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[u/mrichter/AliRoot.git] / PHOS / AliPHOSTrackSegmentMakerv1.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 /* $Id$ */
16 //_________________________________________________________________________
17 // Implementation version 1 of algorithm class to construct PHOS track segments
18 // Track segment for PHOS is list of 
19 //        EMC RecPoint + (possibly) CPV RecPoint
20 // To find TrackSegments we do the following: 
21 //  for each EMC RecPoints we look at
22 //   CPV RecPoints in the radious fRcpv. 
23 //  If there is such a CPV RecPoint, 
24 //   we make "Link" it is just indexes of EMC and CPV RecPoint and distance
25 //   between them in the PHOS plane. 
26 //  Then we sort "Links" and starting from the 
27 //   least "Link" pointing to the unassined EMC and CPV RecPoints assing them to 
28 //   new TrackSegment. 
29 // If there is no CPV RecPoint we make TrackSegment 
30 // consisting from EMC alone. There is no TrackSegments without EMC RecPoint.
31 //// In principle this class should be called from AliPHOSReconstructor, but 
32 // one can use it as well in standalone mode.
33 // Use  case:
34 //  root [0] AliPHOSTrackSegmentMakerv1 * t = new AliPHOSTrackSegmentMaker("galice.root", "tracksegmentsname", "recpointsname")
35 //  Warning in <TDatabasePDG::TDatabasePDG>: object already instantiated
36 //               // reads gAlice from header file "galice.root", uses recpoints stored in the branch names "recpointsname" (default = "Default")
37 //               // and saves recpoints in branch named "tracksegmentsname" (default = "recpointsname")                       
38 //  root [1] t->ExecuteTask()
39 //  root [3] t->SetTrackSegmentsBranch("max distance 5 cm")
40 //  root [4] t->ExecuteTask("deb all time") 
41 //                 
42 //*-- Author: Dmitri Peressounko (RRC Ki & SUBATECH) & Yves Schutz (SUBATECH) 
43 //
44
45 // --- ROOT system ---
46 #include "TTree.h"
47 #include "TBenchmark.h"
48
49 // --- Standard library ---
50 #include "Riostream.h"
51 // --- AliRoot header files ---
52 #include "AliPHOSGeometry.h"
53 #include "AliPHOSTrackSegmentMakerv1.h"
54 #include "AliPHOSTrackSegment.h"
55 #include "AliPHOSLink.h"
56 #include "AliPHOSGetter.h"
57 #include "AliESD.h"
58 #include "AliESDtrack.h"
59
60 ClassImp( AliPHOSTrackSegmentMakerv1) 
61
62
63 //____________________________________________________________________________
64   AliPHOSTrackSegmentMakerv1::AliPHOSTrackSegmentMakerv1() : AliPHOSTrackSegmentMaker()
65 {
66   // default ctor (to be used mainly by Streamer)
67
68   InitParameters() ; 
69   fDefaultInit = kTRUE ; 
70 }
71
72 //____________________________________________________________________________
73  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::AliPHOSTrackSegmentMakerv1(const TString alirunFileName, const TString eventFolderName)
74    :AliPHOSTrackSegmentMaker(alirunFileName, eventFolderName)
75 {
76   // ctor
77
78   InitParameters() ; 
79   Init() ;
80   fDefaultInit = kFALSE ; 
81   fESD = 0;
82 }
83
84 //____________________________________________________________________________
85  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::~AliPHOSTrackSegmentMakerv1()
86
87   // dtor
88   // fDefaultInit = kTRUE if TrackSegmentMaker created by default ctor (to get just the parameters)
89   if (!fDefaultInit)  
