RICH/AliRICHReconstructor.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 "AliRICHReconstructor.h" //class header
  17 #include "AliRICH.h"              //Reconstruct(...)
  18 #include <AliRawReader.h>         //Reconstruct(...)
  19 #include <AliRun.h>               //ConvertDigits uses gAlice
  20 #include <AliESD.h>               //RichAna()
  21 #include <AliStack.h>             //RichAna()
  22 #include <TFile.h>                //RichAna()
  23 #include <TFile.h>                //RichAna()
  24 #include <TParticle.h>            //RichAna()
  25 #include <TH1F.h>                 //CluQA()
  26 #include <TH2F.h>                 //CluQA()
  27 #include <TCanvas.h>              //CluQA()
  28 #include <TNtupleD.h>             //CheckPR()
  29 #include <TPolyMarker.h>          //Test()
  30 ClassImp(AliRICHReconstructor)
  31
  32 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  33 void AliRICHReconstructor::CluQA(AliRunLoader *pAL)
  34 {
  35 // Quality assesment plots for clusters.
  36 // This methode takes list of digits and form list of clusters again in order to
  37 // calculate cluster shape and cluster particle mixture
  38   AliLoader *pRL=pAL->GetDetectorLoader("RICH");  AliRICH *pRich=(AliRICH*)pAL->GetAliRun()->GetDetector("RICH");//get pointers for RICH and RICH loader
  39   Int_t iNevt=pAL->GetNumberOfEvents();  if(iNevt==0)             {AliInfoClass("No events");return;}
  40                                          if(pRL->LoadDigits())    {AliInfoClass("No digits file");return;}
  41                                             pAL->LoadHeader();
  42                                             pAL->LoadKinematics();
  43 //                                            AliStack *pStack=pAL->Stack();
  44   TH1::AddDirectory(kFALSE);
  45
  46
  47   TH1F*    pQ=new TH1F("RichCluQdc"     ,"All QDC;q [QDC]"           ,4000 ,0  ,4000);// QDC hists
  48   TH1F* pCerQ=new TH1F("RichCluCerQdc"  ,"Ckov QDC;q [QDC]"          ,4000 ,0  ,4000);
  49   TH1F* pMipQ=new TH1F("RichCluMipQdc"  ,"MIP QDC;q [QDC]"           ,4000 ,0  ,4000);
  50
  51   TH1F*    pS=new TH1F("RichCluSize"    ,"Cluster size;size"         ,100  ,0  ,100 );// size hists
  52   TH1F* pCerS=new TH1F("RichCluCerSize" ,"Ckov size;size"            ,100  ,0  ,100 );
  53   TH1F* pMipS=new TH1F("RichCluMipSize" ,"MIP size;size"             ,100  ,0  ,100 );
  54
  55   TH2F*    pM=new TH2F("RichCluMap"     ,"Cluster map;x [cm];y [cm]" ,1000 ,0  ,AliRICHParam::PcSizeX(),1000,0,AliRICHParam::PcSizeY()); // maps
  56   TH2F* pMipM=new TH2F("RichCluMipMap"  ,"MIP map;x [cm];y [cm]"     ,1000 ,0  ,AliRICHParam::PcSizeX(),1000,0,AliRICHParam::PcSizeY());
  57   TH2F* pCerM=new TH2F("RichCluCerMap"  ,"Ckov map;x [cm];y [cm]"    ,1000 ,0  ,AliRICHParam::PcSizeX(),1000,0,AliRICHParam::PcSizeY());
  58
  59
  60   TClonesArray *pCluLst=new TClonesArray("AliRICHCluster");//tmp list of clusters
  61
  62   for(Int_t iEvtN=0; iEvtN<iNevt; iEvtN++){
  63     pAL->GetEvent(iEvtN);
  64     pRL->TreeD()->GetEntry(0);
  65     for(Int_t iChN=1;iChN<=AliRICHParam::kNch;iChN++){//chambers loop
