add a few methods in the v interface
[u/mrichter/AliRoot.git] / STEER / STEERBase / AliExternalTrackParam.h
1 #ifndef ALIEXTERNALTRACKPARAM_H
2 #define ALIEXTERNALTRACKPARAM_H
3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
4  * See cxx source for full Copyright notice                               */
5
6 /* $Id$ */
7
8 /*****************************************************************************
9  *              "External" track parametrisation class                       *
10  *                                                                           *
11  *      external param0:   local Y-coordinate of a track (cm)                *
12  *      external param1:   local Z-coordinate of a track (cm)                *
13  *      external param2:   local sine of the track momentum azimuthal angle  *
14  *      external param3:   tangent of the track momentum dip angle           *
15  *      external param4:   1/pt (1/(GeV/c))                                  *
16  *                                                                           *
17  * The parameters are estimated at an exact position x in a local coord.     *
18  * system rotated by angle alpha with respect to the global coord.system.    *
19  *        Origin: I.Belikov, CERN, Jouri.Belikov@cern.ch                     *
20  *****************************************************************************/
21 #include "TMath.h"
22
23 #include "AliVTrack.h"
24 #include "AliVMisc.h"
25 const Double_t kVeryBig=1./kAlmost0;
26 const Double_t kMostProbablePt=0.35;
27
28 class AliVVertex;
29 class TPolyMarker3D; 
30
31 const Double_t kC0max=100*100, // SigmaY<=100cm
32                kC2max=100*100, // SigmaZ<=100cm
33                kC5max=1*1,     // SigmaSin<=1
34                kC9max=1*1,     // SigmaTan<=1
35                kC14max=100*100; // Sigma1/Pt<=100 1/GeV
36
37 class AliExternalTrackParam: public AliVTrack {
38  public:
39   AliExternalTrackParam();
40   AliExternalTrackParam(const AliExternalTrackParam &);
41   AliExternalTrackParam& operator=(const AliExternalTrackParam & trkPar);
42   AliExternalTrackParam(Double_t x, Double_t alpha, 
43                         const Double_t param[5], const Double_t covar[15]);
44   AliExternalTrackParam(Double_t xyz[3],Double_t pxpypz[3],
45                         Double_t cv[21],Short_t sign);
46   // constructor for reinitialisation of vtable
47   AliExternalTrackParam( AliVConstructorReinitialisationFlag f) :AliVTrack(f), fX(), fAlpha(){}
48   void Reinitialize() { new (this) AliExternalTrackParam( AliVReinitialize ); }
49
50   virtual ~AliExternalTrackParam(){}
51   void CopyFromVTrack(const AliVTrack *vTrack);
52   
53   template <typename T>
54   void Set(T x, T alpha, const T param[5], const T covar[15]) {
55     //  Sets the parameters
56     if      (alpha < -TMath::Pi()) alpha += 2*TMath::Pi();
57     else if (alpha >= TMath::Pi()) alpha -= 2*TMath::Pi();
58     fX=x; fAlpha=alpha;
59     for (Int_t i = 0; i < 5; i++)  fP[i] = param[i];
60     for (Int_t i = 0; i < 15; i++) fC[i] = covar[i];
61
62     CheckCovariance();
63
64   }
65
66   void SetParamOnly(double x, double alpha, const double param[5]) {
67     //  Sets the parameters, neglect cov matrix
68     if      (alpha < -TMath::Pi()) alpha += 2*TMath::Pi();
69     else if (alpha >= TMath::Pi()) alpha -= 2*TMath::Pi();
70     fX=x; fAlpha=alpha;
71     for (Int_t i = 0; i < 5; i++)  fP[i] = param[i];
72   }
73
74   void Set(Double_t xyz[3],Double_t pxpypz[3],Double_t cv[21],Short_t sign);
75
76   static void SetMostProbablePt(Double_t pt) { fgMostProbablePt=pt; }
77   static Double_t GetMostProbablePt() { return fgMostProbablePt; }
78
79   void Reset();
