First implementation of EMCAL trigger QA from Nicola Arbor
[u/mrichter/AliRoot.git] / TOF / AliTOFT0maker.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 /* $Id: AliTOFT0maker.cxx,v 1.8 2010/01/19 16:32:20 noferini Exp $ */
16
17 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
18 //                                                                         //
19 //  This class contains the basic functions for the time zero              //
20 //  evaluation with TOF detector informations.                             //
21 // Use case in an analysis task:                                           //
22 //                                                                         //
23 // Create the object in the task constructor (fTOFmaker is a private var)  //
24 // AliESDpid *extPID=new AliESDpid();                                      //
25 // fTOFmaker = new AliTOFT0maker(extPID);                                  //
26 // fTOFmaker->SetTimeResolution(100.0); // if you want set the TOF res     //
27 // 115 ps is the TOF default resolution value                              //
28 //                                                                         //
29 // Use the RemakePID method in the task::Exec                              //
30 // Double_t* calcolot0;                                                    //
31 // calcolot0=fTOFmaker->RemakePID(fESD);                                   //
32 // //calcolot0[0] = calculated event time                                  // 
33 // //calcolot0[1] = event time time resolution                             //
34 // //calcolot0[2] = average event time for the current fill                //
35 // //calcolot0[3] = tracks at TOF                                          // 
36 // //calcolot0[4] = calculated event time (only TOF)                       //
37 // //calcolot0[5] = event time time resolution (only TOF)                  //
38 // //calcolot0[6] = sigma t0 fill                                          //
39 // //calcolot0[7] = tracks at TOF really used in tht algorithm             // 
40 //                                                                         //
41 // Let consider that:                                                      //
42 // - the PIF is automatically recalculated with the event time subtrction  //
43 //                                                                         //
44 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
45
46 #include "AliTOFT0v1.h"
47 #include "AliTOFT0maker.h"
48 #include "AliPID.h"
49 #include "AliLog.h"
50 #include "AliESDpid.h"
51 #include "AliESDEvent.h"
52 #include "TFile.h"
53 #include "TH1F.h"
54 #include "AliTOFcalib.h"
55 #include "AliTOFRunParams.h"
56 #include "TRandom.h"
57 #include "AliTOFHeader.h"
58
59 ClassImp(AliTOFT0maker)
60            
61 //____________________________________________________________________________ 
62 AliTOFT0maker::AliTOFT0maker():
63   TObject(),
64   fT0TOF(NULL),
65   fPIDesd(NULL),
66   fExternalPIDFlag(kFALSE),
67   fTOFcalib(NULL),
68   fNoTOFT0(0),
69   fNmomBins(0),
70   fTimeResolution(100),
71   fT0sigma(1000),
72   fHmapChannel(0),
73   fKmask(0),
74   fT0width(150.),
75   fT0spreadExt(-1.),
76   fT0fillExt(0)
77 {
78   // ctr
79   fCalculated[0] = 0;
80   fCalculated[1] = 0;
81   fCalculated[2] = 0;
82   fCalculated[3] = 0;
83
84   fT0cur[0]=0.;
85   fT0cur[1]=0.;
86
87   if(AliPID::ParticleMass(0) == 0) new AliPID();
88
89   fPIDesd = new AliESDpid();
90
91   fNmomBins = fPIDesd->GetTOFResponse().GetNmomBins();
92   SetTOFResponse();
93
