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;//this goes first as GetDebug depends on it.
  33   if(GetDebug())Info("main ctor","Start.");
  34
  35   fDigitMap = 0;
  36   fRawCluster.Reset();
  37   fResolvedCluster.Reset();
  38   if(GetDebug())Info("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   if(GetDebug()) Info("Exec","Start.");
  45
  46   R()->GetLoader()                ->LoadDigits();
  47   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
  48   R()->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics();
  49
  50   for(Int_t iEventN=0;iEventN<gAlice->GetEventsPerRun();iEventN++){//events loop
  51     if(GetDebug()) Info("Exec","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<=kNCH;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   if(GetDebug()) Info("Exec","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   if(GetDebug())Info("FindClusters","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     if(GetDebug()) {Info("FindClusters","After FormRawCluster:");fRawCluster.Print();}
  91     FindLocalMaxima();  //find number of local maxima and initial center of gravity
  92     if(GetDebug()) {Info("FindClusters","After FindLocalMaxima:");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   if(GetDebug())Info("FindClusters","Stop.");
 105 }//FindClusters()
 106 //__________________________________________________________________________________________________
 107 void AliRICHClusterFinder::FindClusterContribs(AliRICHcluster *pCluster)
 108 {
 109 //Finds cerenkov-feedback-mip mixture for a given cluster
 110   if(GetDebug()) {Info("FindClusterContribs","Start.");pCluster->Print();}
 111
 112   TObjArray *pDigits = pCluster->Digits();
 113   if(!pDigits) return; //??????????
 114   Int_t iNmips=0,iNckovs=0,iNfeeds=0;
 115   TArrayI contribs(3*pCluster->Size());
 116   Int_t *pindex = new Int_t[3*pCluster->Size()];
 117   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pCluster->Size();iDigN++) {//loop on digits of a given cluster
 118     contribs[3*iDigN]  =((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(0);
 119     if (contribs[3*iDigN] >= 10000000) contribs[3*iDigN] = 0;
 120     contribs[3*iDigN+1]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(1);
 121     if (contribs[3*iDigN+1] >= 10000000) contribs[3*iDigN+1] = 0;
 122     contribs[3*iDigN+2]=((AliRICHdigit*)pDigits->At(iDigN))->GetTrack(2);
 123     if (contribs[3*iDigN+2] >= 10000000) contribs[3*iDigN+2] = 0;
 124   }//loop on digits of a given cluster
 125   TMath::Sort(contribs.GetSize(),contribs.GetArray(),pindex);
 126   for(Int_t iDigN=0;iDigN<3*pCluster->Size()-1;iDigN++) {//loop on digits to sort tids
 127     if(GetDebug()) Info("FindClusterContribs","%4i for digit n. %4i",contribs[pindex[iDigN]],iDigN);
 128     if(contribs[pindex[iDigN]]!=contribs[pindex[iDigN+1]]) {
 129       TParticle* particle = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack()->Particle(contribs[pindex[iDigN]]);
 130       Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 131       Double_t charge = 0;
 132       if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 133       if(GetDebug()) Info("FindClusterContribs"," charge of particle %f",charge);
 134
 135       if(code==50000050) iNckovs++;
 136       if(code==50000051) iNfeeds++;
 137       if(charge!=0) iNmips++;
 138     }
 139   }//loop on digits to sort Tid
 140
 141   if (contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]!=kBad) {
 142
 143      TParticle* particle = R()->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack()->Particle(contribs[pindex[3*pCluster->Size()-1]]);
 144      Int_t code   = particle->GetPdgCode();
 145      Double_t charge = 0;
 146      if(particle->GetPDG()) charge=particle->GetPDG()->Charge();
 147      if(GetDebug()) Info("FindClusterContribs"," charge of particle %f",charge);
 148      if(code==50000050) iNckovs++;
 149      if(code==50000051) iNfeeds++;
 150      if(charge!=0) iNmips++;
 151   }
 152
 153   pCluster->CFM(iNckovs,iNfeeds,iNmips);
 154 //
 155   delete [] pindex;
 156   if(GetDebug()) {pCluster->Print();Info("FindClusterContribs","Stop.");}
 157 }//FindClusterContribs()
 158 //__________________________________________________________________________________________________
 159 void  AliRICHClusterFinder::FormRawCluster(Int_t i, Int_t j)
 160 {
 161 //Builds the raw cluster (before deconvolution). Starts from the first pad (i,j) then calls itself recursevly  for all neighbours.
