Possibility to run standalone PatRec without run again ESD and creation of ntuples...
[u/mrichter/AliRoot.git] / RICH / AliRICHTracker.cxx
1 #include "AliRICHTracker.h"
2 #include <AliESD.h>
3 #include <TVector3.h>
4 #include <TTree.h>
5 #include "AliRICH.h"
6 #include "AliRICHHelix.h"
7 #include <AliMagF.h>
8 #include "AliRICHRecon.h"
9 #include <AliStack.h>
10 #include <TParticle.h>
11 #include <TMath.h>
12 #include <AliRun.h>
13 ClassImp(AliRICHTracker)
14 //__________________________________________________________________________________________________
15 Int_t AliRICHTracker::PropagateBack(AliESD *pESD)
16 {
17 // Interface callback methode invoked by AliRecontruction during tracking after TOF
18 // It steers to different way to provide the final reconstructed information sutable for analisys:
19 // 1. AliESD  - reconstructed tracks are used     
20 // 2. RICH private ntuple for debug- stack particles used instead of reconstructed tracks     
21   AliDebug(1,"Start pattern recognition");
22   if(pESD->GetNumberOfTracks()) {
23     Int_t iNtracks=pESD->GetNumberOfTracks();
24     AliDebug(1,Form("Start with %i tracks",iNtracks));
25     AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));  
26     for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//ESD tracks loop
27       RecWithESD(pESD,pRich,iTrackN);
28     }
29   }
30   else RecWithStack(0);
31   AliDebug(1,"Stop pattern recognition");
32   return 0; // error code: 0=no error;
33 }//PropagateBack()
34 //__________________________________________________________________________________________________
35 void AliRICHTracker::RecWithESD(AliESD *pESD,AliRICH *pRich,Int_t iTrackN)
36 {
37 //recontruction from ESD- primary way to reconstruct particle ID signal from tracks provided by core detectors
38
39     Double_t fField=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
40     AliESDtrack *pTrack = pESD->GetTrack(iTrackN);// get next reconstructed track
41 //  if((pTrack->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) continue; //ignore tracks not recontructed by TOF
42 //    pTrack->GetXYZ(xb); 
43 //    pTrack->GetPxPyPz(pb); 
44     Int_t status=pTrack->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout;//get running track parameters
45     Int_t charge = (Int_t)(-TMath::Sign(1.,pTrack->GetSign()*fField));
46     AliDebug(1,Form("Track %i pmod=%f charge=%i stat=%i",iTrackN,pTrack->GetP(),charge,status));
47     AliRICHHelix helix(pTrack->X3(),pTrack->P3(),charge,fField);   
48     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(pRich->P());        
49     AliDebug(1,Form("intersection with %i chamber found",iChamber));
50     if(!iChamber) return;//intersection with no chamber found
51 //find MIP cluster candidate (cluster which is closest to track intersection point)    
52     Double_t distMip=9999,distX=0,distY=0; //min distance between clusters and track position on PC 
53     Int_t iMipId=0; //index of that min distance cluster
54     Double_t chargeMip=0; //charge of the MIP
55     for(Int_t iClusN=0;iClusN<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iClusN++){//clusters loop for intersected chamber
56       AliRICHCluster *pClus=(AliRICHCluster*)pRich->Clusters(iChamber)->UncheckedAt(iClusN);//get pointer to current cluster
57       Double_t distCurrent=pClus->DistTo(helix.PosPc());//distance between current cluster and helix intersection with PC
58       if(distCurrent<distMip){
59         distMip=distCurrent;
60         iMipId=iClusN;
61         distX=pClus->DistX(helix.PosPc());
62         distY=pClus->DistY(helix.PosPc());
63         chargeMip=pClus->Q();
64       }//find cluster nearest to the track       
65       AliDebug(1,Form("Ploc (%f,%f,%f) dist= %f",helix.Ploc().Mag(),helix.Ploc().Theta()*TMath::RadToDeg(),
66                                        helix.Ploc().Phi()*TMath::RadToDeg(),pClus->DistTo(helix.PosPc())));
67     }//clusters loop for intersected chamber
68     
69     AliDebug(1,Form("Min distance cluster: %i dist is %f",iMipId,distMip));
70 //
71 // HERE CUTS ON GOLD RINGS....
