No return in void function (Alpha)
[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 #include "AliRICHParam.h"
26
27 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *gin, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t iflag);
28
29 ClassImp(AliRICHClusterFinder)
30 //__________________________________________________________________________________________________
31 AliRICHClusterFinder::AliRICHClusterFinder(AliRICH *pRICH)   
32 {//main ctor
33   fRICH = pRICH;
34   AliDebug(1,"main ctor Start.");
35   
36   fDigitMap = 0;
37   fRawCluster.Reset();
38   fResolvedCluster.Reset();
39   AliDebug(1,"main ctor Stop.");
40 }//main ctor
41 //__________________________________________________________________________________________________
42 void AliRICHClusterFinder::Exec()
43 {
44 //Main method of cluster finder. Loops on  events and chambers, everything else is done in FindClusters()  
45   AliDebug(1,"Exec Start.");
46     
47   R()->GetLoader()                ->LoadDigits();   
48 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader(); 
49   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics(); //header is already loaded
50
51   for(Int_t iEventN=0;iEventN<gAlice->GetEventsPerRun();iEventN++){//events loop
52     AliDebug(1,Form("Processing event %i...",iEventN));
53     R()->GetLoader()->GetRunLoader()->GetEvent(iEventN);
54     
55     R()->GetLoader()->MakeTree("R");  R()->MakeBranch("R");
56     R()->ResetDigits();               R()->ResetClusters();
57     
58     R()->GetLoader()->TreeD()->GetEntry(0);
59     for(Int_t iChamber=1;iChamber<=kNchambers;iChamber++){//chambers loop
60       FindClusters(iChamber);
61     }//chambers loop
62     R()->GetLoader()->TreeR()->Fill();  R()->GetLoader()->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
63   }//events loop  
64   
65   R()->ResetDigits();//reset and unload everything
66   R()->ResetClusters();
67   R()->GetLoader()                ->UnloadDigits(); 
68   R()->GetLoader()                ->UnloadRecPoints();  
69 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadHeader();
70   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->UnloadKinematics();
71
72   AliDebug(1,"Stop.");      
73 }//Exec()
74 //__________________________________________________________________________________________________
75 void AliRICHClusterFinder::FindClusters(Int_t iChamber)
76 {
77 //Loops on digits for a given chamber, forms raw clusters, then tries to resolve them if requested
78   Int_t iNdigits=R()->Digits(iChamber)->GetEntriesFast();
79   AliDebug(1,Form("Start for chamber %i with %i digits.",iChamber,iNdigits));  
80   
81   if(iNdigits==0)return;//no digits for a given chamber, nothing to do
82
83   fDigitMap=new AliRICHMap(R()->Digits(iChamber));//create digit map for the given chamber
84
85   for(Int_t iDigN=0;iDigN<iNdigits;iDigN++){//digits loop for a given chamber    
86     AliRICHdigit *dig=(AliRICHdigit*)R()->Digits(iChamber)->At(iDigN);
87     Int_t i=dig->X();   Int_t j=dig->Y();
88     if(fDigitMap->TestHit(i,j)==kUsed) continue;//this digit is already taken, go after next digit
89         
90     FormRawCluster(i,j);//form raw cluster starting from (i,j) pad 
91     AliDebug(1,"After FormRawCluster:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());  
92     FindLocalMaxima();  //find number of local maxima and initial center of gravity
93     AliDebug(1,"After FindLocalMaxima:");ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());  
94     
95     if(AliRICHParam::IsResolveClusters()&&fNlocals<=6&&fRawCluster.Size()>1){
96       FitCoG(); //serialization of resolved clusters will happen inside
97     }else{//cluster size=1 or resolving is switched off
98       WriteRawCluster();//simply output the formed raw cluster without deconvolution
99     }
100     fRawCluster.Reset(); fResolvedCluster.Reset();
101   }//digits loop for a given chamber
102
103   delete fDigitMap;
104   
105   AliDebug(1,"Stop.");  
106 }//FindClusters()
107 //__________________________________________________________________________________________________
108 void AliRICHClusterFinder::FindClusterContribs(AliRICHcluster *pCluster)
109 {
110 //Finds cerenkov-feedback-mip mixture for a given cluster
111   AliDebug(1,"Start.");ToAliDebug(1,pCluster->Print());
112
113 //  R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader(); //...message from AliRunLoader...hopefully will disappear in future...