94   fT0TOF = new AliTOFT0v1(fPIDesd);
95
96 }
97 //____________________________________________________________________________ 
98 AliTOFT0maker::AliTOFT0maker(AliESDpid *externalPID, AliTOFcalib *tofCalib):
99     TObject(),
100     fT0TOF(NULL),
101     fPIDesd(externalPID),
102     fExternalPIDFlag(kTRUE),
103     fTOFcalib(tofCalib),
104     fNoTOFT0(0),
105     fNmomBins(0),
106     fTimeResolution(100),
107     fT0sigma(1000),
108     fHmapChannel(0),
109     fKmask(0),
110     fT0width(150.),
111     fT0spreadExt(-1.),
112     fT0fillExt(0)
113 {
114   // ctr
115   fCalculated[0] = 0;
116   fCalculated[1] = 0;
117   fCalculated[2] = 0;
118   fCalculated[3] = 0;
119
120   fT0cur[0]=0.;
121   fT0cur[1]=0.;
122
123   if(AliPID::ParticleMass(0) == 0) new AliPID();
124
125   if(!fPIDesd){
126     fPIDesd = new AliESDpid();
127     fExternalPIDFlag = kFALSE;
128   }
129
130   fNmomBins = fPIDesd->GetTOFResponse().GetNmomBins();
131   SetTOFResponse();
132
133   fT0TOF = new AliTOFT0v1(fPIDesd);
134
135 }
136
137 //____________________________________________________________________________ 
138 AliTOFT0maker::~AliTOFT0maker()
139 {
140   // dtor
141
142   delete fT0TOF;
143   if (!fExternalPIDFlag) delete fPIDesd;
144 }
145 //____________________________________________________________________________ 
146 Double_t* AliTOFT0maker::ComputeT0TOF(AliESDEvent *esd,Double_t t0time,Double_t t0sigma){
147   //
148   // Remake TOF PID probabilities
149   //
150   Double_t t0tof[6];
151
152   if(fKmask) ApplyMask(esd);
153
154   Double_t t0fill = 0.;
155
156   fPIDesd->GetTOFResponse().ResetT0info();
157
158   /* get T0 spread from TOFcalib if available otherwise use default value */
159   if (fTOFcalib && esd) {
160     AliTOFRunParams *runParams = fTOFcalib->GetRunParams();
161     if (runParams && runParams->GetTimestamp(0) != 0) {
162       Float_t t0spread = runParams->EvalT0Spread(esd->GetTimeStamp());
163       if(fT0spreadExt > 0) SetT0FillWidth(fT0spreadExt);
164       else{
165         SetT0FillWidth(t0spread);
166         t0fill = fT0fillExt;
167       }
168     }
169     else{
170       if(fT0spreadExt > 0) SetT0FillWidth(fT0spreadExt);
171       t0fill = fT0fillExt;
172     }
173   }
174   else if(esd){
175       Float_t t0spread = esd->GetSigma2DiamondZ(); // vertex pread ^2
176       if(t0spread > 0) t0spread = TMath::Sqrt(t0spread)/0.0299792458;
177
178       if(fT0spreadExt > 0) SetT0FillWidth(fT0spreadExt);
179       else{
180           SetT0FillWidth(t0spread);
181           t0fill = fT0fillExt;
182       }
183   }
184
185   Float_t thrGood = TMath::Max(Float_t(500.),fT0width*3);
186
187   fT0TOF->Init(esd);
188   AliTOFT0v1* t0maker= fT0TOF;
189
190   t0maker->DefineT0("all",1.5,3.0);
191   t0tof[0] = t0maker->GetResult(0);
192   t0tof[1] = t0maker->GetResult(1);
193   t0tof[2] = t0maker->GetResult(2);
194   t0tof[3] = t0maker->GetResult(3);
195   t0tof[4] = t0maker->GetResult(4);
196   t0tof[5] = t0maker->GetResult(5);
197
198   Float_t lT0Current=0.;
199   fT0sigma=1000;
200
201 //   Int_t nrun = esd->GetRunNumber();
202
203   t0time += t0fill;
204
205   Float_t sigmaFill = fT0width;
206
207   if(sigmaFill < 20) sigmaFill = 140;
208
209   fCalculated[0]=-1000*t0tof[0]; // best t0
210   fCalculated[1]=1000*t0tof[1]; // sigma best t0
211   fCalculated[2] = t0fill;    //t0 fill
212   fCalculated[3] = t0tof[2];  // n TOF tracks
213   fCalculated[4]=-1000*t0tof[0]; // TOF t0
214   fCalculated[5]=1000*t0tof[1]; // TOF t0 sigma
215   fCalculated[6]=sigmaFill; // sigma t0 fill
216   fCalculated[7] = t0tof[3];  // n TOF tracks used for T0