72 //
73     if(distMip>1||chargeMip<100) {
74       //track not accepted for pattern recognition
75       pTrack->SetRICHsignal(-999.); //to be improved by flags...
76       return;
77     }
78 //
79     AliRICHRecon recon(&helix,pRich->Clusters(iChamber),iMipId); //actual job is done there
80
81     Double_t thetaCerenkov=recon.ThetaCerenkov(); //search for mean Cerenkov angle for this track
82     
83     pTrack->SetRICHcluster(((Int_t)chargeMip)+1000000*iChamber);
84     pTrack->SetRICHdxdy(distX,distY);
85     pTrack->SetRICHthetaPhi(helix.Ploc().Theta(),helix.Ploc().Phi());
86     pTrack->SetRICHsignal(thetaCerenkov);
87     pTrack->SetRICHnclusters(recon.GetHoughPhotons());
88     
89     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",pTrack->GetRICHsignal()));
90 //
91     if(pTrack->GetRICHsignal()>0) {
92       AliDebug(1,Form("Start to assign the probabilities"));
93       Double_t sigmaPID[AliPID::kSPECIES];
94       Double_t richPID[AliPID::kSPECIES];
95       for (Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) {
96         sigmaPID[iPart] = 0;
97         for(Int_t iphot=0;iphot<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iphot++) {
98           recon.SetPhotonIndex(iphot);
99           if(recon.GetPhotonFlag() == 2) {
100             Double_t sigma = AliRICHParam::SigmaSinglePhoton(iPart,pTrack->GetP(),recon.GetTrackTheta(),recon.GetPhiPoint()-recon.GetTrackPhi()).Mag();
101             sigmaPID[iPart] += 1/(sigma*sigma);
102           }
103         }
104         if (sigmaPID[iPart]>0)
105           sigmaPID[iPart] = 1/TMath::Sqrt(sigmaPID[iPart])*0.001;
106         AliDebug(1,Form("sigma for %s is %f rad",AliPID::ParticleName(iPart),sigmaPID[iPart]));
107       }
108       CalcProb(thetaCerenkov,pTrack->GetP(),sigmaPID,richPID);
109       pTrack->SetRICHpid(richPID);         
110       AliDebug(1,Form("PROBABILITIES ---> %f - %f - %f - %f - %f",richPID[0],richPID[1],richPID[2],richPID[3],richPID[4]));
111     }    
112   AliDebug(1,"Stop.");  
113 } //RecWithESD
114 //__________________________________________________________________________________________________
115 void AliRICHTracker::RecWithStack(TNtupleD *hn)
116 {
117 //Reconstruction for particles from STACK. This methode is to be used for RICH standalone when no other detectors are switched on,
118 //so normal tracking is not available   
119   AliDebug(1,"Start.");  
120   AliRICH *pRich=((AliRICH*)gAlice->GetDetector("RICH"));
121   
122 //  pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadHeader();
123   if(!pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->TreeK()) pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->LoadKinematics();
124   AliStack *pStack =   pRich->GetLoader()->GetRunLoader()->Stack();
125   if(!pStack) {AliDebug(1,Form("No STACK found in AliRoot"));return;}
126   Int_t iNtracks=pStack->GetNtrack();
127   AliDebug(1,Form(" Start reconstruction with %i track(s) from Stack",iNtracks));
128   
129   Double_t hnvec[20];
130   
131   Double_t b=GetFieldMap()->SolenoidField()/10;// magnetic field in Tesla
132   AliDebug(1,Form("Start with simulated %i tracks in %f Tesla field",iNtracks,b));
133   TVector3 x0(0,0,0); TVector3 p0(0,0,0);//tmp storage for AliRICHHelix
134   
135
136   if(pRich->GetLoader()->LoadRecPoints()) {AliDebug(1,Form("No clusters found in RICH"));return;}
137   pRich->GetLoader()->TreeR()->GetEntry(0);
138
139   for(Int_t iTrackN=0;iTrackN<iNtracks;iTrackN++){//stack particles loop
140     TParticle *pParticle = pStack->Particle(iTrackN);
141     if(!pParticle) {AliDebug(1,Form("Not a valid TParticle pointer. Track skipped"));continue;}
142     AliDebug(1,Form(" PDG code : %i",pParticle->GetPdgCode()));
143 //
144 // problem of PDG code of some extra particles to be solved!!!!!!!!!