114   // sometimes no stack found if the above line is commented out!!
115   AliStack *pStack = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
116   if(!pStack)
117   {AliInfo("No Stack found!!! No contrib to cluster found.");return;}
118   
119   TObjArray *pDigits = pCluster->Digits();
120   if(!pDigits) return; //??????????
121   Int_t iNmips=0,iNckovs=0,iNfeeds=0;
122   TArrayI contribs(3*pCluster->Size());
123   Int_t *pindex = new Int_t[3*pCluster->Size()];
124   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pCluster->Size();iDigN++) {//loop on digits of a given cluster
125     contribs[3*iDigN]  =((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(0);
126     if (contribs[3*iDigN] >= 10000000) contribs[3*iDigN] = 0;
127     contribs[3*iDigN+1]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(1);
128     if (contribs[3*iDigN+1] >= 10000000) contribs[3*iDigN+1] = 0;
129     contribs[3*iDigN+2]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(2);
130     if (contribs[3*iDigN+2] >= 10000000) contribs[3*iDigN+2] = 0;
131   }//loop on digits of a given cluster
132   TMath::Sort(contribs.GetSize(),contribs.GetArray(),pindex);
133   for(Int_t iDigN=0;iDigN<3*pCluster->Size()-1;iDigN++) {//loop on digits to sort tids
134     AliDebug(1,Form("%4i for digit n. %4i",contribs[pindex[iDigN]],iDigN));
135     if(contribs[pindex[iDigN]]!=contribs[pindex[iDigN+1]]) {
136       TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[iDigN]]);
137       Int_t code   = particle->GetPdgCode();
138       Double_t charge = 0;
139       if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
140       AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
141
142       if(code==50000050) iNckovs++;
143       if(code==50000051) iNfeeds++;
144       if(charge!=0) iNmips++;
145     }
146   }//loop on digits to sort Tid
147   
148   if (contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]!=kBad) {
149
150      TParticle* particle = pStack->Particle(contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]);
151      Int_t code   = particle->GetPdgCode();
152      Double_t charge = 0;
153      if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
154      AliDebug(1,Form(" charge of particle %f",charge));
155      if(code==50000050) iNckovs++;
156      if(code==50000051) iNfeeds++;
157      if(charge!=0) iNmips++;
158   }
159     
160   pCluster->CFM(iNckovs,iNfeeds,iNmips);
161 //  
162   delete [] pindex; 
163   ToAliDebug(1,pCluster->Print());
164   AliDebug(1,"Stop.");
165 }//FindClusterContribs()
166 //__________________________________________________________________________________________________
167 void  AliRICHClusterFinder::FormRawCluster(Int_t i, Int_t j)
168 {
169 //Builds the raw cluster (before deconvolution). Starts from the first pad (i,j) then calls itself recursevly  for all neighbours.