  66       if(pRich->Digs(iChN)->GetEntriesFast()>0) Dig2Clu(pRich->Digs(iChN),pCluLst,kFALSE);//cluster finder for the current chamber if any digits present
  67     }//chambers loop
  68
  69     for(Int_t iCluN=0 ; iCluN < pCluLst->GetEntriesFast() ; iCluN++){
  70       AliRICHCluster *pClu = (AliRICHCluster*)pCluLst->At(iCluN);
  71       Int_t cfm=0; for(Int_t iDig=0;iDig<pClu->Size();iDig++)  cfm+=pClu->Dig(iDig)->Cfm(); //collect ckov-fee-mip structure of current cluster
  72       Int_t iNckov=cfm/1000000;      Int_t iNfee =cfm%1000000/1000;      Int_t iNmip =cfm%1000000%1000;
  73
  74                                              pQ   ->Fill(pClu->Q()) ; pS   ->Fill(pClu->Size()) ; pM    ->Fill(pClu->X(),pClu->Y()); //all clusters
  75       if(iNckov!=0 && iNfee==0 && iNmip==0) {pCerQ->Fill(pClu->Q()) ; pCerS->Fill(pClu->Size()) ; pCerM ->Fill(pClu->X(),pClu->Y());}//ckov only cluster
  76       if(iNckov==0 && iNfee==0 && iNmip!=0) {pMipQ->Fill(pClu->Q()) ; pMipS->Fill(pClu->Size()) ; pMipM ->Fill(pClu->X(),pClu->Y());}//mip only cluster
  77
  78     }//clusters loop
  79   }//events loop
  80
  81   pRL->UnloadDigits(); pAL->UnloadKinematics(); pAL->UnloadHeader();
  82   TCanvas *pC=new TCanvas("RichCluQA",Form("QA for cluster from %i events",iNevt),1000,900); pC->Divide(3,3);
  83   pC->cd(1);    pM->Draw();          pC->cd(2);    pQ->Draw();       pC->cd(3);    pS->Draw();
  84   pC->cd(4); pMipM->Draw();          pC->cd(5); pMipQ->Draw();       pC->cd(6); pMipS->Draw();
  85   pC->cd(7); pCerM->Draw();          pC->cd(8); pCerQ->Draw();       pC->cd(9); pCerS->Draw();
  86 }//CluQA()
  87 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
  88 void AliRICHReconstructor::CheckPR()
  89 {
  90 //Pattern recognition with stack particles
  91   TFile *pFile = new TFile("$(HOME)/RPR.root","RECREATE","RICH Pattern Recognition");
  92   TNtupleD *hn = new TNtupleD("hn","ntuple","Pmod:Charge:TrackTheta:TrackPhi:TrackX:TrackY:MinX:MinY:ChargeMIP:ThetaCerenkov:NPhotons:MipIndex:Chamber:Particle");
  93 //  printf("\n\n");
  94 //  printf("Pattern Recognition done for event %5i",0);
  95   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
  96   AliMagF * magf = gAlice->Field();
  97   AliTracker::SetFieldMap(magf,kTRUE);
  98   for(Int_t iEvtN=0;iEvtN<pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->GetNumberOfEvents();iEvtN++) {
  99     pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->GetEvent(iEvtN);
 100     AliRICHTracker *tr = new AliRICHTracker();
 101     tr->RecWithStack(hn);
 102     AliInfoClass(Form("Pattern Recognition done for event %i \b",iEvtN));
 103 //    printf("\b\b\b\b\b%5i",iEvtN+1);
 104   }
 105   printf("\n\n");
 106   pFile->Write();pFile->Close();
 107 }
 108 //__________________________________________________________________________________________________
 109 void AliRICHReconstructor::Dig2Clu(TClonesArray *pDigLst,TClonesArray *pCluLst,Bool_t isTryUnfold)
 110 {
 111 //Finds all clusters for a given digits list provided not empty. Currently digits list is a list of all digits for a single chamber.
 112 //If pStack not 0 then also finds Ckov-Fee-Mip composition for formed clusters.
 113 //Puts all found clusters in the given clusters list.
