fixing small memory leak
[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 AliPHOSRawFitterv4::AliPHOSRawFitterv4(const AliPHOSRawFitterv4 &phosFitter ):
72   AliPHOSRawFitterv1((AliPHOSRawFitterv1)phosFitter),
73   fFitHighGain(0) 
74 {
75   //Copy constructor
76   fFitHighGain=phosFitter.fFitHighGain;
77 }
78
79
80 //-----------------------------------------------------------------------------
81
82 Bool_t AliPHOSRawFitterv4::Eval(const UShort_t *signal, Int_t sigStart, Int_t sigLength)
83 {
84   // Calculate signal parameters (energy, time, quality) from array of samples
85   // Energy is a maximum sample minus pedestal 9
86   // Time is the first time bin
87   // Signal overflows is there are at least 3 samples of the same amplitude above 900
88
89   fOverflow= kFALSE ;
90   fEnergy  = 0;
91   if (fNBunches > 1) {
92     fQuality = 1000;
93     return kTRUE;
94   }
95   
96   const Float_t kBaseLine   = 1.0;
97   const Int_t   kPreSamples = 10;
98
99   Float_t  pedMean   = 0;
100   Float_t  pedRMS    = 0;
101   Int_t    nPed      = 0;
102   UShort_t maxSample = 0;
103   Int_t    nMax      = 0;
104
105   for (Int_t i=0; i<sigLength; i++) {
106     if (i>sigLength-kPreSamples) { //inverse signal time order
107       nPed++;
108       pedMean += signal[i];
109       pedRMS  += signal[i]*signal[i] ;
110     }
111     if(signal[i] > maxSample ){ maxSample = signal[i]; nMax=0;}
112     if(signal[i] == maxSample) nMax++;
113
114   }
115
116   fEnergy = (Double_t)maxSample;
117   if (maxSample > 850 && nMax > 2) fOverflow = kTRUE;
118   
119   Double_t pedestal = 0 ;
120   if (fPedSubtract) {
121     if (nPed > 0) {
122       fPedestalRMS=(pedRMS - pedMean*pedMean/nPed)/nPed ;
123       if(fPedestalRMS > 0.) 
124         fPedestalRMS = TMath::Sqrt(fPedestalRMS) ;
125       pedestal = (Double_t)(pedMean/nPed);
126     }
127     else
128       return kFALSE;
129   }
130   else {
131     //take pedestals from DB
132     pedestal = (Double_t) fAmpOffset ;
133     if (fCalibData) {
134       Float_t truePed       = fCalibData->GetADCpedestalEmc(fModule, fCellZ, fCellX) ;
135       Int_t   altroSettings = fCalibData->GetAltroOffsetEmc(fModule, fCellZ, fCellX) ;
136       pedestal += truePed - altroSettings ;
137     }
138     else{
139       AliDebug(2,Form("Pedestal and offset are not read from OCDB. Use 0 for their values.")) ;
140     }
141   }
142   fEnergy-=pedestal ;
143   if (fEnergy < kBaseLine) fEnergy = 0;
144   
145   
146   if(fOverflow && ((fCaloFlag == 0) || fFitHighGain)){ //by default fit LowGain only
147     TArrayI *samples = new TArrayI(sigLength); // array of sample amplitudes
148     TArrayI *times   = new TArrayI(sigLength); // array of sample time stamps
149     Bool_t result = kTRUE ;
150     for (Int_t i=0; i<sigLength; i++) {
151       samples->AddAt(signal[i]-pedestal,sigLength-i-1);
152       times  ->AddAt(i ,i);
153     }
154     //Prepare fit parameters
155     //Evaluate time
156     Int_t iStart = 0;
157     while(iStart<sigLength && samples->At(iStart) <kBaseLine) iStart++ ;
158     if      (fCaloFlag == 0){ // Low gain
159       fSampleParamsLow->AddAt(pedestal,4) ;
160       fSampleParamsLow->AddAt(double(maxSample),5) ;
161       fSampleParamsLow->AddAt(double(iStart),6) ;
162     }
163     else if (fCaloFlag == 1){ // High gain
