RICH/AliRICHCluster.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
  16 #include "AliRICHCluster.h"  //class header
  17 #include <TMinuit.h>         //Solve()
  18 #include <AliStack.h>        //FindCfm(), Solve()
  19 #include <TParticle.h>       //FindCfm()
  20 #include <TClonesArray.h>    //Solve() Test()
  21
  22 ClassImp(AliRICHCluster)
  23 //__________________________________________________________________________________________________
  24 void AliRICHCluster::CoG()
  25 {
  26 // Calculates naive cluster position as a center of gravity of its digits.
  27 // Arguments: none
  28 //   Returns: shape of the cluster i.e. the box which fully contains the cluster
  29   if(fDigs==0) return;                                  //no digits in this cluster
  30   fX=fY=0;                                              //set cluster position to (0,0) to start to collect contributions
  31   for(Int_t iDig=0;iDig<fDigs->GetEntriesFast();iDig++){//digits loop
  32     AliRICHDigit *pDig=(AliRICHDigit*)fDigs->At(iDig);  //get pointer to next digit
  33     TVector pad=pDig->Pad(); Double_t q=pDig->Qdc();    //get pad adn QDC of this digit
  34     TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad);             //calculate center of the pad in LORS
  35     fX += x2.X()*q;fY +=x2.Y()*q;                       //sum up digit centers weighted by QDC
  36   }//digits loop
  37   fX/=fQdc;fY/=fQdc;                                    //final center of gravity
  38
  39   TVector2 center = AliRICHParam::Pad2Loc(AliRICHParam::Loc2Pad(TVector2(fX,fY)));//center of the pad containing calculated cluster position
  40   fX += AliRICHParam::CogCorr(fX-center.X());                                     //correct cluster position for sinoid
  41
  42   fStatus=kCoG;
  43 }//CoG()
  44 //__________________________________________________________________________________________________
  45 void AliRICHCluster::FitFunc(Int_t &iNpars, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
  46 {
  47 // Cluster fit function
  48 // par[0]=x par[1]=y par[2]=q for the first Mathieson shape
  49 // par[3]=x par[4]=y par[5]=q for the second Mathieson shape and so on up to iNpars/3 Mathieson shapes
  50 // We need to calculate QpadExp - QpadMathieson summup over all pads of the cluster
  51 // Here QpadExp is a actual charge of the pad, QpadMathieson is calculated charge of the pad induced by all Mathiesons
  52 // Arguments: iNpars - number of parameters which is number of local maxima of cluster * 3
  53 //            chi2   - function result to be minimised
  54 //            par   - parameters array of size iNpars
  55 //   Returns: none
  56   AliRICHCluster *pClu=(AliRICHCluster*)gMinuit->GetObjectFit();
  57   Int_t iNmathiesons = iNpars/3;
  58
  59   TVector2 curMathiesonPos;
  60   chi2 = 0;
  61   for(Int_t i=0;i<pClu->Size();i++){                                            //loop on all pads of the cluster
  62     TVector    pad          = pClu->Dig(i)->Pad();
  63     Double_t dQpadExp       = pClu->Dig(i)->Qdc();
  64     Double_t dQpadMathieson = 0;
  65     for(Int_t j=0;j<iNmathiesons;j++){                                          //Mathiesons loop as all of them may contribute to this pad
  66       curMathiesonPos.Set(par[3*j],par[3*j+1]);                                 //get position of current Mathieson
  67       dQpadMathieson += par[3*j+2]*AliRICHParam::FracQdc(curMathiesonPos,pad);  //sums up contributions to the current pad from all Mathiesons
  68     }
  69     chi2 += TMath::Power((dQpadMathieson-dQpadExp),2);                          //
  70   }                                                                             //loop on all pads of the cluster
  71 }//FitFunction()
  72 //__________________________________________________________________________________________________
  73 void AliRICHCluster::Print(Option_t* opt)const
  74 {
  75 //Print current cluster
  76   const char *status=0;
  77   switch(fStatus){
  78     case      kFormed: status="formed"     ;break;
  79     case    kUnfolded: status="unfolded"   ;break;
  80     case         kCoG: status="coged"      ;break;
  81     case       kEmpty: status="empty"      ;break;
  82   }
  83   Int_t iNdigs=0;  if(fDigs) iNdigs=fDigs->GetEntriesFast();
  84
  85   Printf("%s cs=%2i, Size=%2i (x=%7.3f cm,y=%7.3f cm,Q=%4i qdc), %s",
  86          opt,fCham,iNdigs,fX,fY,fQdc,status);
  87   for(Int_t i=0;i<iNdigs;i++) Dig(i)->Print();
  88 }//Print()
  89 //__________________________________________________________________________________________________
  90 Int_t AliRICHCluster::Solve(TClonesArray *pCluLst,Bool_t isTryUnfold)
  91 {
  92 //This methode is invoked when the cluster is formed to solve it. Solve the cluster means to try to unfold the cluster
  93 //into the local maxima number of clusters. This methode is invoked by AliRICHRconstructor::Dig2Clu() on cluster by cluster basis.
