AliStack bug in Clusterfinder fixed
[u/mrichter/AliRoot.git] / RICH / AliRICHClusterFinder.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
17 #include "AliRICHClusterFinder.h"
18 #include "AliRICHMap.h"
19 #include <TMinuit.h>
20 #include <TParticle.h>
21 #include <TVector3.h>
22 #include <AliLoader.h>
23 #include <AliStack.h>
24 #include <AliRun.h>
25
26 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *gin, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t iflag);
27
28 ClassImp(AliRICHClusterFinder)
29 //__________________________________________________________________________________________________
30 AliRICHClusterFinder::AliRICHClusterFinder(AliRICH *pRICH)   
31 {//main ctor
32   fRICH = pRICH;
33   AliDebug(1,"main ctor Start.");
34   
35   fDigitMap = 0;
36   fRawCluster.Reset();
37   fResolvedCluster.Reset();
38   AliDebug(1,"main ctor Stop.");
39 }//main ctor
40 //__________________________________________________________________________________________________
41 void AliRICHClusterFinder::Exec()
42 {
43 //Main method of cluster finder. Loops on  events and chambers, everything else is done in FindClusters()  
44   AliDebug(1,"Exec Start.");
45     
46   R()->GetLoader()                ->LoadDigits();   
47 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader(); 
48   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics(); //header is already loaded
49
50   for(Int_t iEventN=0;iEventN<gAlice->GetEventsPerRun();iEventN++){//events loop
51     AliDebug(1,Form("Processing event %i...",iEventN));
52     R()->GetLoader()->GetRunLoader()->GetEvent(iEventN);
53     
54     R()->GetLoader()->MakeTree("R");  R()->MakeBranch("R");
55     R()->ResetDigits();               R()->ResetClusters();
56     
57     R()->GetLoader()->TreeD()->GetEntry(0);
58     for(Int_t iChamber=1;iChamber<=kNchambers;iChamber++){//chambers loop
59       FindClusters(iChamber);
60     }//chambers loop
61     R()->GetLoader()->TreeR()->Fill();  R()->GetLoader()->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
62   }//events loop  
63   
64   R()->ResetDigits();//reset and unload everything
65   R()->ResetClusters();
66   R()->GetLoader()                ->UnloadDigits(); 
67   R()->GetLoader()                ->UnloadRecPoints();  
68 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadHeader();
69   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadKinematics();
70
71   AliDebug(1,"Stop.");      
72 }//Exec()
73 //__________________________________________________________________________________________________
74 void AliRICHClusterFinder::FindClusters(Int_t iChamber)
75 {
76 //Loops on digits for a given chamber, forms raw clusters, then tries to resolve them if requested
77   Int_t iNdigits=R()->Digits(iChamber)->GetEntriesFast();
78   AliDebug(1,Form("Start for chamber %i with %i digits.",iChamber,iNdigits));  
79   
80   if(iNdigits==0)return;//no digits for a given chamber, nothing to do
81
82   fDigitMap=new AliRICHMap(R()->Digits(iChamber));//create digit map for the given chamber
83
84   for(Int_t iDigN=0;iDigN<iNdigits;iDigN++){//digits loop for a given chamber    
85     AliRICHdigit *dig=(AliRICHdigit*)R()->Digits(iChamber)->At(iDigN);
86     Int_t i=dig->X();   Int_t j=dig->Y();
87     if(fDigitMap->TestHit(i,j)==kUsed) continue;//this digit is already taken, go after next digit
88         
89     FormRawCluster(i,j);//form raw cluster starting from (i,j) pad 
90     AliDebug(1,"After FormRawCluster:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());  
91     FindLocalMaxima();  //find number of local maxima and initial center of gravity
92     AliDebug(1,"After FindLocalMaxima:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());  
93     
94     if(AliRICHParam::IsResolveClusters()&&fRawCluster.Size()>1&&fRawCluster.Size()<6){
95       FitCoG(); //serialization of resolved clusters will happen inside
96     }else{//cluster size=1 or resolving is switched off
97       WriteRawCluster();//simply output the formed raw cluster without deconvolution
98     }
99     fRawCluster.Reset(); fResolvedCluster.Reset();
100   }//digits loop for a given chamber
101
102   delete fDigitMap;
103   
104   AliDebug(1,"Stop.");  
105 }//FindClusters()
106 //__________________________________________________________________________________________________
107 void AliRICHClusterFinder::FindClusterContribs(AliRICHcluster *pCluster)
108 {
109 //Finds cerenkov-feedback-mip mixture for a given cluster
110   AliDebug(1,"Start.");ToAliDebug(1,pCluster->Print());
111
112   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
113   AliStack *pStack = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
114   if(!pStack)
115   {AliInfo("No Stack found!!! No contrib to cluster found.");return;}
116   
117   TObjArray *pDigits = pCluster->Digits();
118   if(!pDigits) return; //??????????