80   void ResetCovariance(Double_t s2);
81   void AddCovariance(const Double_t cov[15]);
82
83   const Double_t *GetParameter() const {return fP;}
84   const Double_t *GetCovariance() const {return fC;}
85   virtual  Bool_t IsStartedTimeIntegral() const {return kFALSE;}
86   virtual  void   AddTimeStep(Double_t ) {} // dummy method, real stuff is done in AliKalmanTrack
87   Double_t GetAlpha() const {return fAlpha;}
88   Double_t GetX() const {return fX;}
89   Double_t GetY()    const {return fP[0];}
90   Double_t GetZ()    const {return fP[1];}
91   Double_t GetSnp()  const {return fP[2];}
92   virtual Double_t GetTgl()  const {return fP[3];}
93   virtual void GetImpactParameters(Float_t& ,Float_t&) const {}
94   Double_t GetSigned1Pt()  const {return fP[4];}
95
96   Double_t GetSigmaY2() const {return fC[0];}
97   Double_t GetSigmaZY() const {return fC[1];}
98   Double_t GetSigmaZ2() const {return fC[2];}
99   Double_t GetSigmaSnpY() const {return fC[3];}
100   Double_t GetSigmaSnpZ() const {return fC[4];}
101   Double_t GetSigmaSnp2() const {return fC[5];}
102   Double_t GetSigmaTglY() const {return fC[6];}
103   Double_t GetSigmaTglZ() const {return fC[7];}
104   Double_t GetSigmaTglSnp() const {return fC[8];}
105   Double_t GetSigmaTgl2() const {return fC[9];}
106   Double_t GetSigma1PtY() const {return fC[10];}
107   Double_t GetSigma1PtZ() const {return fC[11];}
108   Double_t GetSigma1PtSnp() const {return fC[12];}
109   Double_t GetSigma1PtTgl() const {return fC[13];}
110   Double_t GetSigma1Pt2() const {return fC[14];}
111
112   // additional functions for AliVParticle
113   Double_t Px() const;
114   Double_t Py() const;
115   Double_t Pz() const { return Pt()*GetTgl(); }
116   Double_t Pt() const { return TMath::Abs(GetSignedPt()); }
117   Double_t P() const { return GetP(); }
118   Bool_t   PxPyPz(Double_t p[3]) const { return GetPxPyPz(p); }
119   
120   Double_t Xv() const;
121   Double_t Yv() const;
122   Double_t Zv() const {return GetZ();}
123   Bool_t   XvYvZv(Double_t x[3]) const { return GetXYZ(x); }
124
125   Double_t OneOverPt() const { return 1./Pt(); }
126   Double_t Phi() const;
127   Double_t Theta() const;
128   virtual Double_t E() const;
129   virtual Double_t M() const;
130   Double_t Eta() const;
131   virtual Double_t Y() const;
132   virtual Short_t  Charge() const { return (Short_t)GetSign(); }
133   virtual const Double_t *PID() const { return 0x0; }
134
135   // additional functions from AliVTrack
136   virtual Int_t    GetID() const { return -999; }
137   virtual UChar_t  GetITSClusterMap() const {return 0; }
138   virtual ULong_t  GetStatus() const { return 0; }
139
140   Double_t GetSign() const {return (fP[4]>0) ? 1 : -1;}
141   Double_t GetP() const;
142   Double_t GetSignedPt() const {
143     return (TMath::Abs(fP[4])>kAlmost0) ? 1./fP[4]:TMath::Sign(kVeryBig,fP[4]);
144   }
145   Double_t Get1P() const;
146   virtual Double_t GetC(Double_t b) const {return fP[4]*b*kB2C;}
147   void GetDZ(Double_t x,Double_t y,Double_t z,Double_t b,Float_t dz[2]) const; 
148   Double_t GetD(Double_t xv, Double_t yv, Double_t b) const; 
149   Double_t GetLinearD(Double_t xv, Double_t yv) const; 
150
151   Bool_t CorrectForMeanMaterial(Double_t xOverX0, Double_t xTimesRho, 
152         Double_t mass,  Bool_t anglecorr=kFALSE,
153         Double_t (*f)(Double_t)=AliExternalTrackParam::BetheBlochSolid);
154
155   Bool_t CorrectForMeanMaterialdEdx(Double_t xOverX0, Double_t xTimesRho, 
156         Double_t mass, Double_t dEdx, Bool_t anglecorr=kFALSE);
157
158   Bool_t CorrectForMeanMaterialZA(Double_t xOverX0, Double_t xTimesRho, 
159                                   Double_t mass,
160                                   Double_t zOverA=0.49848,