164       fSampleParamsHigh->AddAt(pedestal,4) ;
165       fSampleParamsHigh->AddAt(double(maxSample),5) ;
166       fSampleParamsHigh->AddAt(double(iStart),6) ;
167     }
168     result=EvalWithFitting(samples,times); 
169     fToFit->Clear("nodelete") ;
170     delete samples ;
171     delete times ;
172     
173     return result; 
174   
175   }
176   
177   
178   //Sample withour overflow - Evaluate time
179   fTime = sigStart-sigLength-3; 
180   const Int_t nLine= 6 ;        //Parameters of fitting
181   const Float_t eMinTOF = 10. ; //Choosed from beam-test and cosmic analyis
182   const Float_t kAmp=0.35 ;     //Result slightly depends on them, so no getters
183   // Avoid too low peak:
184   if(fEnergy < eMinTOF){
185      return kTRUE;
186   }
187   // Find index posK (kLevel is a level of "timestamp" point Tk):
188   Int_t posK =sigLength-1 ; //last point before crossing k-level
189   Double_t levelK = pedestal + kAmp*fEnergy;
190   while(signal[posK] <= levelK && posK>=0){
191      posK-- ;
192   }
193   posK++ ;
194
195   if(posK == 0 || posK==sigLength-1){
196     return kTRUE; 
197   }
198
199   // Find crosing point by solving linear equation (least squares method)
200   Int_t np = 0;
201   Int_t iup=posK-1 ;
202   Int_t idn=posK ;
203   Double_t sx = 0., sy = 0., sxx = 0., sxy = 0.;
204   Double_t x,y ;
205
206   while(np<nLine){
207     //point above crossing point
208     if(iup>=0){
209       x = sigLength-iup-1;
210       y = signal[iup];
211       sx += x;
212       sy += y;
213       sxx += (x*x);
214       sxy += (x*y);
215       np++ ;
216       iup-- ;
217     }
218     //Point below crossing point
219     if(idn<sigLength){
220       if(signal[idn]<pedestal){
221         idn=sigLength-1 ; //do not scan further
222         idn++ ;
223         continue ;
224       }
225       x = sigLength-idn-1;
226       y = signal[idn];
227       sx += x;
228       sy += y;
229       sxx += (x*x);
230       sxy += (x*y);
231       np++;
232       idn++ ;
233     }
234     if(idn>=sigLength && iup<0){
235       break ; //can not fit futher
236     }
237   }
238
239   Double_t det = np*sxx - sx*sx;
240   if(det == 0){
241     return kTRUE;
242   }
243   Double_t c1 = (np*sxy - sx*sy)/det;  //slope
244   Double_t c0 = (sy-c1*sx)/np; //offset
245   if(c1 == 0){
246     return kTRUE;
247   }
248
249   // Find where the line cross kLevel:
250   fTime += (levelK - c0)/c1-5. ; //5: mean offset between k-Level and start times
251   return kTRUE;
252
253 }
254 //===================================================
255 Bool_t AliPHOSRawFitterv4::EvalWithFitting(TArrayI*samples, TArrayI * times){
256
257   // if sample has reasonable mean and RMS, try to fit it with gamma2
258   const Float_t sampleMaxHG=102.332 ; 
259   const Float_t sampleMaxLG=277.196 ; 
260   
261   gMinuit->mncler();                     // Reset Minuit's list of paramters
262   gMinuit->SetPrintLevel(-1) ;           // No Printout
263   gMinuit->SetFCN(AliPHOSRawFitterv1::UnfoldingChiSquare) ;  
264   // To set the address of the minimization function 
265   
266   fToFit->Clear("nodelete") ;
267   Double_t b=0,bmin=0,bmax=0 ;
268   if      (fCaloFlag == 0){ // Low gain
269     b=fSampleParamsLow->At(2) ;
270     bmin=0.5 ;
271     bmax=10. ;
272     fToFit->AddFirst((TObject*)fSampleParamsLow) ; 