119   Int_t iNmips=0,iNckovs=0,iNfeeds=0;
120   TArrayI contribs(3*pCluster->Size());
121   Int_t *pindex = new Int_t[3*pCluster->Size()];
122   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pCluster->Size();iDigN++) {//loop on digits of a given cluster
123     contribs[3*iDigN]  =((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(0);
124     if (contribs[3*iDigN] >= 10000000) contribs[3*iDigN] = 0;
125     contribs[3*iDigN+1]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(1);
126     if (contribs[3*iDigN+1] >= 10000000) contribs[3*iDigN+1] = 0;
127     contribs[3*iDigN+2]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(2);
128     if (contribs[3*iDigN+2] >= 10000000) contribs[3*iDigN+2] = 0;
129   }//loop on digits of a given cluster
130   TMath::Sort(contribs.GetSize(),contribs.GetArray(),pindex);
131   for(Int_t iDigN=0;iDigN<3*pCluster->Size()-1;iDigN++) {//loop on digits to sort tids
132     AliDebug(1,Form("%4i for digit n. %4i",contribs[pindex[iDigN]],iDigN));
133     if(contribs[pindex[iDigN]]!=contribs[pindex[iDigN+1]]) {
134       TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[iDigN]]);
135       particle->Print();
136       Int_t code   = particle->GetPdgCode();
137       Double_t charge = 0;
138       if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
139       AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
140
141       if(code==50000050) iNckovs++;
142       if(code==50000051) iNfeeds++;
143       if(charge!=0) iNmips++;
144     }
145   }//loop on digits to sort Tid
146   
147   if (contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]!=kBad) {
148
149      TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]);
150      Int_t code   = particle->GetPdgCode();
151      Double_t charge = 0;
152      if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
153      AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
154      if(code==50000050) iNckovs++;
155      if(code==50000051) iNfeeds++;
156      if(charge!=0) iNmips++;
157   }
158     
159   pCluster->CFM(iNckovs,iNfeeds,iNmips);
160 //  
161   delete [] pindex; 
162   ToAliDebug(1,pCluster->Print());
163   AliDebug(1,"Stop.");
164 }//FindClusterContribs()
165 //__________________________________________________________________________________________________
166 void  AliRICHClusterFinder::FormRawCluster(Int_t i, Int_t j)
167 {
168 //Builds the raw cluster (before deconvolution). Starts from the first pad (i,j) then calls itself recursevly  for all neighbours.
169   AliDebug(1,Form("Start with digit(%i,%i) Q=%f",i,j,((AliRICHdigit*)fDigitMap->GetHit(i,j))->Q()));
170   
171   fRawCluster.AddDigit((AliRICHdigit*) fDigitMap->GetHit(i,j));//take this pad in cluster
172   fDigitMap->FlagHit(i,j);//flag this pad as taken  
173
174   Int_t listX[4], listY[4];    //  Now look recursively for all neighbours
175   for (Int_t iNei=0;iNei<R()->P()->PadNeighbours(i,j,listX,listY);iNei++)
176     if(fDigitMap->TestHit(listX[iNei],listY[iNei])==kUnused) FormRawCluster(listX[iNei],listY[iNei]);    
177 }//FormRawCluster()
178 //__________________________________________________________________________________________________
179 void AliRICHClusterFinder::FindLocalMaxima()
180 {
181 //find number of local maxima in the current raw cluster and then calculates initial center of gravity
182   fNlocals=0;
183   for(Int_t iDig1=0;iDig1<fRawCluster.Size();iDig1++) {
184     Int_t iNotMax = 0;
185     AliRICHdigit *pDig1 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig1);
186     TVector pad1 = pDig1->Pad();
187     Int_t padQ1 = (Int_t)(pDig1->Q()+0.1);
188     Int_t padC1 = pDig1->ChFbMi();
189     for(Int_t iDig2=0;iDig2<fRawCluster.Size();iDig2++) {
190       AliRICHdigit *pDig2 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig2);
191       TVector pad2 = pDig2->Pad();
192       Int_t padQ2 = (Int_t)(pDig2->Q()+0.1);
193       if(iDig1==iDig2) continue;
194       Int_t diffx = TMath::Sign(Int_t(pad1[0]-pad2[0]),1);
195       Int_t diffy = TMath::Sign(Int_t(pad1[1]-pad2[1]),1);
196       if((diffx+diffy)<=1) {
197          if(padQ2>=padQ1) iNotMax++;
198       }
199     }
200     if(iNotMax==0) {
201       TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad1);
202       fLocalX[fNlocals]=x2.X();fLocalY[fNlocals]=x2.Y();
203       fLocalQ[fNlocals] = (Double_t)padQ1;
204       fLocalC[fNlocals] = padC1;
205       fNlocals++;
206     }
207   }
208   fRawCluster.CoG(fNlocals); //first initial approximation of the CoG...to start minimization.