161                                   Double_t density=2.33,
162                                   Double_t exEnergy=173e-9,
163                                   Double_t jp1=0.20,
164                                   Double_t jp2=3.00,
165                                   Bool_t anglecorr=kFALSE
166   );
167
168   //
169   // Bethe-Bloch formula parameterizations
170   //
171   static Double_t BetheBlochAleph(Double_t bg,
172                                   Double_t kp1=0.76176e-1,
173                                   Double_t kp2=10.632,
174                                   Double_t kp3=0.13279e-4,
175                                   Double_t kp4=1.8631,
176                                   Double_t kp5=1.9479
177                                   );
178   static Double_t BetheBlochGeant(Double_t bg,
179                                   Double_t kp0=2.33,
180                                   Double_t kp1=0.20,
181                                   Double_t kp2=3.00,
182                                   Double_t kp3=173e-9,
183                                   Double_t kp4=0.49848
184                                   );
185     
186   static Double_t BetheBlochSolid(Double_t bg);
187   static Double_t BetheBlochGas(Double_t bg);
188
189   Double_t GetPredictedChi2(Double_t p[2],Double_t cov[3]) const;
190
191   Double_t 
192     GetPredictedChi2(Double_t p[3],Double_t covyz[3],Double_t covxyz[3]) const;
193
194   Double_t GetPredictedChi2(const AliExternalTrackParam *t) const;
195
196   Bool_t 
197     PropagateTo(Double_t p[3],Double_t covyz[3],Double_t covxyz[3],Double_t b);
198
199   Double_t *GetResiduals(Double_t *p,Double_t *cov,Bool_t updated=kTRUE) const;
200   Bool_t Update(Double_t p[2],Double_t cov[3]);
201   Bool_t Rotate(Double_t alpha);
202   Bool_t RotateParamOnly(Double_t alpha);
203   Bool_t Invert();
204   Bool_t PropagateTo(Double_t x, Double_t b);
205   Bool_t PropagateParamOnlyTo(Double_t xk, Double_t b);
206   Bool_t Propagate(Double_t alpha, Double_t x, Double_t b);
207   Bool_t PropagateBxByBz(Double_t alpha, Double_t x, Double_t b[3]);
208   Bool_t PropagateParamOnlyBxByBzTo(Double_t xk, const Double_t b[3]);
209   void   Propagate(Double_t len,Double_t x[3],Double_t p[3],Double_t bz) const;
210   Bool_t Intersect(Double_t pnt[3], Double_t norm[3], Double_t bz) const;
211
212   static void g3helx3(Double_t qfield, Double_t step, Double_t vect[7]); 
213   Bool_t PropagateToBxByBz(Double_t x, const Double_t b[3]);
214
215   void GetHelixParameters(Double_t h[6], Double_t b) const;
216   Double_t GetDCA(const AliExternalTrackParam *p, Double_t b,
217     Double_t &xthis,Double_t &xp) const;
218   Double_t PropagateToDCA(AliExternalTrackParam *p, Double_t b);
219   Bool_t PropagateToDCA(const AliVVertex *vtx, Double_t b, Double_t maxd,
220                         Double_t dz[2]=0, Double_t cov[3]=0);
221   Bool_t PropagateToDCABxByBz(const AliVVertex *vtx, Double_t b[3], 
222          Double_t maxd, Double_t dz[2]=0, Double_t cov[3]=0);
223   Bool_t ConstrainToVertex(const AliVVertex* vtx, Double_t b[3]);
224   
225   void GetDirection(Double_t d[3]) const;
226   Bool_t GetPxPyPz(Double_t *p) const;  
227   Bool_t GetXYZ(Double_t *p) const;
228   Bool_t GetCovarianceXYZPxPyPz(Double_t cv[21]) const;
229   Bool_t GetPxPyPzAt(Double_t x, Double_t b, Double_t p[3]) const;
230   Bool_t GetXYZAt(Double_t x, Double_t b, Double_t r[3]) const;
231   Double_t GetParameterAtRadius(Double_t r, Double_t bz, Int_t parType) const;
232
233   Bool_t GetYAt(Double_t x,  Double_t b,  Double_t &y) const;
234   Bool_t GetZAt(Double_t x,  Double_t b,  Double_t &z) const;