 114 //Arguments: pDigLst     - list of digits provided not empty
 115 //           pCluLst     - list of clusters, provided empty
 116 //           isTryUnfold - flag to choose between CoG and Mathieson fitting
 117 //  Returns: none
 118   TMatrixF digMap(1,AliRICHParam::NpadsX(),1,AliRICHParam::NpadsY());  digMap=(Float_t)-1; //digit map for one chamber reseted to -1
 119   for(Int_t iDigN=0 ; iDigN < pDigLst->GetEntriesFast() ; iDigN++){                        //digits loop to fill digits map
 120     AliRICHDigit *pDig= (AliRICHDigit*)pDigLst->At(iDigN);                                   //get current digit
 121     digMap( pDig->PadX(), pDig->PadY() )=iDigN;                                              //fill the map, (padx,pady) cell takes digit index
 122   }                                                                                        //digits loop to fill digits map
 123
 124   AliRICHCluster clu;                                                                      //tmp cluster to be used as current
 125
 126   for(Int_t iDigN=0;iDigN<pDigLst->GetEntriesFast();iDigN++){                              //digits loop to form clusters list
 127     AliRICHDigit *pDig=(AliRICHDigit*)pDigLst->At(iDigN);                                  //take current digit
 128     if(!(pDig=UseDig(pDig->PadX(),pDig->PadY(),pDigLst,&digMap))) continue;                //this digit is already taken in FormClu(), go after next digit
 129     FormClu(&clu,pDig,pDigLst,&digMap);                                                    //form cluster starting from this digit by recursion
 130     clu.Solve(pCluLst,isTryUnfold);                                                        //solve this cluster and add all unfolded clusters to provided list
 131     clu.Reset();                                                                           //empty current cluster
 132   }                                                                                        //digits loop to form clusters list
 133 }//Dig2Clu()
 134 //__________________________________________________________________________________________________
 135 void  AliRICHReconstructor::FormClu(AliRICHCluster *pClu,AliRICHDigit *pDig,TClonesArray *pDigLst,TMatrixF *pDigMap)
 136 {
 137 //Forms the initial cluster as a sum of all adjascent digits. Starts from the given digit
 138 //then calls itself recursevly  for all neighbours.
 139 //Arguments: pClu - pointer to cluster being formed
 140 //  Returns: none
 141   pClu->DigAdd(pDig);//take this digit in cluster
 142
 143   Int_t x[4],y[4];
 144
 145   Int_t iNnei=AliRICHParam::PadNeighbours(pDig->PadX(),pDig->PadY(),x,y);//returns in x,y all possible neighbours of the given padx,pady
 146   for (Int_t i=0;i<iNnei;i++)
 147     if((pDig=UseDig(x[i],y[i],pDigLst,pDigMap))) FormClu(pClu,pDig,pDigLst,pDigMap);   //check if this neighbour hit and mark it as taken
 148 }//FormClu()
 149 //__________________________________________________________________________________________________
 150 void AliRICHReconstructor::Reconstruct(AliRunLoader *pAL)const
 151 {
 152 //Invoked  by AliReconstruction to convert digits to clusters i.e. reconstruct simulated data
 153 //Arguments: pAL - ALICE run loader pointer
 154 //  Returns: none
 155   AliDebug(1,"Start.");
 156   AliLoader *pRL=pAL->GetDetectorLoader("RICH");
 157   AliRICH *pRich=(AliRICH*)pAL->GetAliRun()->GetDetector("RICH");//get pointers for RICH and RICH loader
 158   pRL->LoadDigits();
 159   pRL->LoadRecPoints("recreate");
 160
 161   for(Int_t iEvtN=0;iEvtN<pAL->GetNumberOfEvents();iEvtN++){//events loop
 162     pAL->GetEvent(iEvtN); AliDebug(1,Form("Processing event %i...",iEvtN)); //switch current directory to next event
 163     pRL->TreeD()->GetEntry(0);  pRL->MakeTree("R");  pRich->MakeBranch("R");  //load digits to memory  and create branches for clusters
 164     for(Int_t iChN=1;iChN<=7;iChN++){//chambers loop
 165       if(pRich->Digs(iChN)->GetEntriesFast()>0) Dig2Clu(pRich->Digs(iChN),pRich->Clus(iChN));//cluster finder for the current chamber if any digits present
 166     }//chambers loop
 167     pRL->TreeR()->Fill();            //fill tree for current event
