Coverity fix
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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 }