217
218   if(fCalculated[7] > 30) thrGood = 10000000;
219
220   //statistics
221   fCalculated[8] = t0tof[4]; // real time in s
222   fCalculated[9] = t0tof[5]; // cpu time in s
223
224   if(fCalculated[1] < sigmaFill && TMath::Abs(fCalculated[0] - t0fill) < thrGood && fCalculated[1] < fTimeResolution*1.2){
225     fT0sigma=fCalculated[1];
226     lT0Current=fCalculated[0];
227   }
228   else{
229     fCalculated[4] = t0fill;
230     fCalculated[5] = sigmaFill;
231   }
232
233   if(fCalculated[1] < 1 || fT0sigma > sigmaFill || fCalculated[1] > fTimeResolution* 1.2){
234     fT0sigma =1000;
235     fCalculated[4] = t0fill;
236     fCalculated[5] = sigmaFill;
237   }
238
239   if(t0sigma < 1000){
240     if(fT0sigma < 1000){
241       Double_t w1 = 1./t0sigma/t0sigma;
242       Double_t w2 = 1./fCalculated[1]/fCalculated[1];
243
244       Double_t wtot = w1+w2;
245
246       lT0Current = (w1*t0time + w2*fCalculated[0]) / wtot;
247       fT0sigma = TMath::Sqrt(1./wtot);
248     }
249     else{
250       lT0Current=t0time;
251       fT0sigma=t0sigma;
252     }
253   }
254
255   if(fT0sigma < sigmaFill && TMath::Abs(lT0Current - t0fill) < thrGood){
256     fCalculated[1]=fT0sigma;
257     fCalculated[0]=lT0Current;
258   }
259
260   if(fT0sigma >= 1000 || fNoTOFT0){
261     lT0Current = t0fill;
262     fT0sigma = sigmaFill;
263
264     fCalculated[0] = t0fill;
265     fCalculated[1] = sigmaFill;
266   }
267
268   // T0 pt bin
269   Float_t *t0values = new Float_t[fNmomBins];
270   Float_t *t0resolution = new Float_t[fNmomBins];
271   if(fCalculated[7] < 100){
272     for(Int_t i=0;i<fNmomBins;i++){
273       t0maker->DefineT0("all",fPIDesd->GetTOFResponse().GetMinMom(i),fPIDesd->GetTOFResponse().GetMaxMom(i));
274       t0tof[0] = t0maker->GetResult(0);
275       t0tof[1] = t0maker->GetResult(1);
276       t0tof[2] = t0maker->GetResult(2);
277       t0tof[3] = t0maker->GetResult(3);
278
279       Float_t t0bin =-1000*t0tof[0]; // best t0
280       Float_t t0binRes =1000*t0tof[1]; // sigma best t0
281       
282       if(t0binRes < sigmaFill  && t0binRes < fTimeResolution * 1.2 && TMath::Abs(t0bin - t0fill) < thrGood){
283         // Ok T0
284         if(t0sigma < 1000){
285           Double_t w1 = 1./t0sigma/t0sigma;
286           Double_t w2 = 1./t0binRes/t0binRes;
287           
288           Double_t wtot = w1+w2;
289           
290           t0bin = (w1*t0time + w2*t0bin) / wtot;
291           t0binRes = TMath::Sqrt(1./wtot);
292         }
293       }
294       else{
295         t0bin = t0fill;
296         t0binRes = sigmaFill;
297         if(t0sigma < 1000){
298           t0bin = t0time;
299            t0binRes= t0sigma;     
300         }
301       }
302       t0values[i] = t0bin;
303       t0resolution[i] = t0binRes;
304     }
305   }
306   else{
307     for(Int_t i=0;i<fNmomBins;i++){
308       t0values[i] = lT0Current;
309       t0resolution[i] = fT0sigma;
310     }
311   }
312   for(Int_t i=0;i<fNmomBins;i++){
313     fPIDesd->GetTOFResponse().SetT0bin(i,t0values[i]);
314     fPIDesd->GetTOFResponse().SetT0binRes(i,t0resolution[i]);
315   }
316   
317   delete[] t0values;
318   delete[] t0resolution;
319
320   return fCalculated;
321 }
322 //____________________________________________________________________________ 
323 Double_t  *AliTOFT0maker::GetT0p(Float_t p){// [0]=to -- [1] = sigma T0
324   Int_t i=fPIDesd->GetTOFResponse().GetMomBin(p);
325   
326   fT0cur[0] = fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0bin(i);
327   fT0cur[1] = fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0binRes(i);