  94 //At this point, cluster contains a list of digits, cluster charge and size is precalculated in AddDigit(), position is preset to (-1,-1) in ctor,
  95 //status is preset to kFormed in AddDigit(), chamber-sector info is preseted to actual values in AddDigit()
  96 //Method first finds number of local maxima and if it's more then one tries to unfold this cluster into local maxima number of clusters
  97 //Arguments: pCluLst     - cluster list pointer where to add new cluster(s)
  98 //           isTryUnfold - flag to switch on/off unfolding
  99 //  Returns: number of local maxima of original cluster
 100
 101 //Phase 0. Initialise TMinuit
 102   const Int_t kMaxLocMax=6;                                                            //max allowed number of loc max for fitting
 103   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*kMaxLocMax);                                        //init MINUIT with this number of parameters (3 params per mathieson)
 104   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);  pMinuit->SetFCN(AliRICHCluster::FitFunc);    //set fit function
 105   Double_t aArg=-1,parStart,parStep,parLow,parHigh;     Int_t iErrFlg;                 //tmp vars for TMinuit
 106   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&aArg,1,iErrFlg);                                          //suspend all printout from TMinuit
 107   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&aArg,0,iErrFlg);                                          //suspend all warning printout from TMinuit
 108 //Phase 1. Find number of local maxima. Strategy is to check if the current pad has QDC more then all neigbours
 109   Int_t iLocMaxCnt=0;
 110   for(Int_t iDig1=0;iDig1<Size();iDig1++) {                                             //first digits loop
 111     AliRICHDigit *pDig1 = Dig(iDig1);                                                   //take next digit
 112     Int_t iHowManyMoreCnt = 0;                                                          //counts how many neighbouring pads has QDC more then current one
 113     for(Int_t iDig2=0;iDig2<Size();iDig2++) {                                           //loop on all digits again
 114       AliRICHDigit *pDig2 = Dig(iDig2);                                                 //take second digit to compare with the first one
 115       if(iDig1==iDig2) continue;                                                        //the same digit, no need to compare
 116       Int_t dist = TMath::Sign(Int_t(pDig1->PadX()-pDig2->PadX()),1)+TMath::Sign(Int_t(pDig1->PadY()-pDig2->PadY()),1);//distance between pads
 117       if(dist==1)                                                                       //means dig2 is a neighbour of dig1
 118          if(pDig2->Qdc()>=pDig1->Qdc()) iHowManyMoreCnt++;                              //count number of pads with Q more then Q of current pad
 119     }//second digits loop
 120     if(iHowManyMoreCnt==0&&iLocMaxCnt<=kMaxLocMax){                                     //this pad has Q more then any neighbour so it's local maximum
 121         TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pDig1->Pad());                                //take pad center position and use it as parameter for current Mathienson shape
 122         pMinuit->mnparm(3*iLocMaxCnt  ,Form("x%i",iLocMaxCnt),parStart=x2.X()      ,parStep=0.01,parLow=0,parHigh=0,iErrFlg);
 123         pMinuit->mnparm(3*iLocMaxCnt+1,Form("y%i",iLocMaxCnt),parStart=x2.Y()      ,parStep=0.01,parLow=0,parHigh=0,iErrFlg);
