d6a7f193a1d081108a6c184753aa7ef39f06dbc2
[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
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   virtual ~AliExternalTrackParam(){}
47   void CopyFromVTrack(const AliVTrack *vTrack);
48
49   template <typename T>
50   void Set(T x, T alpha, const T param[5], const T covar[15]) {
51     //  Sets the parameters
52     fX=x; fAlpha=alpha;
53     for (Int_t i = 0; i < 5; i++)  fP[i] = param[i];
54     for (Int_t i = 0; i < 15; i++) fC[i] = covar[i];
55
56     CheckCovariance();
57
58   }
59
60   void Set(Double_t xyz[3],Double_t pxpypz[3],Double_t cv[21],Short_t sign);
61
62   static void SetMostProbablePt(Double_t pt) { fgMostProbablePt=pt; }
63   static Double_t GetMostProbablePt() { return fgMostProbablePt; }
64
65   void Reset();
66   void ResetCovariance(Double_t s2);
67   void AddCovariance(const Double_t cov[15]);
68
69   const Double_t *GetParameter() const {return fP;}
70   const Double_t *GetCovariance() const {return fC;}
71
72   Double_t GetAlpha() const {return fAlpha;}
73   Double_t GetX() const {return fX;}
74   Double_t GetY()    const {return fP[0];}
75   Double_t GetZ()    const {return fP[1];}
76   Double_t GetSnp()  const {return fP[2];}
77   Double_t GetTgl()  const {return fP[3];}
78   Double_t GetSigned1Pt()  const {return fP[4];}
79
80   Double_t GetSigmaY2() const {return fC[0];}
81   Double_t GetSigmaZY() const {return fC[1];}
82   Double_t GetSigmaZ2() const {return fC[2];}
83   Double_t GetSigmaSnpY() const {return fC[3];}
84   Double_t GetSigmaSnpZ() const {return fC[4];}
85   Double_t GetSigmaSnp2() const {return fC[5];}
86   Double_t GetSigmaTglY() const {return fC[6];}
87   Double_t GetSigmaTglZ() const {return fC[7];}
88   Double_t GetSigmaTglSnp() const {return fC[8];}
89   Double_t GetSigmaTgl2() const {return fC[9];}
90   Double_t GetSigma1PtY() const {return fC[10];}
91   Double_t GetSigma1PtZ() const {return fC[11];}
92   Double_t GetSigma1PtSnp() const {return fC[12];}
93   Double_t GetSigma1PtTgl() const {return fC[13];}
94   Double_t GetSigma1Pt2() const {return fC[14];}
95
96   // additional functions for AliVParticle
97   Double_t Px() const;
98   Double_t Py() const;
99   Double_t Pz() const { return Pt()*GetTgl(); }
100   Double_t Pt() const { return TMath::Abs(GetSignedPt()); }
101   Double_t P() const { return GetP(); }
102   Bool_t   PxPyPz(Double_t p[3]) const { return GetPxPyPz(p); }
103   
104   Double_t Xv() const;
105   Double_t Yv() const;
106   Double_t Zv() const {return GetZ();}
107   Bool_t   XvYvZv(Double_t x[3]) const { return GetXYZ(x); }
108
109   Double_t OneOverPt() const { return 1./Pt(); }
110   Double_t Phi() const;
111   Double_t Theta() const;
112   virtual Double_t E() const;
113   virtual Double_t M() const;
114   Double_t Eta() const;
115   virtual Double_t Y() const;
116   virtual Short_t  Charge() const { return (Short_t)GetSign(); }
117   virtual const Double_t *PID() const { return 0x0; }
118
119   // additional functions from AliVTrack
120   virtual Int_t    GetID() const { return -999; }
121   virtual UChar_t  GetITSClusterMap() const {return 0; }
122   virtual ULong_t  GetStatus() const { return 0; }
123
124   Double_t GetSign() const {return (fP[4]>0) ? 1 : -1;}
125   Double_t GetP() const;
126   Double_t GetSignedPt() const {
127     return (TMath::Abs(fP[4])>kAlmost0) ? 1./fP[4]:TMath::Sign(kVeryBig,fP[4]);