 162   if(GetDebug()) Info("FormRawCluster","Start with digit(%i,%i) Q=%f",i,j,((AliRICHdigit*)fDigitMap->GetHit(i,j))->Q());
 163
 164   fRawCluster.AddDigit((AliRICHdigit*) fDigitMap->GetHit(i,j));//take this pad in cluster
 165   fDigitMap->FlagHit(i,j);//flag this pad as taken
 166
 167   Int_t listX[4], listY[4];    //  Now look recursively for all neighbours
 168   for (Int_t iNei=0;iNei<R()->P()->PadNeighbours(i,j,listX,listY);iNei++)
 169     if(fDigitMap->TestHit(listX[iNei],listY[iNei])==kUnused) FormRawCluster(listX[iNei],listY[iNei]);
 170 }//FormRawCluster()
 171 //__________________________________________________________________________________________________
 172 void AliRICHClusterFinder::FindLocalMaxima()
 173 {
 174 //find number of local maxima in the current raw cluster and then calculates initial center of gravity
 175   fNlocals=0;
 176   for(Int_t iDig1=0;iDig1<fRawCluster.Size();iDig1++) {
 177     Int_t iNotMax = 0;
 178     AliRICHdigit *pDig1 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig1);
 179     TVector pad1 = pDig1->Pad();
 180     Int_t padQ1 = (Int_t)(pDig1->Q()+0.1);
 181     Int_t padC1 = pDig1->ChFbMi();
 182     for(Int_t iDig2=0;iDig2<fRawCluster.Size();iDig2++) {
 183       AliRICHdigit *pDig2 = (AliRICHdigit *)fRawCluster.Digits()->At(iDig2);
 184       TVector pad2 = pDig2->Pad();
 185       Int_t padQ2 = (Int_t)(pDig2->Q()+0.1);
 186       if(iDig1==iDig2) continue;
 187       Int_t diffx = TMath::Sign(Int_t(pad1[0]-pad2[0]),1);
 188       Int_t diffy = TMath::Sign(Int_t(pad1[1]-pad2[1]),1);
 189       if((diffx+diffy)<=1) {
 190          if(padQ2>=padQ1) iNotMax++;
 191       }
 192     }
 193     if(iNotMax==0) {
 194       TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pad1);
 195       fLocalX[fNlocals]=x2.X();fLocalY[fNlocals]=x2.Y();
 196       fLocalQ[fNlocals] = (Double_t)padQ1;
 197       fLocalC[fNlocals] = padC1;
 198       fNlocals++;
 199     }
 200   }
 201   fRawCluster.CoG(fNlocals); //first initial approximation of the CoG...to start minimization.
 202 }//FindLocalMaxima()
 203 //__________________________________________________________________________________________________
 204 void AliRICHClusterFinder::WriteRawCluster()
 205 {
 206 //Add the current raw cluster to the list of clusters
 207   if(GetDebug()) Info("WriteRawCluster","Start.");
 208
 209   FindClusterContribs(&fRawCluster);
 210   R()->AddCluster(fRawCluster);
 211
 212   if(GetDebug()){fRawCluster.Print(); Info("WriteRawCluster","Stop.");}
 213 }//WriteRawCluster()
 214 //__________________________________________________________________________________________________
 215 void AliRICHClusterFinder::WriteResolvedCluster()
 216 {
 217 //Add the current resolved cluster to the list of clusters
 218   if(GetDebug()) Info("WriteResolvedCluster","Start.");
 219
 220   FindClusterContribs(&fResolvedCluster);
 221   R()->AddCluster(fResolvedCluster);
 222
 223   if(GetDebug()){fResolvedCluster.Print(); Info("WriteResolvedCluster","Stop.");}
 224 }//WriteResolvedCluster()
 225 //__________________________________________________________________________________________________
 226 void AliRICHClusterFinder::FitCoG()
 227 {
 228 //Fits cluster of size  by the corresponding number of Mathieson shapes.