273   }
274   else if (fCaloFlag == 1){ // High gain
275     b=fSampleParamsHigh->At(2) ;
276     bmin=0.05 ;
277     bmax=0.4 ;
278     fToFit->AddFirst((TObject*)fSampleParamsHigh) ; 
279   }
280   fToFit->AddLast((TObject*)samples) ;
281   fToFit->AddLast((TObject*)times) ;
282   
283
284   gMinuit->SetObjectFit((TObject*)fToFit) ;         // To tranfer pointer to UnfoldingChiSquare
285   Int_t ierflg ;
286   gMinuit->mnparm(0, "t0",  1., 0.01, -50., 50., ierflg) ;
287   if(ierflg != 0){
288     //    AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : t0=%e\n",1.*tStart) ) ;
289     fEnergy =   0. ;
290     fTime   =-999. ;
291     fQuality= 999. ;
292     return kTRUE ; //will scan further
293   }
294   Double_t amp0=0; 
295   if      (fCaloFlag == 0) // Low gain
296     amp0 = fEnergy/sampleMaxLG;
297   else if (fCaloFlag == 1) // High gain
298     amp0 = fEnergy/sampleMaxHG;
299   
300   gMinuit->mnparm(1, "Energy", amp0 , 0.01*amp0, 0, 0, ierflg) ;
301   if(ierflg != 0){
302     //    AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : E=%e\n", amp0)) ;
303     fEnergy =   0. ;
304     fTime   =-999. ;
305     fQuality= 999. ;
306     return kTRUE ; //will scan further
307   }
308
309   gMinuit->mnparm(2, "p2", b, 0.01*b, bmin, bmax, ierflg) ;
310   if(ierflg != 0){                                         
311     //        AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : E=%e\n", amp0)) ;  
312     fEnergy =   0. ;
313     fTime   =-999. ;
314     fQuality= 999. ;
315     return kTRUE ; //will scan further  
316   }             
317   
318   Double_t p0 = 0.0001 ; // "Tolerance" Evaluation stops when EDM = 0.0001*p0 ; The number of function call slightly
319   //  depends on it. 
320   Double_t p1 = 1.0 ;
321   Double_t p2 = 0.0 ;
322   gMinuit->mnexcm("SET STR", &p2, 0, ierflg) ;   // force TMinuit to reduce function calls  
323   gMinuit->mnexcm("SET GRA", &p1, 1, ierflg) ;   // force TMinuit to use my gradient  
324   //////        gMinuit->SetMaxIterations(100);
325   gMinuit->mnexcm("SET NOW", &p2 , 0, ierflg) ;  // No Warnings
326   
327   gMinuit->mnexcm("MIGRAD", &p0, 0, ierflg) ;    // minimize 
328   
329   Double_t err=0.,t0err=0. ;
330   Double_t t0=0.,efit=0. ;
331   gMinuit->GetParameter(0,t0, t0err) ;
332   gMinuit->GetParameter(1,efit, err) ;
333   
334   Double_t bfit=0., berr=0. ;
335   gMinuit->GetParameter(2,bfit,berr) ;
336   
337    //Calculate total energy
338   //this is parameterization of dependence of pulse height on parameter b
339   if(fCaloFlag == 0) // Low gain
340     fEnergy = efit*(99.54910 + 78.65038*bfit) ;
341   else if(fCaloFlag == 1) // High gain
342     fEnergy=efit*(80.33109 + 128.6433*bfit) ;
343   
344   if(fEnergy < 0. || fEnergy > 10000.){
345     //set energy to previously found max
346     fTime   =-999.;
347     fQuality= 999 ;
348     fEnergy=0. ;
349     return kTRUE;
350   }                                                                             
351   
352   //evaluate fit quality
353   Double_t fmin=0.,fedm=0.,errdef=0. ;
354   Int_t npari,nparx,istat;
355   gMinuit->mnstat(fmin,fedm,errdef,npari,nparx,istat) ;
356   fQuality = fmin/samples->GetSize() ;
357   //compare quality with some parameterization
358   if      (fCaloFlag == 0) // Low gain
