 //       can->cd() ;
 410 //       TPad *spectrum_2 = new TPad("spectrum_2", "spectrum_2",0.001,0.01,0.99,0.32);
 411 //       spectrum_2->SetFillColor(0) ;
 412 //       spectrum_2->SetFillStyle(0) ;
 413 //       spectrum_2->SetGridy() ;
 414 //       spectrum_2->Draw();
 415 //       spectrum_2->Range(0,0,1,1);
 416 //       spectrum_2->SetFillColor(0);
 417 //       spectrum_2->SetBorderSize(1);
 418 //       spectrum_2->SetTopMargin(0.01);
 419 //       spectrum_2->SetBottomMargin(0.25);
 420 //       spectrum_2->SetLeftMargin(0.10);
 421 //       spectrum_2->SetRightMargin(0.05);
 422 //       spectrum_2->cd() ;
 423 //
 424 //       TH1I * hd = (TH1I*)gROOT->FindObjectAny("hSamplesDif") ;
 425 //       if(!hd) hd = new TH1I("hd","Samples",65,0.,65.) ;
 426 //       hd->Reset() ;
 427 //       for (Int_t i=0; i<samples->GetSize(); i++) {
 428 //         hd->SetBinContent(i+1,TMath::Max(-1023.,TMath::Min(1023.,samples->At(i)-fffit->Eval(i)))) ;
 429 //       }
 430 //       hd->Draw();
 431
 432       can->Update() ;
 433       printf("Press <enter> to continue\n") ;
 434       getchar();
 435
 436
 437       delete fffit ;
 438       delete spectrum_1 ;
 439 //      delete spectrum_2 ;
 440     }
 441 */
 442
 443   return kTRUE;
 444
 445 }