 229 //This methode is only invoked in case everything is ok to start deconvolution
 230   if(GetDebug()) {Info("FitCoG","Start with:"); fRawCluster.Print();}
 231
 232   Double_t arglist;
 233   Int_t ierflag = 0;
 234
 235   TMinuit *pMinuit = new TMinuit(3*fNlocals-1);
 236   pMinuit->mninit(5,10,7);
 237
 238   arglist = -1;
 239   pMinuit->mnexcm("SET PRI",&arglist, 1, ierflag);
 240   pMinuit->mnexcm("SET NOW",&arglist, 0, ierflag);
 241
 242   TString chname;
 243   Int_t ierflg;
 244
 245   pMinuit->SetObjectFit((TObject*)this);
 246   pMinuit->SetFCN(RICHMinMathieson);
 247
 248   Double_t vstart,lower, upper;
 249   Double_t stepX= 0.001;
 250   Double_t stepY= 0.001;
 251   Double_t stepQ= 0.0001;
 252
 253   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 254     vstart   = fLocalX[i];
 255     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 256     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeX();
 257     pMinuit->mnparm(3*i  ,Form("xCoG  %i",i),vstart,stepX,lower,upper,ierflag);
 258     vstart   = fLocalY[i];
 259     lower    = vstart - 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 260     upper    = vstart + 2*AliRICHParam::PadSizeY();
 261     pMinuit->mnparm(3*i+1,Form("yCoG  %i",i),vstart,stepY,lower,upper,ierflag);
 262     if(i==fNlocals-1) break;                    // last parameter is constrained
 263     vstart = fLocalQ[i]/fRawCluster.Q();
 264     lower  = 0;
 265     upper  = 1;
 266     pMinuit->mnparm(3*i+2,Form("qfrac %i",i),vstart,stepQ,lower,upper,ierflag);
 267   }
 268
 269   arglist = -1;
 270   pMinuit->mnexcm("SET NOGR",&arglist, 1, ierflag);
 271   arglist = 1;
 272   pMinuit->mnexcm("SET ERR", &arglist, 1,ierflg);
 273   arglist = -1;
 274   pMinuit->mnexcm("SIMPLEX",&arglist, 0, ierflag);
 275   pMinuit->mnexcm("MIGRAD",&arglist, 0, ierflag);
 276   pMinuit->mnexcm("EXIT" ,&arglist, 0, ierflag);
 277
 278   Double_t xCoG[50],yCoG[50],qfracCoG[50];
 279   Double_t eps, b1, b2;
 280
 281   Double_t qfraclast=0;
 282   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++) {
 283     pMinuit->mnpout(3*i  ,chname,     xCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 284     pMinuit->mnpout(3*i+1,chname,     yCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 285     if(i==fNlocals-1) break;
 286     pMinuit->mnpout(3*i+2,chname, qfracCoG[i], eps , b1, b2, ierflg);
 287     qfraclast+=qfracCoG[i];
 288    }
 289   qfracCoG[fNlocals-1] = 1 - qfraclast;
 290   delete pMinuit;
 291
 292   for(Int_t i=0;i<fNlocals;i++){//resolved positions loop
 293     fResolvedCluster.Fill(&fRawCluster,xCoG[i],yCoG[i],qfracCoG[i],fLocalC[i]);
 294     WriteResolvedCluster();
 295   }
 296   if(GetDebug()) Info("CoG","Stop.");
 297 }//FitCoG()
 298 //__________________________________________________________________________________________________
 299 void RICHMinMathieson(Int_t &npar, Double_t *, Double_t &chi2, Double_t *par, Int_t )
 300 {
 301 //Mathieson minimization function
 302
 303   AliRICHcluster *pRawCluster = ((AliRICHClusterFinder*)gMinuit->GetObjectFit())->GetRawCluster();
 304
 305   TVector2 centroid[50];
 306   Double_t q[50];
 307   Int_t nFunctions = (npar+1)/3;
 308   Double_t qfract = 0;
 309   for(Int_t i=0;i<nFunctions;i++) {
 310     centroid[i].Set(par[3*i],par[3*i+1]);
 311     if(i==nFunctions-1) break;
 312     q[i]=par[3*i+2];
 313     qfract+=q[i];
 314   }
 315   q[nFunctions-1] = 1 - qfract;
 316
 317   chi2 = 0;
 318   Int_t qtot = pRawCluster->Q();
 319   for(Int_t i=0;i<pRawCluster->Size();i++) {
 320     TVector  pad=((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Pad();
 321     Double_t padQ = ((AliRICHdigit *)pRawCluster->Digits()->At(i))->Q();
 322     Double_t qfracpar=0;
 323     for(Int_t j=0;j<nFunctions;j++) {
 324       qfracpar += q[j]*AliRICHParam::FracQdc(centroid[j],pad);
 325     }
 326     chi2 += TMath::Power((qtot*qfracpar-padQ),2)/padQ;
 327   }
 328 }//RICHMinMathieson()
 329 //__________________________________________________________________________________________________