 168     pRL->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
 169     pRich->DigReset(); pRich->CluReset();
 170   }//events loop
 171
 172   pRL->UnloadDigits();
 173   pRL->UnloadRecPoints();
 174
 175   AliDebug(1,"Stop.");
 176 }//Reconstruct(for simulated digits)
 177 //__________________________________________________________________________________________________
 178 void AliRICHReconstructor::Reconstruct(AliRunLoader *pAL,AliRawReader* pRR)const
 179 {
 180 //Invoked  by AliReconstruction to convert raw digits from DDL files to clusters
 181 //Arguments: pAL - ALICE run loader pointer
 182 //           pRR - ALICE raw reader pointer
 183 //  Returns: none
 184   AliLoader *pRL=pAL->GetDetectorLoader("RICH");  AliRICH *pRich=(AliRICH*)pAL->GetAliRun()->GetDetector("RICH");//get pointers for RICH and RICH loader
 185
 186   AliRICHDigit dig; //tmp digit, raw digit will be converted to it
 187   TClonesArray *pDigList=new TClonesArray("AliRICHDigit"); Int_t iDigCnt=0; //tmp list of digits for single chamber only
 188
 189   Int_t iEvtN=0;
 190   while(pRR->NextEvent()){//events loop
 191     pAL->GetEvent(iEvtN++);
 192     pRL->MakeTree("R");  pRich->MakeBranch("R");
 193
 194     for(Int_t iChN=1;iChN<=7;iChN++){//chambers loop
 195       pRR->Select("RICH",2*iChN-2,2*iChN-1);//select only DDL files for the current chamber
 196       UInt_t w32=0;
 197       while(pRR->ReadNextInt(w32)){//raw records loop (in selected DDL files)
 198         UInt_t ddl=pRR->GetDDLID(); //returns 0,1,2 ... 13
 199         dig.Raw2Dig(ddl,w32);
 200         AliDebug(1,Form("Ch=%i DDL=%i raw=0x%x digit=(%3i,%3i,%3i,%3i) Q=%5.2f",iChN,ddl,w32,dig.C(),dig.S(),dig.PadX(),dig.PadY(),dig.Qdc()));
 201         new((*pDigList)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(dig); //add this digit to the tmp list
 202       }//raw records loop
 203       if(iDigCnt) Dig2Clu(pDigList,pRich->Clus(iChN));//cluster finder for the current chamber if any digits present
 204       pRR->Reset();
 205       pDigList->Delete();  iDigCnt=0;//clean up list of digits for the current chamber
 206     }//chambers loop
 207     pRL->TreeR()->Fill();            //fill tree for current event
 208     pRL->WriteRecPoints("OVERWRITE");//write out clusters for current event
 209     pRich->CluReset();
 210   }//events loop
 211   pRL->UnloadRecPoints();
 212 }//Reconstruct raw data
 213 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 214 void AliRICHReconstructor::Test(Bool_t isTryUnfold)
 215 {
 216 // Test the cluster finding algorithm by providing predifined set of digits
 217 // Arguments: none
 218 //   Returns: none
 219   TClonesArray *pDigTst=new TClonesArray("AliRICHDigit");       TClonesArray *pCluTst=new TClonesArray("AliRICHCluster");
 220   Int_t iDigCnt=0;
 221   Int_t c,padx,pady,qdc;
 222 //ckov cluster
 223   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx= 89,pady=13),qdc= 10);
 224   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx= 90,pady=13),qdc=  7);
 225   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx= 90,pady=12),qdc=  6);
 226   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx= 91,pady=12),qdc=  7);
 227 //mip cluster
 228   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx= 99,pady=21),qdc=  9);
 229   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx= 99,pady=22),qdc= 26);
 230   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx=100,pady=21),qdc= 39);
 231   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx=100,pady=22),qdc=109);
 232   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx=100,pady=23),qdc=  7);
 233   new((*pDigTst)[iDigCnt++]) AliRICHDigit(AliRICHDigit::P2A(c=1,padx=101,pady=22),qdc= 11);
 234
 235   Printf("Initial digits (1 ckov cluster and 1 mip cluster):"); pDigTst->Print();
 236   Dig2Clu(pDigTst,pCluTst,isTryUnfold);
 237   Printf("Resulting clusters (expecting to have 2):"); pCluTst->Print();
 238   delete pDigTst; delete pCluTst;
 239 }//Test()
 240 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 241 void AliRICHReconstructor::Test(TClonesArray *pDigLst,Bool_t isTryUnfold)
 242 {
 243 // Test the cluster finding algorithm for given list of digits. Note that list of digits will not be deleted.