128   }
129   Double_t Get1P() const;
130   virtual Double_t GetC(Double_t b) const {return fP[4]*b*kB2C;}
131   void GetDZ(Double_t x,Double_t y,Double_t z,Double_t b,Float_t dz[2]) const; 
132   Double_t GetD(Double_t xv, Double_t yv, Double_t b) const; 
133   Double_t GetLinearD(Double_t xv, Double_t yv) const; 
134
135   Bool_t CorrectForMeanMaterial(Double_t xOverX0, Double_t xTimesRho, 
136         Double_t mass,  Bool_t anglecorr=kFALSE,
137         Double_t (*f)(Double_t)=AliExternalTrackParam::BetheBlochSolid);
138
139   Bool_t CorrectForMeanMaterialdEdx(Double_t xOverX0, Double_t xTimesRho, 
140         Double_t mass, Double_t dEdx, Bool_t anglecorr=kFALSE);
141
142   Bool_t CorrectForMeanMaterialZA(Double_t xOverX0, Double_t xTimesRho, 
143                                   Double_t mass,
144                                   Double_t zOverA=0.49848,
145                                   Double_t density=2.33,
146                                   Double_t exEnergy=173e-9,
147                                   Double_t jp1=0.20,
148                                   Double_t jp2=3.00,
149                                   Bool_t anglecorr=kFALSE
150   );
151
152   //
153   // Bethe-Bloch formula parameterizations
154   //
155   static Double_t BetheBlochAleph(Double_t bg,
156                                   Double_t kp1=0.76176e-1,
157                                   Double_t kp2=10.632,
158                                   Double_t kp3=0.13279e-4,
159                                   Double_t kp4=1.8631,
160                                   Double_t kp5=1.9479
161                                   );
162   static Double_t BetheBlochGeant(Double_t bg,
163                                   Double_t kp0=2.33,
164                                   Double_t kp1=0.20,
165                                   Double_t kp2=3.00,
166                                   Double_t kp3=173e-9,
167                                   Double_t kp4=0.49848
168                                   );
169     
170   static Double_t BetheBlochSolid(Double_t bg);
171   static Double_t BetheBlochGas(Double_t bg);
172
173   Double_t GetPredictedChi2(Double_t p[2],Double_t cov[3]) const;
174
175   Double_t 
176     GetPredictedChi2(Double_t p[3],Double_t covyz[3],Double_t covxyz[3]) const;
177
178   Double_t GetPredictedChi2(const AliExternalTrackParam *t) const;
179
180   Bool_t 
181     PropagateTo(Double_t p[3],Double_t covyz[3],Double_t covxyz[3],Double_t b);
182
183   Double_t *GetResiduals(Double_t *p,Double_t *cov,Bool_t updated=kTRUE) const;
184   Bool_t Update(Double_t p[2],Double_t cov[3]);
185   Bool_t Rotate(Double_t alpha);
186   Bool_t PropagateTo(Double_t x, Double_t b);
187   Bool_t Propagate(Double_t alpha, Double_t x, Double_t b);
188   Bool_t PropagateBxByBz(Double_t alpha, Double_t x, Double_t b[3]);
189   void   Propagate(Double_t len,Double_t x[3],Double_t p[3],Double_t bz) const;
190   Bool_t Intersect(Double_t pnt[3], Double_t norm[3], Double_t bz) const;
191
192   static void g3helx3(Double_t qfield, Double_t step, Double_t vect[7]); 
193   Bool_t PropagateToBxByBz(Double_t x, const Double_t b[3]);
194
195   void GetHelixParameters(Double_t h[6], Double_t b) const;
196   Double_t GetDCA(const AliExternalTrackParam *p, Double_t b,
197     Double_t &xthis,Double_t &xp) const;
198   Double_t PropagateToDCA(AliExternalTrackParam *p, Double_t b);