145 //
146 // found problem! Look in TRD directory : codes from Fluka are :
147 //
148 //    if ((pdg_code == 10010020) ||
149 //        (pdg_code == 10010030) ||
150 //        (pdg_code == 50000050) ||
151 //        (pdg_code == 50000051) ||
152 //        (pdg_code == 10020040)) {
153 //
154     if(pParticle->GetPdgCode()>=50000050||pParticle->GetPdgCode()==0||pParticle->GetPdgCode()>10000) {AliDebug(1,Form("A photon as track... Track skipped"));continue;}
155 //
156 // to be updated for us!!
157 //
158     AliDebug(1,Form("Track %i is a %s with charge %i and momentum %f",
159             iTrackN,pParticle->GetPDG()->GetName(),Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()),pParticle->P()));
160 //    if(pParticle->GetMother(0)!=-1) continue; //consider only primaries
161     if(pParticle->GetPDG()->Charge()==0||TMath::Abs(Int_t(pParticle->GetPDG()->Charge()))!=3) continue; //to avoid photons from stack...
162     hnvec[0]=pParticle->P();
163     hnvec[1]=pParticle->GetPDG()->Charge();
164     p0.SetMagThetaPhi(pParticle->P(),pParticle->Theta(),pParticle->Phi());
165     x0.SetXYZ(pParticle->Vx(),pParticle->Vy(),pParticle->Vz());
166     AliRICHHelix helix(x0,p0,TMath::Sign(1,(Int_t)pParticle->GetPDG()->Charge()),b);   
167     Int_t iChamber=helix.RichIntersect(pRich->P());        
168     hnvec[2]=helix.Ploc().Theta();
169     hnvec[3]=helix.Ploc().Phi();
170     AliDebug(1,Form("intersection with %i chamber found",iChamber));
171     if(!iChamber) continue;// no intersection with RICH found
172     hnvec[4]=helix.PosPc().X();
173     hnvec[5]=helix.PosPc().Y();
174     Double_t distMip=9999;   //min distance between clusters and track position on PC 
175     Double_t mipX=-1;      //min distance between clusters and track position on PC 
176     Double_t mipY=-1;      //min distance between clusters and track position on PC 
177     Double_t chargeMip=-1; // charge MIP to find
178     Int_t iMipId=-1;       //index of that min distance cluster 
179     for(Int_t iClusN=0;iClusN<pRich->Clusters(iChamber)->GetEntries();iClusN++){//clusters loop for intersected chamber
180       AliRICHCluster *pClus=(AliRICHCluster*)pRich->Clusters(iChamber)->UncheckedAt(iClusN);//get pointer to current cluster
181       Double_t distCurrent=pClus->DistTo(helix.PosPc());//ditance between current cluster and helix intersection with PC
182       if(distCurrent<distMip){distMip=distCurrent;mipX=pClus->X();
183                                                   mipY=pClus->Y();
184                                                   chargeMip=pClus->Q();iMipId=1000000*iChamber+iClusN;}//find cluster nearest to the track 
185       
186       AliDebug(1,Form("Ploc (%f,%f,%f) dist= %f",helix.Ploc().Mag(),helix.Ploc().Theta()*TMath::RadToDeg(),
187                                                                     helix.Ploc().Phi()*TMath::RadToDeg(),pClus->DistTo(helix.PosPc())));
188     }//clusters loop for intersected chamber
189     
190     AliDebug(1,Form("Min distance cluster: %i dist is %f",iMipId,distMip));
191     hnvec[6]=mipX;hnvec[7]=mipY;
192     hnvec[8]=chargeMip;