170   AliDebug(1,Form("Start with digit(%i,%i) Q=%f",i,j,((AliRICHdigit*)fDigitMap->GetHit(i,j))->Q()));
171   
172   fRawCluster.AddDigit((AliRICHdigit*) fDigitMap->GetHit(i,j));//take this pad in cluster
173   fDigitMap->FlagHit(i,j);//flag this pad as taken  
174
175   Int_t listX[4], listY[4];    //  Now look recursively for all neighbours
176   for (Int_t iNei=0;iNei<R()->P()->PadNeighbours(i,j,listX,listY);iNei++)
177     if(fDigitMap->TestHit(listX[iNei],listY[iNei])==kUnused) FormRawCluster(listX[iNei],listY[iNei]);    
178 }//FormRawCluster()
179 //__________________________________________________________________________________________________
180 void AliRICHClusterFinder::FindLocalMaxima()
181 {
182 //find number of local maxima in the current raw cluster and then calculates initial center of gravity
183   fNlocals=0;
184   AliDebug(1,Form("Cluster size of the Raw cluster ---> %i",fRawCluster.Size()));
185   for(Int_t iDig1=0;iDig1<fRawCluster.Size();iDig1++) {
186     Int_t iNotMax = 0;
187     AliRICHdigit *pDig1 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig1);
188     if(!pDig1) {fNlocals=0;return;}
189     TVector pad1 = pDig1->Pad();
190     Int_t padQ1 = (Int_t)(pDig1->Q()+0.1);
191     Int_t padC1 = pDig1->ChFbMi();
192     for(Int_t iDig2=0;iDig2<fRawCluster.Size();iDig2++) {
193       AliRICHdigit *pDig2 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig2);
194       if(!pDig2) {fNlocals=0;return;}
195       TVector pad2 = pDig2->Pad();
196       Int_t padQ2 = (Int_t)(pDig2->Q()+0.1);
197       if(iDig1==iDig2) continue;
198       Int_t diffx = TMath::Sign(Int_t(pad1[0]-pad2[0]),1);
199       Int_t diffy = TMath::Sign(Int_t(pad1[1]-pad2[1]),1);
200       if((diffx+diffy)<=1) {
201          if(padQ2>=padQ1) iNotMax++;
202       }
203     }
204     if(iNotMax==0) {
205       TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad1);
206       fLocalX[fNlocals]=x2.X();fLocalY[fNlocals]=x2.Y();
207       fLocalQ[fNlocals] = (Double_t)padQ1;
208       fLocalC[fNlocals] = padC1;
209       fNlocals++;
210     }
211   }
212   AliDebug(1,Form("Number of local maxima found ---> %i",fNlocals));
213   fRawCluster.CoG(fNlocals); //first initial approximation of the CoG...to start minimization.
214 }//FindLocalMaxima()
215 //__________________________________________________________________________________________________
216 void AliRICHClusterFinder::WriteRawCluster()
217 {
218 //Add the current raw cluster to the list of clusters
219   AliDebug(1,"Start.");
220   
221   FindClusterContribs(&fRawCluster);  
222   R()->AddCluster(fRawCluster);
223   
224   ToAliDebug(1,fRawCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop."); 
225 }//WriteRawCluster()
226 //__________________________________________________________________________________________________
227 void AliRICHClusterFinder::WriteResolvedCluster()
228 {
229 //Add the current resolved cluster to the list of clusters
230   AliDebug(1,"Start.");
231   
232   FindClusterContribs(&fResolvedCluster);
233   R()->AddCluster(fResolvedCluster);
234   
235   ToAliDebug(1,fResolvedCluster.Print()); AliDebug(1,"Stop.");  
236 }//WriteResolvedCluster()
237 //__________________________________________________________________________________________________
238 void AliRICHClusterFinder::FitCoG()
239 {
240 //Fits cluster of size  by the corresponding number of Mathieson shapes.