90     delete fLinkUpArray ;
91 }
92
93
94 //____________________________________________________________________________
95 const TString AliPHOSTrackSegmentMakerv1::BranchName() const 
96 {  
97  
98   return GetName() ;
99 }
100
101 //____________________________________________________________________________
102 void  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::FillOneModule()
103 {
104   // Finds first and last indexes between which 
105   // clusters from one PHOS module are
106
107   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
108   
109   TObjArray * emcRecPoints = gime->EmcRecPoints() ; 
110   TObjArray * cpvRecPoints = gime->CpvRecPoints() ; 
111  
112   //First EMC clusters
113   Int_t totalEmc = emcRecPoints->GetEntriesFast() ;
114   for(fEmcFirst = fEmcLast; (fEmcLast < totalEmc) &&  
115         ((dynamic_cast<AliPHOSRecPoint *>(emcRecPoints->At(fEmcLast)))->GetPHOSMod() == fModule ); 
116       fEmcLast ++)  ;
117   
118   //Now CPV clusters
119   Int_t totalCpv = cpvRecPoints->GetEntriesFast() ;
120
121     for(fCpvFirst = fCpvLast; (fCpvLast < totalCpv) && 
122          ((dynamic_cast<AliPHOSRecPoint *>(cpvRecPoints->At(fCpvLast)))->GetPHOSMod() == fModule ); 
123        fCpvLast ++) ;
124       
125 }
126
127 //____________________________________________________________________________
128 Float_t  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::GetDistanceInPHOSPlane(AliPHOSEmcRecPoint * emcClu,AliPHOSCpvRecPoint * cpvClu, Int_t &trackindex) const
129 {
130   // Calculates the distance between the EMC RecPoint and the CPV RecPoint
131   // Clusters are sorted in "rows" and "columns" of width 1 cm
132
133   //Float_t delta = 1 ;  // Width of the rows in sorting of RecPoints (in cm)
134                        // if you change this value, change it as well in xxxRecPoint::Compare()
135   Float_t distance2Cpv   = fRcpv ;
136   Float_t distance2Track = fRtpc ; 
137
138   trackindex = -1 ; // closest track within fRCpv 
139
140   TVector3 vecEmc ;   // Local position of EMC recpoint
141   TVector3 vecCpv ;   // Local position of CPV recpoint propagated to EMC
142   TVector3 vecDist ;  // Distance between local positions of two points
143   
144   emcClu->GetLocalPosition(vecEmc) ;
145   cpvClu->GetLocalPosition(vecCpv) ;
146
147   //toofar = kTRUE ;
148   if(emcClu->GetPHOSMod() == cpvClu->GetPHOSMod()){ 
149
150     // Find EMC-CPV distance
151     distance2Cpv = (vecCpv - vecEmc).Mag() ;
152     
153     if (fESD != 0x0) {
154       // Extrapolate the global track direction if any to CPV and find the closest track
155       Int_t nTracks = fESD->GetNumberOfTracks();
156       Int_t iClosestTrack = -1;
157       Double_t minDistance = 1e6;
158       Double_t pxyz[3], xyz[3];
159       Double_t rPHOS = 
160         AliPHOSGetter::Instance()->PHOSGeometry()->GetIPtoCrystalSurface();
161       AliESDtrack *track;
162       for (Int_t iTrack=0; iTrack<nTracks; iTrack++) {
163         track = fESD->GetTrack(iTrack);
164         if (track->IsPHOS()) 
165           continue ; 
166         if (!track->GetXYZAt(rPHOS,xyz))
167            continue; //track coord on the cylinder of PHOS radius
168         if ((TMath::Abs(xyz[0])+TMath::Abs(xyz[1])+TMath::Abs(xyz[2]))<=0)
169            continue;
170         if (!track->GetPxPyPzAt(rPHOS,pxyz))
171            continue; // track momentum ibid.