193     AliRICHRecon recon(&helix,pRich->Clusters(iChamber),iMipId);
194     Double_t thetaCerenkov=recon.ThetaCerenkov(); //search for mean Cerenkov angle for this track
195     hnvec[9]=thetaCerenkov;
196     hnvec[10]=recon.GetHoughPhotons();
197     hnvec[11]=(Double_t)iMipId;
198     hnvec[12]=(Double_t)iChamber;
199     hnvec[13]=(Double_t)pParticle->GetPdgCode();
200     if(hn) hn->Fill(hnvec);
201     AliDebug(1,Form("FINAL Theta Cerenkov=%f",thetaCerenkov));
202   }//stack particles loop
203   
204   pRich->GetLoader()->UnloadRecPoints();
205   AliDebug(1,"Stop.");  
206 }//RecWithStack
207 //__________________________________________________________________________________________________
208 Int_t AliRICHTracker::LoadClusters(TTree *pTree)
209 {
210 // Load clusters for RICH
211   AliDebug(1,"Start.");  pTree->GetEntry(0);  AliDebug(1,"Stop."); return 0;
212 }
213 //__________________________________________________________________________________________________
214 void AliRICHTracker::CalcProb(Double_t thetaCer,Double_t pmod, Double_t *sigmaPID, Double_t *richPID)
215 {
216 // Calculates probability to be a electron-muon-pion-kaon-proton
217 // from the given Cerenkov angle and momentum assuming no initial particle composition
218 // (i.e. apriory probability to be the particle of the given sort is the same for all sorts)
219   Double_t height[AliPID::kSPECIES];Double_t totalHeight=0;
220   Double_t thetaTh[AliPID::kSPECIES];
221   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++){
222     height[iPart]=0;
223     Double_t mass = AliPID::ParticleMass(iPart);
224     Double_t refIndex=AliRICHParam::RefIdxC6F14(AliRICHParam::MeanCkovEnergy());
225     Double_t cosThetaTh = TMath::Sqrt(mass*mass+pmod*pmod)/(refIndex*pmod);
226     thetaTh[iPart]=0;
227     if(cosThetaTh>=1) continue;
228     thetaTh[iPart] = TMath::ACos(cosThetaTh);
229 //    Double_t sinThetaThNorm = TMath::Sin(thetaTh)/TMath::Sqrt(1-1/(refIndex*refIndex));
230 //    Double_t sigmaThetaTh = (0.014*(1/sinThetaThNorm-1) + 0.0043)*1.25;
231 //    height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh,sigmaThetaTh);
232     height[iPart] = TMath::Gaus(thetaCer,thetaTh[iPart],sigmaPID[iPart],kTRUE);
233     totalHeight +=height[iPart];
234     AliDebug(1,Form(" Particle %s with mass %f with height %f and thetaTH %f",AliPID::ParticleName(iPart),mass,height[iPart],thetaTh[iPart]));
235     AliDebug(1,Form(" partial height %15.14f total height %15.14f",height[iPart],totalHeight));
236   }
237   if(totalHeight<1e-5) {for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;return;}
238   for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++) richPID[iPart] = height[iPart]/totalHeight;
239   Int_t iPartNear = TMath::LocMax(AliPID::kSPECIES,richPID);
240   if(TMath::Abs(thetaCer-thetaTh[iPartNear])/sigmaPID[iPartNear]>5) for(Int_t iPart=0;iPart<AliPID::kSPECIES;iPart++)richPID[iPart]=1.0/AliPID::kSPECIES;
241   //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
242
243 }//CalcProb
244 //__________________________________________________________________________________________________