241 //This methode is only invoked in case everything is ok to start deconvolution  
242   AliDebug(1,"Start with:"); ToAliDebug(1,fRawCluster.Print());
243   
244   Double_t arglist;
245   Int_t ierflag = 0;
246
247   AliDebug(1,Form("MINUIT Started with %i parameters and %i local maxima",3*fNlocals-1,fNlocals));
248
249 //  TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*fNlocals-1);
250   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(100);
251   pMinuit->mninit(5,10,7);
252   
253   arglist = -1;
254   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&arglist, 1, ierflag);
255   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&arglist, 0, ierflag);
256   
257   TString chname;
258   Int_t ierflg;
259   
260   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);
261   pMinuit->SetFCN(RICHMinMathieson);
262   
263   Double_t vstart,lower, upper;
264   Double_t stepX= 0.01;
265   Double_t stepY= 0.01;
266   Double_t stepQ= 0.01;
267   
268   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
269     AliDebug(1,Form(" local minimum n. %i with Xstart %f and Ystart %f",i,fLocalX[i],fLocalY[i]));
270     vstart   = fLocalX[i];
271     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeX();
272     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeX();
273     pMinuit->mnparm(3*i  ,Form("xCoG  %i",i),vstart,stepX,lower,upper,ierflag);
274     AliDebug(1,Form("xCoG %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
275
276     vstart   = fLocalY[i];
277     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeY();
278     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeY();
279     pMinuit->mnparm(3*i+1,Form("yCoG  %i",i),vstart,stepY,lower,upper,ierflag);
280     AliDebug(1,Form("yCoG %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
281     if(i==fNlocals-1) break;                    // last parameter is constrained
282     vstart = fLocalQ[i]/fRawCluster.Q();
283     lower  = 0;
284     upper  = 1;
285     pMinuit->mnparm(3*i+2,Form("qfrac %i",i),vstart,stepQ,lower,upper,ierflag);
286     AliDebug(1,Form("qfrac %i vstart %f lower %f upper %f ",i,vstart,lower,upper));
287   }
288   
289   arglist = -1;
290   pMinuit->mnexcm("SET NOGR",&arglist, 1, ierflag);
291   arglist = 1;
292   pMinuit->mnexcm("SET ERR", &arglist, 1,ierflg);
293   arglist = -1;
294   pMinuit->mnexcm("SIMPLEX",&arglist, 0, ierflag);
295   pMinuit->mnexcm("MIGRAD",&arglist, 0, ierflag);
296 //  pMinuit->mnexcm("EXIT" ,&arglist, 0, ierflag);
297   
298   Double_t xCoG[50],yCoG[50],qfracCoG[50];
299   Double_t eps, b1, b2;
300
301   Double_t qfraclast=0;  
302   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
303     pMinuit->mnpout(3*i  ,chname,     xCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
304     pMinuit->mnpout(3*i+1,chname,     yCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
305     if(i==fNlocals-1) break;
306     pMinuit->mnpout(3*i+2,chname, qfracCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
307     qfraclast+=qfracCoG[i];
308    }
309   qfracCoG[fNlocals-1] = 1 - qfraclast;
310
311   delete pMinuit;
312
313   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++){//resolved positions loop
314     fResolvedCluster.Fill(&fRawCluster,xCoG[i],yCoG[i],qfracCoG[i],fLocalC[i]);
315     WriteResolvedCluster();
316   }
317  
318
319   AliDebug(1,"Stop.");
320
321 }//FitCoG()
322 //__________________________________________________________________________________________________
323 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
324 {
325 //Mathieson minimization function 
326   
327   AliRICHcluster *pRawCluster = ((AliRICHClusterFinder*)gMinuit->GetObjectFit())->GetRawCluster();
328
329   TVector2 centroid[50];
330   Double_t q[50];
331   Int_t nFunctions = (npar+1)/3;
332   Double_t qfract = 0;
333   for(Int_t i=0;i<nFunctions;i++) {
334     centroid[i].Set(par[3*i],par[3*i+1]);
335     if(i==nFunctions-1) break;
336     q[i]=par[3*i+2];
337     qfract+=q[i];
338   }
339   q[nFunctions-1] = 1 - qfract;
340     
341   chi2 = 0;
342   Int_t qtot = pRawCluster->Q();
343   for(Int_t i=0;i<pRawCluster->Size();i++) {
344     TVector  pad=((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Pad();
345     Double_t padQ = ((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Q();
346     Double_t qfracpar=0;
347     for(Int_t j=0;j<nFunctions;j++) {
348       qfracpar += q[j]*AliRICHParam::FracQdc(centroid[j],pad);
349     }
350     chi2 += TMath::Power((qtot*qfracpar-padQ),2)/padQ;
351   }     
352 }//RICHMinMathieson()
353 //__________________________________________________________________________________________________