172         vecDist = PropagateToPlane(xyz,pxyz,"CPV",cpvClu->GetPHOSMod());
173         //      Info("GetDistanceInPHOSPlane","Track %d propagation to CPV = (%f,%f,%f)",
174         //     iTrack,vecDist.X(),vecDist.Y(),vecDist.Z());
175         vecDist -= vecCpv;
176         distance2Track = TMath::Sqrt(vecDist.X()*vecDist.X() + vecDist.Z()*vecDist.Z());
177         // Find the closest track to the EMC recpoint
178         if (distance2Track < minDistance) {
179           minDistance = distance2Track;
180           iClosestTrack = iTrack;
181         }
182       }
183
184       if (iClosestTrack != -1) {
185         track = fESD->GetTrack(iClosestTrack);
186         if (track->GetPxPyPzAt(rPHOS,pxyz)) { // track momentum ibid.
187         TVector3 vecCpvGlobal; // Global position of the CPV recpoint
188         AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
189         const AliPHOSGeometry * geom = gime->PHOSGeometry() ; 
190         geom->GetGlobal((AliRecPoint*)cpvClu,vecCpvGlobal);
191         for (Int_t ixyz=0; ixyz<3; ixyz++)
192           xyz[ixyz] = vecCpvGlobal[ixyz];
193         vecDist = PropagateToPlane(xyz,pxyz,"EMC",cpvClu->GetPHOSMod());
194 //      Info("GetDistanceInPHOSPlane","Track %d propagation to EMC = (%f,%f,%f)",
195 //           iClosestTrack,vecDist.X(),vecDist.Y(),vecDist.Z());
196         vecDist -= vecEmc;
197         distance2Track = TMath::Sqrt(vecDist.X()*vecDist.X() + vecDist.Z()*vecDist.Z());
198         }
199       }
200 //     } else {
201 //       // If no ESD exists, than simply find EMC-CPV distance
202 //       distance = (vecCpv - vecEmc).Mag() ;
203     
204       //if(distance2Track < fRcpv + 2*delta )
205       if(distance2Track < fRtpc )
206         trackindex = iClosestTrack ; 
207       //      toofar = kFALSE ;
208     }
209     //     Info("GetDistanceInPHOSPlane","cpv-emc distance is %f cm",
210     //   distance);
211   }
212   
213   return distance2Cpv ;
214 }
215
216 //____________________________________________________________________________
217 TVector3  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::PropagateToPlane(Double_t *x, Double_t *p,
218                                                        char *det, Int_t moduleNumber) const
219 {
220   // Propagate a straight-line track from the origin point x
221   // along the direction p to the CPV or EMC module moduleNumber
222   // Returns a local position of such a propagation
223
224   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
225   const AliPHOSGeometry * geom = gime->PHOSGeometry() ; 
226   TVector3 moduleCenter = geom->GetModuleCenter(det,moduleNumber);
227   TVector3 vertex(x);
228   TVector3 direction(p);
229
230 //   Info("PropagateToCPV","Center of the %s module %d is (%f,%f,%f)",
231 //        det,moduleNumber,moduleCenter[0],moduleCenter[1],moduleCenter[2]);
232
233   Double_t time = (moduleCenter.Mag2() - vertex.Dot(moduleCenter)) /
234     (direction.Dot(moduleCenter));
235   TVector3 globalIntersection = vertex + direction*time;
236   return geom->Global2Local(globalIntersection,moduleNumber);
237 }
238
239 //____________________________________________________________________________
240 void  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::Init()
241 {
242   // Make all memory allocations that are not possible in default constructor
243   
244   AliPHOSGetter* gime = AliPHOSGetter::Instance();
245   if(!gime)
246     gime = AliPHOSGetter::Instance(GetTitle(), fEventFolderName.Data());
247   