209 }//FindLocalMaxima()
210 //__________________________________________________________________________________________________
211 void AliRICHClusterFinder::WriteRawCluster()
212 {
213 //Add the current raw cluster to the list of clusters
214   AliDebug(1,"Start.");
215   
216   FindClusterContribs(&fRawCluster);  
217   R()->AddCluster(fRawCluster);
218   
219   ToAliDebug(1,fRawCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop."); 
220 }//WriteRawCluster()
221 //__________________________________________________________________________________________________
222 void AliRICHClusterFinder::WriteResolvedCluster()
223 {
224 //Add the current resolved cluster to the list of clusters
225   AliDebug(1,"Start.");
226   
227   FindClusterContribs(&fResolvedCluster);  
228   R()->AddCluster(fResolvedCluster);
229   
230   ToAliDebug(1,fResolvedCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");  
231 }//WriteResolvedCluster()
232 //__________________________________________________________________________________________________
233 void AliRICHClusterFinder::FitCoG()
234 {
235 //Fits cluster of size  by the corresponding number of Mathieson shapes.
236 //This methode is only invoked in case everything is ok to start deconvolution  
237   AliDebug(1,"Start with:"); ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
238   
239   Double_t arglist;
240   Int_t ierflag = 0;
241
242   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*fNlocals-1);
243   pMinuit->mninit(5,10,7);
244   
245   arglist = -1;
246   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&arglist, 1, ierflag);
247   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&arglist, 0, ierflag);
248   
249   TString chname;
250   Int_t ierflg;
251   
252   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);
253   pMinuit->SetFCN(RICHMinMathieson);
254   
255   Double_t vstart,lower, upper;
256   Double_t stepX= 0.001;
257   Double_t stepY= 0.001;
258   Double_t stepQ= 0.0001;
259   
260   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
261     vstart   = fLocalX[i];
262     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeX();
263     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeX();
264     pMinuit->mnparm(3*i  ,Form("xCoG  %i",i),vstart,stepX,lower,upper,ierflag);
265     vstart   = fLocalY[i];
266     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeY();
267     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeY();
268     pMinuit->mnparm(3*i+1,Form("yCoG  %i",i),vstart,stepY,lower,upper,ierflag);
269     if(i==fNlocals-1) break;                    // last parameter is constrained
270     vstart = fLocalQ[i]/fRawCluster.Q();
271     lower  = 0;
272     upper  = 1;
273     pMinuit->mnparm(3*i+2,Form("qfrac %i",i),vstart,stepQ,lower,upper,ierflag);
274   }
275   
276   arglist = -1;
277   pMinuit->mnexcm("SET NOGR",&arglist, 1, ierflag);
278   arglist = 1;
279   pMinuit->mnexcm("SET ERR", &arglist, 1,ierflg);
280   arglist = -1;
281   pMinuit->mnexcm("SIMPLEX",&arglist, 0, ierflag);
282   pMinuit->mnexcm("MIGRAD",&arglist, 0, ierflag);
283   pMinuit->mnexcm("EXIT" ,&arglist, 0, ierflag);
284
285   Double_t xCoG[50],yCoG[50],qfracCoG[50];
286   Double_t eps, b1, b2;
287
288   Double_t qfraclast=0;  
289   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
290     pMinuit->mnpout(3*i  ,chname,     xCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
291     pMinuit->mnpout(3*i+1,chname,     yCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
292     if(i==fNlocals-1) break;
293     pMinuit->mnpout(3*i+2,chname, qfracCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
294     qfraclast+=qfracCoG[i];
295    }
296   qfracCoG[fNlocals-1] = 1 - qfraclast;
297   delete pMinuit;
298
299   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++){//resolved positions loop
300     fResolvedCluster.Fill(&fRawCluster,xCoG[i],yCoG[i],qfracCoG[i],fLocalC[i]);
301     WriteResolvedCluster();
302   }
303   AliDebug(1,"Stop.");
304 }//FitCoG()
305 //__________________________________________________________________________________________________
306 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
307 {
308 //Mathieson minimization function 
309   
310   AliRICHcluster *pRawCluster = ((AliRICHClusterFinder*)gMinuit->GetObjectFit())->GetRawCluster();
311
312   TVector2 centroid[50];
313   Double_t q[50];
314   Int_t nFunctions = (npar+1)/3;
315   Double_t qfract = 0;
316   for(Int_t i=0;i<nFunctions;i++) {
317     centroid[i].Set(par[3*i],par[3*i+1]);
318     if(i==nFunctions-1) break;
319     q[i]=par[3*i+2];
320     qfract+=q[i];
321   }
322   q[nFunctions-1] = 1 - qfract;
323     
324   chi2 = 0;
325   Int_t qtot = pRawCluster->Q();
326   for(Int_t i=0;i<pRawCluster->Size();i++) {
327     TVector  pad=((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Pad();
328     Double_t padQ = ((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Q();
329     Double_t qfracpar=0;
330     for(Int_t j=0;j<nFunctions;j++) {
331       qfracpar += q[j]*AliRICHParam::FracQdc(centroid[j],pad);
332     }
333     chi2 += TMath::Power((qtot*qfracpar-padQ),2)/padQ;
334   }     
335 }//RICHMinMathieson()
336 //__________________________________________________________________________________________________