328
329   return fT0cur;
330 }
331 //____________________________________________________________________________ 
332 void AliTOFT0maker::SetTOFResponse(){
333   fPIDesd->GetTOFResponse().SetTimeResolution(fTimeResolution);
334 }
335 //____________________________________________________________________________ 
336 Float_t AliTOFT0maker::GetExpectedSigma(Float_t mom, Float_t tof, Float_t mass){
337   Float_t sigma = fPIDesd->GetTOFResponse().GetExpectedSigma(mom,tof,mass);
338
339   return sigma;
340 }
341 //____________________________________________________________________________ 
342 void AliTOFT0maker::ApplyT0TOF(AliESDEvent *esd){
343   //
344   // Recalculate TOF PID probabilities
345   //
346
347 // subtruct t0 for each track
348    Int_t ntracks = esd->GetNumberOfTracks();
349   
350    while (ntracks--) {
351        AliESDtrack *t=esd->GetTrack(ntracks);
352     
353        if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) continue;
354     
355        Double_t time=t->GetTOFsignal();
356        Float_t p = t->GetP();
357
358        Double_t *t0=GetT0p(p);
359        time -= t0[0];
360        t->SetTOFsignal(time);
361    }
362
363    for(Int_t i=0;i<fNmomBins;i++){
364        fPIDesd->GetTOFResponse().SetT0bin(i,0.0);
365    }
366    
367   //
368 }
369 //____________________________________________________________________________ 
370 void  AliTOFT0maker::LoadChannelMap(char *filename){
371   // Load the histo with the channel off map
372   TFile *f= new TFile(filename);
373   if(!f){
374     printf("Cannot open the channel map file (%s)\n",filename);
375     return;
376   }
377   
378   fHmapChannel = (TH1F *) f->Get("hChEnabled");
379   
380   if(!fHmapChannel){
381     printf("Cannot laod the channel map histo (from %s)\n",filename);
382     return;
383   }
384     
385 }
386 //____________________________________________________________________________ 
387 void AliTOFT0maker::ApplyMask(AliESDEvent * const esd){
388   // Switch off the disable channel
389   if(!fHmapChannel){
390     printf("Channel Map is not available\n");
391     return;
392   }
393   
394   Int_t ntracks = esd->GetNumberOfTracks();
395   
396   while (ntracks--) {
397     AliESDtrack *t=esd->GetTrack(ntracks);    
398
399     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) continue;
400
401     Int_t chan = t->GetTOFCalChannel();
402  
403     if(fHmapChannel->GetBinContent(chan) < 0.01){
404       t->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFout);
405     }
406   }
407 }
408
409 Float_t  
410 AliTOFT0maker::TuneForMC(AliESDEvent *esd){ // return true T0 event
411   //
412   // tune for MC data
413   //
414
415   Float_t TOFtimeResolutionDefault=80;
416
417   Float_t t0 = gRandom->Gaus(0.,fT0width); 
418
419   Float_t extraSmearing = 0;
420
421   if(fTimeResolution > TOFtimeResolutionDefault){
422     extraSmearing = TMath::Sqrt(fTimeResolution*fTimeResolution - TOFtimeResolutionDefault*TOFtimeResolutionDefault);
423   }
424
425   // subtruct t0 for each track
426   Int_t ntracks = esd->GetNumberOfTracks();
427   
428   while (ntracks--) {
429     AliESDtrack *t=esd->GetTrack(ntracks);
430     
431     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTOFout)==0) continue;
432     
433     /* check if channel is enabled */
434     if (fTOFcalib){
435         if(!fTOFcalib->IsChannelEnabled(t->GetTOFCalChannel())) {
436             /* reset TOF status */
437             t->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFin);