248   fLinkUpArray  = new TClonesArray("AliPHOSLink", 1000); 
249   if ( !gime->TrackSegmentMaker() ) {
250     gime->PostTrackSegmentMaker(this);
251   }
252 }
253
254 //____________________________________________________________________________
255 void  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::InitParameters()
256 {
257   //Initializes parameters
258   fRcpv      = 10. ;
259   fRtpc      = 4. ;
260   fEmcFirst  = 0 ;    
261   fEmcLast   = 0 ;   
262   fCpvFirst  = 0 ;   
263   fCpvLast   = 0 ;   
264   fLinkUpArray = 0 ;
265   fWrite                   = kTRUE ;
266   fTrackSegmentsInRun       = 0 ; 
267   SetEventRange(0,-1) ;
268 }
269
270
271 //____________________________________________________________________________
272 void  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::MakeLinks()const
273
274   // Finds distances (links) between all EMC and CPV clusters, 
275   // which are not further apart from each other than fRcpv 
276   // and sort them in accordance with this distance
277   
278   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
279   TObjArray * emcRecPoints = gime->EmcRecPoints() ; 
280   TObjArray * cpvRecPoints = gime->CpvRecPoints() ; 
281
282   fLinkUpArray->Clear() ;    
283
284   AliPHOSCpvRecPoint * cpv ;
285   AliPHOSEmcRecPoint * emcclu ;
286
287   Int_t iLinkUp  = 0 ;
288   
289   Int_t iEmcRP;
290   for(iEmcRP = fEmcFirst; iEmcRP < fEmcLast; iEmcRP++ ) {
291     emcclu = dynamic_cast<AliPHOSEmcRecPoint *>(emcRecPoints->At(iEmcRP)) ;
292
293     //Bool_t toofar ;        
294     Int_t iCpv = 0 ;    
295     for(iCpv = fCpvFirst; iCpv < fCpvLast;iCpv++ ) { 
296       
297       cpv = dynamic_cast<AliPHOSCpvRecPoint *>(cpvRecPoints->At(iCpv)) ;
298       Int_t track = -1 ; 
299       Float_t r = GetDistanceInPHOSPlane(emcclu, cpv, track) ;     
300       //      if(toofar)
301       //        continue ;       
302       if(r < fRcpv) { 
303         new ((*fLinkUpArray)[iLinkUp++])  AliPHOSLink(r, iEmcRP, iCpv, track) ;
304       }      
305     }
306   } 
307   
308   fLinkUpArray->Sort() ;  //first links with smallest distances
309 }
310
311 //____________________________________________________________________________
312 void  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::MakePairs()
313
314   // Using the previously made list of "links", we found the smallest link - i.e. 
315   // link with the least distance between EMC and CPV and pointing to still 
316   // unassigned RecParticles. We assign these RecPoints to TrackSegment and 
317   // remove them from the list of "unassigned". 
318
319   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
320
321   TObjArray * emcRecPoints = gime->EmcRecPoints() ; 
322   TObjArray * cpvRecPoints = gime->CpvRecPoints() ; 
323   TClonesArray * trackSegments = gime->TrackSegments();
324     
325   //Make arrays to mark clusters already chosen
326   Int_t * emcExist = 0;
327   if(fEmcLast > fEmcFirst)
328     emcExist = new Int_t[fEmcLast-fEmcFirst] ;
329   
330   Int_t index;
331   for(index = 0; index <fEmcLast-fEmcFirst; index ++)
332     emcExist[index] = 1 ;
333   
334   Bool_t * cpvExist = 0;
335   if(fCpvLast > fCpvFirst)
336     cpvExist = new Bool_t[fCpvLast-fCpvFirst] ;
337   for(index = 0; index <fCpvLast-fCpvFirst; index ++)
338     cpvExist[index] = kTRUE ;
339   
340   
341   // Finds the smallest links and makes pairs of CPV and EMC clusters with smallest distance 
342   TIter nextUp(fLinkUpArray) ;
343   
344   AliPHOSLink * linkUp ;
345   
346   AliPHOSCpvRecPoint * nullpointer = 0 ;