 124         pMinuit->mnparm(3*iLocMaxCnt+2,Form("q%i",iLocMaxCnt),parStart=pDig1->Qdc(),parStep=0.01,parLow=0,parHigh=0,iErrFlg);
 125         iLocMaxCnt++;
 126     }//if this pad is local maximum
 127   }//first digits loop
 128 //Phase 2. Fit loc max number of Mathiesons or add this current cluster to the list
 129   Int_t iCluCnt=pCluLst->GetEntriesFast();                                          //get current number of clusters already stored in the list by previous operations
 130   if(isTryUnfold==kTRUE && iLocMaxCnt<=kMaxLocMax){                                        //resonable number of local maxima to fit and user requested it
 131     pMinuit->mnexcm("MIGRAD" ,&aArg,0,iErrFlg);                                     //start fitting
 132     Double_t fitX,fitY,fitQ,d1,d2,d3; TString sName;                                //vars to get results from TMinuit
 133     for(Int_t i=0;i<iLocMaxCnt;i++){//local maxima loop
 134       pMinuit->mnpout(3*i   ,sName,  fitX, d1 , d2, d3, iErrFlg);
 135       pMinuit->mnpout(3*i+1 ,sName,  fitY, d1 , d2, d3, iErrFlg);
 136       pMinuit->mnpout(3*i+2 ,sName,  fitQ, d1 , d2, d3, iErrFlg);
 137       new ((*pCluLst)[iCluCnt++]) AliRICHCluster(C(),fitX,fitY,(Int_t)fitQ);        //add new unfolded clusters
 138     }//local maxima loop
 139   }else{//do not unfold since number of loc max is unresonably high or user's baned unfolding
 140     CoG();
 141     new ((*pCluLst)[iCluCnt++]) AliRICHCluster(*this);  //add this raw cluster
 142   }
 143   delete pMinuit;
 144   return iLocMaxCnt;
 145 }//Solve()
 146 //__________________________________________________________________________________________________
 147 void AliRICHCluster::Test(Double_t x,Double_t y,Double_t e,Bool_t isTryUnfold)
 148 {
 149 //This is to test all cluster functionality
 150 //Uses AddDigit() to add a predifined pad structure and then calls Solve
 151   TVector2 hitX2(x,y);
 152   Int_t iQtot=AliRICHParam::TotQdc(hitX2,e);
 153   if(iQtot==0){
 154     Printf("Provided hit position out of sensitive area");
 155     return;
 156   }
 157   TVector area=AliRICHParam::Loc2Area(hitX2);
 158   TVector pad(2);
 159   AliRICHCluster clu;
 160   for(pad[1]=area[1];pad[1]<=area[3];pad[1]++){//affected pads loop first y
 161     for(pad[0]=area[0];pad[0]<=area[2];pad[0]++){//then x
 162       Double_t dQpad=iQtot*AliRICHParam::FracQdc(hitX2,pad);//charge fraction from Mathieson centered at x to pad
 163       clu.DigAdd(new AliRICHDigit(pad,dQpad));
 164     }//affected pads loop
 165   }
 166   clu.CoG();  clu.Print("Initial cluster:");
 167   TClonesArray *pCluLst=new TClonesArray("AliRICHCluster",1);
 168   clu.Solve(pCluLst,isTryUnfold);
 169   Printf("Initial hit    :  (%.2f,%.2f) Qtot=%i E=%.2f eV",x,y,iQtot,e*1e9);
 170   ((AliRICHCluster *)pCluLst->At(0))->Print("Solved cluster:");
 171
 172   delete pCluLst; clu.Reset();
 173 }//Test()
 174 //__________________________________________________________________________________________________
 175 void AliRICHCluster::Test()
 176 {
 177 //Test cluster builder by a number of predefined digit patterns
 178 //Arguments: none
 179 //  Returns: none
 180   AliRICHCluster clu; Int_t ch,padx,pady,qdc; TClonesArray *pCluLst=new TClonesArray("AliRICHCluster",10);
 181   Printf("2 digits vertical cluster");
 182   clu.DigAdd(new AliRICHDigit(ch=1,padx=3,pady=3,qdc=101));
 183   clu.DigAdd(new AliRICHDigit(ch=1,padx=3,pady=4,qdc=202)); clu.Print("Formed cluster:");
 184   clu.Solve(pCluLst,kTRUE);  pCluLst->Print();
 185   delete pCluLst;
 186 }