438             t->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFout);
439             t->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFmismatch);
440             t->ResetStatus(AliESDtrack::kTOFpid);
441         }
442     }
443
444     Double_t time=t->GetTOFsignal();
445
446     time += t0;
447
448     if(extraSmearing>0){
449       Float_t smearing = gRandom->Gaus(0.,extraSmearing);
450       time += smearing;
451     }
452
453     t->SetTOFsignal(time);
454   }
455   //
456   return t0;
457 }
458 //_________________________________________________________________________
459 void     AliTOFT0maker::WriteInESD(AliESDEvent *esd){
460   //
461   // Write t0Gen, t0ResGen, nt0;
462   //       t0resESD[0:nt0], it0ESD[0:nt0]
463   // in the AliESDEvent
464   //
465     Int_t nMomBins = fPIDesd->GetTOFResponse().GetNmomBins();
466
467     Int_t nt0=0;
468     Float_t *t0 = new Float_t[nMomBins];
469     Float_t *t0res = new Float_t[nMomBins];
470     Int_t *multT0 = new Int_t[nMomBins];
471
472     for(Int_t i=0;i<nMomBins;i++){
473 //      printf("START %i) %f %f\n",i,fT0event[i],fT0resolution[i]);
474         multT0[i]=0;
475         Bool_t kNewT0=kTRUE;
476         for(Int_t j=0;j < nt0;j++){
477             if(TMath::Abs(fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0bin(i) - t0[j])<0.1){
478                 kNewT0=kFALSE;
479                 multT0[j]++;
480                 j=nMomBins*10;
481             }
482         }
483         if(kNewT0){
484             t0[nt0]=fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0bin(i);
485             t0res[nt0]=fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0binRes(i);
486             nt0++;
487         }
488     }
489
490     Int_t iMultT0=0,nmult=0;
491     for(Int_t j=0;j < nt0;j++){ // find the most frequent
492         if(multT0[j] > nmult){
493             iMultT0 = j;
494             nmult = multT0[j];
495         }
496     }
497
498     Float_t *t0ESD = new Float_t[nMomBins];
499     Float_t *t0resESD = new Float_t[nMomBins];
500     Int_t *it0ESD = new Int_t[nMomBins];
501     
502     Float_t t0Gen,t0ResGen;
503     t0Gen = t0[iMultT0];
504     t0ResGen = t0res[iMultT0];
505     nt0=0;
506     //  printf("T0 to ESD\n%f %f\n",t0Gen,t0ResGen);
507     for(Int_t i=0;i<nMomBins;i++){
508         if(TMath::Abs(fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0bin(i) - t0Gen)>0.1){
509             t0ESD[nt0]=fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0bin(i);
510             t0resESD[nt0]=fPIDesd->GetTOFResponse().GetT0binRes(i);
511             it0ESD[nt0]=i;
512 //          printf("%i) %f %f %i\n",nt0,t0ESD[nt0],t0resESD[nt0],it0ESD[nt0]);
513             nt0++;
514         }
515     }
516
517     // Write  t0Gen,t0ResGen; nt0; t0resESD[0:nt0],it0ESD[0:nt0] in the AliESDEvent
518
519    AliTOFHeader *tofHeader =
520         new AliTOFHeader(t0Gen,t0ResGen,nt0,
521                          t0ESD,t0resESD,it0ESD,fTimeResolution,fT0width);
522   
523     esd->SetTOFHeader(tofHeader);
524
525     AliDebug(1,Form("resTOF=%f T0spread=%f t0Gen=%f t0resGen=%f",fTimeResolution,fT0width,t0Gen,t0ResGen));
526     AliDebug(1,Form("%d ",nt0));
527     for (Int_t ii=0; ii<nt0; ii++)
528       AliDebug(1,Form("pBin=%d t0val=%f t0res=%f",it0ESD[ii],t0ESD[ii],t0resESD[ii]));
529     
530     delete[] t0;
531     t0 = NULL;
532     delete[] t0res;
533     t0res = NULL;
534     delete[] multT0;
535     multT0 = NULL;
536     delete[] t0ESD;
537     t0ESD = NULL;
538     delete[] t0resESD;
539     t0resESD = NULL;
540     delete[] it0ESD;
541     it0ESD = NULL;
542
543 }