199   Bool_t PropagateToDCA(const AliVVertex *vtx, Double_t b, Double_t maxd,
200                         Double_t dz[2]=0, Double_t cov[3]=0);
201   Bool_t PropagateToDCABxByBz(const AliVVertex *vtx, Double_t b[3], 
202          Double_t maxd, Double_t dz[2]=0, Double_t cov[3]=0);
203   
204   void GetDirection(Double_t d[3]) const;
205   Bool_t GetPxPyPz(Double_t *p) const;
206   Bool_t GetXYZ(Double_t *p) const;
207   Bool_t GetCovarianceXYZPxPyPz(Double_t cv[21]) const;
208   Bool_t GetPxPyPzAt(Double_t x, Double_t b, Double_t p[3]) const;
209   Bool_t GetXYZAt(Double_t x, Double_t b, Double_t r[3]) const;
210   Bool_t GetYAt(Double_t x,  Double_t b,  Double_t &y) const;
211   Bool_t GetZAt(Double_t x,  Double_t b,  Double_t &z) const;
212   void Print(Option_t* option = "") const;
213   Double_t GetSnpAt(Double_t x,Double_t b) const;
214
215   //Deprecated
216   Bool_t CorrectForMaterial(Double_t d, Double_t x0, Double_t mass,
217          Double_t (*f)(Double_t)=AliExternalTrackParam::BetheBlochSolid);
218
219   Bool_t GetDistance(AliExternalTrackParam *param2, Double_t x, Double_t dist[3], Double_t b);
220   Int_t GetIndex(Int_t i, Int_t j) const;
221   Int_t GetLabel() const {return -1;} 
222   Int_t PdgCode()  const {return 0;}
223
224   //
225   // visualization (M. Ivanov)
226   //
227   virtual void FillPolymarker(TPolyMarker3D *pol, Float_t magf, Float_t minR, Float_t maxR, Float_t stepR);
228   virtual void DrawTrack(Float_t magF, Float_t minR, Float_t maxR, Float_t stepR);
229
230   virtual Bool_t Translate(Double_t *vTrasl,Double_t *covV);
231
232   void CheckCovariance();
233
234   static Bool_t  GetUseLogTermMS()                {return fgUseLogTermMS;} 
235   static void    SetUseLogTermMS(Bool_t v=kTRUE)  {fgUseLogTermMS = v;} 
236
237  protected:
238   AliExternalTrackParam(const AliVTrack *vTrack);
239
240 /*  protected: */
241  private:
242   Double_t &Par(Int_t i) {return fP[i];}
243   Double_t &Cov(Int_t i) {return fC[i];}
244  private:
245   Double32_t           fX;     // X coordinate for the point of parametrisation
246   Double32_t           fAlpha; // Local <-->global coor.system rotation angle
247   Double32_t           fP[5];  // The track parameters
248   Double32_t           fC[15]; // The track parameter covariance matrix
249
250   static Double32_t    fgMostProbablePt; // "Most probable" pt
251                                          // (to be used if Bz=0)
252   static Bool_t        fgUseLogTermMS;   // use log term in Mult.Stattering evaluation
253   ClassDef(AliExternalTrackParam, 8)
254 };
255
256 inline void AliExternalTrackParam::ResetCovariance(Double_t s2) {
257   //
258   // Reset the covarince matrix to "something big"
259   //
260
261   s2 = TMath::Abs(s2);
262   Double_t fC0=fC[0]*s2,
263            fC2=fC[2]*s2,
264            fC5=fC[5]*s2,
265            fC9=fC[9]*s2,
266            fC14=fC[14]*s2;
267  
268   if (fC0>kC0max)  fC0 = kC0max;
269   if (fC2>kC2max)  fC2 = kC2max;
270   if (fC5>kC5max)  fC5 = kC5max;
271   if (fC9>kC9max)  fC9 = kC9max;
272   if (fC14>kC14max)  fC14 = kC14max;
273
274
275     fC[0] = fC0;
276     fC[1] = 0.;  fC[2] = fC2;
277     fC[3] = 0.;  fC[4] = 0.;  fC[5] = fC5;
278     fC[6] = 0.;  fC[7] = 0.;  fC[8] = 0.;  fC[9] = fC9;
279     fC[10]= 0.;  fC[11]= 0.;  fC[12]= 0.;  fC[13]= 0.;  fC[14] = fC14;
280 }
281
282
283
284
285 #endif