 244 // Arguments: pDigLst- list of digits
 245 //   Returns: none
 246   TClonesArray *pCluLst=new TClonesArray("AliRICHCluster");
 247   Dig2Clu(pDigLst,pCluLst,isTryUnfold);
 248
 249   Int_t iNdig=pDigLst->GetEntriesFast();
 250   Int_t iNclu=pCluLst->GetEntriesFast();
 251
 252   TH2F *pH2=new TH2F("RDH2",Form("Tst dig->clu Digs: %i Clus: %i;cm;cm",iNdig,iNclu),AliRICHParam::NpadsX(),0,AliRICHParam::PcSizeX(),AliRICHParam::NpadsY(),0,AliRICHParam::PcSizeY());
 253   pH2->SetStats(kFALSE);
 254   for(Int_t iDig=0;iDig < iNdig;iDig++) {//digits loop
 255     AliRICHDigit *pDig = (AliRICHDigit*)pDigLst->At(iDig);
 256     TVector2 x2=AliRICHParam::Pad2Loc(pDig->Pad());
 257     pH2->Fill(x2.X(),x2.Y(),pDig->Qdc());
 258   }//digits loop
 259
 260   TPolyMarker *pCluMarker=new TPolyMarker(iNclu); pCluMarker->SetMarkerStyle(5); pCluMarker->SetMarkerColor(kBlue);
 261   for(Int_t iClu=0;iClu < iNclu;iClu++) {//clusters loop
 262     AliRICHCluster *pClu = (AliRICHCluster*)pCluLst->At(iClu);
 263     pCluMarker->SetNextPoint(pClu->X(),pClu->Y());
 264   }//digits loop
 265
 266   pH2->Draw("col");
 267   pCluMarker->Draw();
 268   AliRICHParam::DrawSectors();
 269   delete pCluLst;
 270 }//Test()
 271 //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 272
 273 void AliRICHReconstructor::FillESD(AliRunLoader *, AliESD *pESD) const
 274 {
 275 // Calculates probability to be a electron-muon-pion-kaon-proton
 276 // from the given Cerenkov angle and momentum assuming no initial particle composition
 277 // (i.e. apriory probability to be the particle of the given sort is the same for all sorts)
 278
 279   AliPID ppp; //needed
 280   Double_t pid[AliPID::kSPECIES],h[AliPID::kSPECIES];
 281   Double_t refIndex=AliRICHParam::Instance()->IdxC6F14(AliRICHParam::EckovMean());
 282
 283   for(Int_t iTrk=0;iTrk<pESD->GetNumberOfTracks();iTrk++){//ESD tracks loop
 284     AliESDtrack *pTrack = pESD->GetTrack(iTrk);// get next reconstructed track
 285     if(pTrack->GetRICHsignal()<=0){//RICH does not find anything reasonable for this track, assign 0.2 for all species
 286       for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) pid[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;
 287       pTrack->SetRICHpid(pid);
 288       continue;
 289     }
 290     Double_t pmod = pTrack->GetP();
 291     Double_t hTot=0;
 292     for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++){
 293       Double_t mass = AliPID::ParticleMass(iPart);
 294       Double_t cosThetaTh = TMath::Sqrt(mass*mass+pmod*pmod)/(refIndex*pmod);
 295       if(cosThetaTh<1) //calculate the height of theortical theta ckov on the gaus of experimental one
 296         h[iPart] =TMath::Gaus(TMath::ACos(cosThetaTh),pTrack->GetRICHsignal(),TMath::Sqrt(pTrack->GetRICHchi2()),kTRUE);
 297
 298       else             //beta < 1/ref. idx. => no light at all
 299         h[iPart] =0 ;
 300       hTot    +=h[iPart]; //total height of all theoretical heights for normalization
 301     }//species loop
 302
 303     Double_t hMin=TMath::Gaus(pTrack->GetRICHsignal()-4*TMath::Sqrt(pTrack->GetRICHchi2()),pTrack->GetRICHsignal(),TMath::Sqrt(pTrack->GetRICHchi2()),kTRUE);//5 sigma protection
 304
 305     for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)//species loop to assign probabilities
 306       if(hTot>hMin)
 307         pid[iPart]=h[iPart]/hTot;
 308       else                               //all theoretical values are far away from experemental one
 309         pid[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;
 310     pTrack->SetRICHpid(pid);
 311   }//ESD tracks loop
 312   //last line is to check if the nearest thetacerenkov to the teorethical one is within 5 sigma, otherwise no response (equal prob to every particle
 313 }//FillESD