235   void Print(Option_t* option = "") const;
236   Double_t GetSnpAt(Double_t x,Double_t b) const;
237   Bool_t GetXatLabR(Double_t r,Double_t &x, Double_t bz, Int_t dir=0) const;
238   Bool_t GetXYZatR(Double_t xr,Double_t bz, Double_t *xyz=0, Double_t* alpSect=0) const;
239
240   //Deprecated
241   Bool_t CorrectForMaterial(Double_t d, Double_t x0, Double_t mass,
242          Double_t (*f)(Double_t)=AliExternalTrackParam::BetheBlochSolid);
243
244   Bool_t GetDistance(AliExternalTrackParam *param2, Double_t x, Double_t dist[3], Double_t b);
245   Int_t GetIndex(Int_t i, Int_t j) const;
246   Int_t GetLabel() const {return -1;} 
247   Int_t PdgCode()  const {return 0;}
248
249   //
250   // visualization (M. Ivanov)
251   //
252   virtual void FillPolymarker(TPolyMarker3D *pol, Float_t magf, Float_t minR, Float_t maxR, Float_t stepR);
253   virtual void DrawTrack(Float_t magF, Float_t minR, Float_t maxR, Float_t stepR);
254
255   virtual Bool_t Translate(Double_t *vTrasl,Double_t *covV);
256
257   void CheckCovariance();
258
259   static Bool_t  GetUseLogTermMS()                {return fgUseLogTermMS;} 
260   static void    SetUseLogTermMS(Bool_t v=kTRUE)  {fgUseLogTermMS = v;} 
261
262   //---------------------------------------------------------------------------
263   //--the calibration interface--
264   //--to be used in online calibration/QA
265   //--should also be implemented in ESD so it works offline as well
266   //-----------
267   virtual Int_t GetTrackParam         ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
268   virtual Int_t GetTrackParamRefitted ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
269   virtual Int_t GetTrackParamIp       ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
270   virtual Int_t GetTrackParamTPCInner ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
271   virtual Int_t GetTrackParamOp       ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
272   virtual Int_t GetTrackParamCp       ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
273   virtual Int_t GetTrackParamITSOut   ( AliExternalTrackParam & ) const {return 0;}
274
275  protected:
276   AliExternalTrackParam(const AliVTrack *vTrack);
277
278 /*  protected: */
279  private:
280   Double_t &Par(Int_t i) {return fP[i];}
281   Double_t &Cov(Int_t i) {return fC[i];}
282  protected:
283   Double32_t           fX;     // X coordinate for the point of parametrisation
284   Double32_t           fAlpha; // Local <-->global coor.system rotation angle
285   Double32_t           fP[5];  // The track parameters
286   Double32_t           fC[15]; // The track parameter covariance matrix
287
288   static Double32_t    fgMostProbablePt; // "Most probable" pt
289                                          // (to be used if Bz=0)
290   static Bool_t        fgUseLogTermMS;   // use log term in Mult.Stattering evaluation
291   ClassDef(AliExternalTrackParam, 8)
292 };
293
294 inline void AliExternalTrackParam::ResetCovariance(Double_t s2) {
295   //
296   // Reset the covarince matrix to "something big"
297   //
298
299   s2 = TMath::Abs(s2);
300   Double_t fC0=fC[0]*s2,
301            fC2=fC[2]*s2,
302            fC5=fC[5]*s2,
303            fC9=fC[9]*s2,
304            fC14=fC[14]*s2;
305  
306   if (fC0>kC0max)  fC0 = kC0max;
307   if (fC2>kC2max)  fC2 = kC2max;
308   if (fC5>kC5max)  fC5 = kC5max;
309   if (fC9>kC9max)  fC9 = kC9max;
310   if (fC14>kC14max)  fC14 = kC14max;
311
312
313     fC[0] = fC0;
314     fC[1] = 0.;  fC[2] = fC2;
315     fC[3] = 0.;  fC[4] = 0.;  fC[5] = fC5;
316     fC[6] = 0.;  fC[7] = 0.;  fC[8] = 0.;  fC[9] = fC9;
317     fC[10]= 0.;  fC[11]= 0.;  fC[12]= 0.;  fC[13]= 0.;  fC[14] = fC14;
318 }
319
320
321
322
323 #endif