347   
348   while ( (linkUp =  static_cast<AliPHOSLink *>(nextUp()) ) ){  
349
350     if(emcExist[linkUp->GetEmc()-fEmcFirst] != -1){
351
352       if(cpvExist[linkUp->GetCpv()-fCpvFirst]){ //CPV still exist
353          new ((* trackSegments)[fNTrackSegments]) 
354            AliPHOSTrackSegment(dynamic_cast<AliPHOSEmcRecPoint *>(emcRecPoints->At(linkUp->GetEmc())) , 
355                                dynamic_cast<AliPHOSCpvRecPoint *>(cpvRecPoints->At(linkUp->GetCpv())) , 
356                                linkUp->GetTrack()) ;
357          
358        (dynamic_cast<AliPHOSTrackSegment *>(trackSegments->At(fNTrackSegments)))->SetIndexInList(fNTrackSegments);
359        fNTrackSegments++ ;
360        emcExist[linkUp->GetEmc()-fEmcFirst] = -1 ; //Mark emc  that Cpv was found 
361        //mark CPV recpoint as already used 
362        cpvExist[linkUp->GetCpv()-fCpvFirst] = kFALSE ;
363       } //if CpvUp still exist
364     } 
365   }        
366
367   //look through emc recPoints left without CPV
368   if(emcExist){ //if there is emc rec point
369     Int_t iEmcRP ;
370     for(iEmcRP = 0; iEmcRP < fEmcLast-fEmcFirst  ; iEmcRP++ ){
371       if(emcExist[iEmcRP] > 0 ){
372        new ((*trackSegments)[fNTrackSegments])  
373          AliPHOSTrackSegment(dynamic_cast<AliPHOSEmcRecPoint *>(emcRecPoints->At(iEmcRP+fEmcFirst)), 
374                            nullpointer) ;
375        (dynamic_cast<AliPHOSTrackSegment *>(trackSegments->At(fNTrackSegments)))->SetIndexInList(fNTrackSegments);
376        fNTrackSegments++;    
377       } 
378     }
379   }
380   delete [] emcExist ; 
381   delete [] cpvExist ; 
382 }
383
384 //____________________________________________________________________________
385 void  AliPHOSTrackSegmentMakerv1::Exec(Option_t *option)
386 {
387   // Steering method to perform track segment construction for events
388   // in the range from fFirstEvent to fLastEvent.
389   // This range is optionally set by SetEventRange().
390   // if fLastEvent=-1 (by default), then process events until the end.
391   
392   if(strstr(option,"tim"))
393     gBenchmark->Start("PHOSTSMaker");
394  
395   if(strstr(option,"print")) {
396     Print() ; 
397     return ; 
398   }
399   
400   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;  
401  
402   const AliPHOSGeometry * geom = gime->PHOSGeometry() ; 
403
404   if (fLastEvent == -1) 
405     fLastEvent = gime->MaxEvent() - 1 ;
406   else 
407     fLastEvent = TMath::Min(fFirstEvent,gime->MaxEvent());
408   Int_t nEvents   = fLastEvent - fFirstEvent + 1;
409
410   Int_t ievent ; 
411   for (ievent = fFirstEvent; ievent <= fLastEvent; ievent++) {
412     gime->Event(ievent,"R") ;
413    //Make some initializations 
414     fNTrackSegments = 0 ;
415     fEmcFirst = 0 ;    
416     fEmcLast  = 0 ;   
417     fCpvFirst = 0 ;   
418     fCpvLast  = 0 ;   
419     
420     gime->TrackSegments()->Clear();
421
422     //    if(!ReadRecPoints(ievent))   continue; //reads RecPoints for event ievent
423     
424     for(fModule = 1; fModule <= geom->GetNModules() ; fModule++ ) {
425       FillOneModule() ; 
426       MakeLinks() ;
427       MakePairs() ;
428     }
429
430     WriteTrackSegments() ;
431
432     if(strstr(option,"deb"))
433       PrintTrackSegments(option);
434     
435     //increment the total number of track segments per run 
436     fTrackSegmentsInRun += gime->TrackSegments()->GetEntriesFast() ; 
437   }
438   
439   if(strstr(option,"tim")){
440     gBenchmark->Stop("PHOSTSMaker");