359     fQuality /= 2.00 + 0.0020*fEnergy ;
360   else if (fCaloFlag == 1) // High gain
361     fQuality /= 0.75 + 0.0025*fEnergy ;
362   
363   fTime  += t0 - 4.024*bfit ;
364
365   if(fQuality==0.){//no points to fit)
366     fTime   =-999.;
367     fQuality= 1999 ;
368     fEnergy=0. ;  
369   }
370   
371 /*  
372   if(1){
373     TH1I * h = (TH1I*)gROOT->FindObjectAny("hSamples") ;
374     if(!h) h = new TH1I("hSamples","Samples",65,0.,65.) ;
375     h->Reset() ;
376     for (Int_t i=0; i<samples->GetSize(); i++) {
377         h->SetBinContent(i+1,float(samples->At(i))) ;
378     }
379     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.) ;
380     TArrayD * params=(TArrayD*)fToFit->At(0) ; 
381     Double_t n=params->At(0) ;
382     Double_t alpha=params->At(1) ;
383     Double_t beta=params->At(3) ;
384     fffit->SetParameters(efit,t0,alpha,n,bfit,beta) ;
385     fffit->SetLineColor(2) ;
386     TCanvas * can = (TCanvas*)gROOT->FindObjectAny("cSamples") ;
387     if(!can){
388         can = new TCanvas("cSamples","cSamples",10,10,600,600) ;
389         can->SetFillColor(0) ;
390         can->SetFillStyle(0) ;
391         can->Range(0,0,1,1);
392         can->SetBorderSize(0);
393     }
394     can->cd() ;
395   
396 //      TPad * spectrum_1 = new TPad("spectrum_1", "spectrum_1",0.001,0.32,0.99,0.99);
397       TPad * spectrum_1 = new TPad("spectrum_1", "spectrum_1",0.001,0.001,0.999,0.999);
398       spectrum_1->Draw();
399       spectrum_1->cd();
400       spectrum_1->Range(0,0,1,1);
401       spectrum_1->SetFillColor(0);
402       spectrum_1->SetFillStyle(4000);
403       spectrum_1->SetBorderSize(1);
404       spectrum_1->SetBottomMargin(0.012);
405       spectrum_1->SetTopMargin(0.03);
406       spectrum_1->SetLeftMargin(0.10);
407       spectrum_1->SetRightMargin(0.05);
408
409       char title[155] ;
410       snprintf(title,155,"Sample, mod=%d, x=%d, z=%d, Quality=%5.1f",fModule,fCellX,fCellZ,fQuality) ;
411       h->SetTitle(title) ;
412 //      h->Fit(fffit,"","",0.,51.) ;
413       h->Draw() ;
414       fffit->Draw("same") ;
415
416
417 //       can->cd() ;
418 //       TPad *spectrum_2 = new TPad("spectrum_2", "spectrum_2",0.001,0.01,0.99,0.32);
419 //       spectrum_2->SetFillColor(0) ;
420 //       spectrum_2->SetFillStyle(0) ;
421 //       spectrum_2->SetGridy() ;
422 //       spectrum_2->Draw();
423 //       spectrum_2->Range(0,0,1,1);
424 //       spectrum_2->SetFillColor(0);
425 //       spectrum_2->SetBorderSize(1);
426 //       spectrum_2->SetTopMargin(0.01);
427 //       spectrum_2->SetBottomMargin(0.25);
428 //       spectrum_2->SetLeftMargin(0.10);
429 //       spectrum_2->SetRightMargin(0.05);
430 //       spectrum_2->cd() ;
431 // 
432 //       TH1I * hd = (TH1I*)gROOT->FindObjectAny("hSamplesDif") ;
433 //       if(!hd) hd = new TH1I("hd","Samples",65,0.,65.) ;
434 //       hd->Reset() ;
435 //       for (Int_t i=0; i<samples->GetSize(); i++) {
436 //         hd->SetBinContent(i+1,TMath::Max(-1023.,TMath::Min(1023.,samples->At(i)-fffit->Eval(i)))) ;
437 //       }
438 //       hd->Draw();
439
440       can->Update() ;
441       printf("Press <enter> to continue\n") ;
442       getchar();
443
444
445       delete fffit ;
446       delete spectrum_1 ;
447 //      delete spectrum_2 ;
448     }
449 */
450   
451   return kTRUE;
452
453 }