441     Info("Exec", "took %f seconds for making TS %f seconds per event", 
442           gBenchmark->GetCpuTime("PHOSTSMaker"), 
443           gBenchmark->GetCpuTime("PHOSTSMaker")/nEvents) ;
444    }
445   if(fWrite) //do not unload in "on flight" mode
446     Unload();
447 }
448
449 //____________________________________________________________________________
450 void AliPHOSTrackSegmentMakerv1::Unload() 
451 {
452   // Unloads the task from the folder
453   AliPHOSGetter * gime = AliPHOSGetter::Instance() ;  
454   gime->PhosLoader()->UnloadRecPoints() ;
455   gime->PhosLoader()->UnloadTracks() ;
456 }
457
458 //____________________________________________________________________________
459 void AliPHOSTrackSegmentMakerv1::Print()const
460 {
461   //  Print TrackSegmentMaker parameters
462
463   TString message("") ;
464   if( strcmp(GetName(), "") != 0 ) {
465     message = "\n======== AliPHOSTrackSegmentMakerv1 ========\n" ; 
466     message += "Making Track segments\n" ;
467     message += "with parameters:\n" ; 
468     message += "     Maximal EMC - CPV distance (cm) %f\n" ;
469     message += "============================================\n" ;
470     Info("Print", message.Data(),fRcpv) ;
471   }
472   else
473     Info("Print", "AliPHOSTrackSegmentMakerv1 not initialized ") ;
474 }
475
476 //____________________________________________________________________________
477 void AliPHOSTrackSegmentMakerv1::WriteTrackSegments()
478 {
479   // Writes found TrackSegments to TreeR. Creates branches 
480   // "PHOSTS" and "AliPHOSTrackSegmentMaker" with the same title.
481   // In the former branch found TrackSegments are stored, while 
482   // in the latter all parameters, with which TS were made. 
483   // ROOT does not allow overwriting existing branches, therefore
484   // first we check, if branches with the same title already exist.
485   // If yes - exits without writing.
486
487   AliPHOSGetter *gime = AliPHOSGetter::Instance() ; 
488
489   TClonesArray * trackSegments = gime->TrackSegments() ; 
490   trackSegments->Expand(trackSegments->GetEntriesFast()) ;
491
492   if(fWrite){ //We write TreeT
493     TTree * treeT = gime->TreeT();
494     
495     //First TS
496     Int_t bufferSize = 32000 ; 
497     TBranch * tsBranch = treeT->Branch("PHOSTS",&trackSegments,bufferSize);
498     tsBranch->Fill() ;  
499     
500     gime->WriteTracks("OVERWRITE");
501     gime->WriteTrackSegmentMaker("OVERWRITE");
502   }
503 }
504
505
506 //____________________________________________________________________________
507 void AliPHOSTrackSegmentMakerv1::PrintTrackSegments(Option_t * option)
508 {
509   // option deb - prints # of found TrackSegments
510   // option deb all - prints as well indexed of found RecParticles assigned to the TS
511
512   TClonesArray * trackSegments = AliPHOSGetter::Instance()->TrackSegments() ; 
513
514   Info("PrintTrackSegments", "Results from TrackSegmentMaker:") ; 
515   printf("nevent: %d\n", gAlice->GetEvNumber()) ; 
516   printf("        Found %d TrackSegments\n", trackSegments->GetEntriesFast() ); 
517   
518   if(strstr(option,"all")) {  // printing found TS
519     printf("TrackSegment #  EMC RP#  CPV RP#\n") ; 
520     Int_t index;
521     for (index = 0 ; index <trackSegments->GetEntriesFast() ; index++) {
522       AliPHOSTrackSegment * ts = (AliPHOSTrackSegment * )trackSegments->At(index) ; 
523       printf("   %d           %d        %d \n", ts->GetIndexInList(), ts->GetEmcIndex(), ts->GetCpvIndex() ) ; 
524     }   
525   }
526 }