Introduction of a new TOF constant (i.e. TDC bin width)
[u/mrichter/AliRoot.git] / TOF / AliTOFtracker.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 // AliTOFtracker Class
16 // Task: Perform association of the ESD tracks to TOF Clusters
17 // and Update ESD track with associated TOF Cluster parameters 
18 //
19 // -- Authors : S. Arcelli, C. Zampolli (Bologna University and INFN) 
20 // -- Contacts: Annalisa.De.Caro@cern.ch
21 // --         : Chiara.Zampolli@bo.infn.it
22 // --         : Silvia.Arcelli@bo.infn.it
23 //--------------------------------------------------------------------
24
25 #include <Rtypes.h>
26 #include "AliTOFtracker.h"
27 #include "AliTOFtrack.h"
28 #include "TClonesArray.h"
29 #include "AliLog.h"
30 #include "AliTOFdigit.h"
31 #include "AliTOFGeometry.h"
32 #include "AliRun.h"
33 #include "AliModule.h"
34
35 ClassImp(AliTOFtracker)
36
37 //_____________________________________________________________________________
38 AliTOFtracker::AliTOFtracker(AliTOFGeometry * geom, Double_t parPID[2]) { 
39   //AliTOFtracker main Ctor
40
41   fHoles=true;
42   fNseeds=0;
43   fNseedsTOF=0;
44   fngoodmatch=0;
45   fnbadmatch=0;
46   fnunmatch=0;
47   fnmatch=0;
48   fGeom = geom;
49   fTOFpid = new AliTOFpidESD(parPID);
50   fR=378.; 
51   fTOFHeigth=15.3;  
52   fdCut=3.; 
53   fDy=AliTOFGeometry::XPad(); 
54   fDz=AliTOFGeometry::ZPad(); 
55   fDx=1.5; 
56   fSeeds=0x0;
57   fTracks=0x0;
58   fN=0;
59   Init(); // temporary solution to know about Holes/no Holes
60 }
61 //_____________________________________________________________________________
62 AliTOFtracker::AliTOFtracker(const AliTOFtracker &t):AliTracker() { 
63   //AliTOFtracker copy Ctor
64
65   fHoles=t.fHoles;
66   fNseeds=t.fNseeds;
67   fNseedsTOF=t.fNseedsTOF;
68   fngoodmatch=t.fngoodmatch;
69   fnbadmatch=t.fnbadmatch;
70   fnunmatch=t.fnunmatch;
71   fnmatch=t.fnmatch;
72   fGeom = t.fGeom;
73   fTOFpid = t.fTOFpid;
74   fR=t.fR; 
75   fTOFHeigth=t.fTOFHeigth;  
76   fdCut=t.fdCut; 
77   fDy=t.fDy; 
78   fDz=t.fDz; 
79   fDx=1.5; 
80   fSeeds=t.fSeeds;
81   fTracks=t.fTracks;
82   fN=t.fN;
83 }
84 //_____________________________________________________________________________
85 void AliTOFtracker::Init() { 
86
87 // temporary solution to know about Holes/no Holes, will be implemented as 
88 // an AliTOFGeometry getter
89
90   AliModule* frame=gAlice->GetModule("FRAME"); 
91
92   if(!frame) {
93     AliError("Could Not load FRAME! Assume Frame with Holes");
94     fHoles=true;
95   } else{
96     if(frame->IsVersion()==1) {fHoles=false;}    
97     else {fHoles=true;}      
98   }
99 }
100 //_____________________________________________________________________________
101 Int_t AliTOFtracker::PropagateBack(AliESD* event) {
102   //
103   // Gets seeds from ESD event and Match with TOF Clusters
104   //
105
106
107   //Initialise some counters
108
109   fNseeds=0;
110   fNseedsTOF=0;
111   fngoodmatch=0;
112   fnbadmatch=0;
113   fnunmatch=0;
114   fnmatch=0;
115
116   Int_t ntrk=event->GetNumberOfTracks();
117   fNseeds = ntrk;
118   fSeeds= new TClonesArray("AliESDtrack");
119   TClonesArray &aESDTrack = *fSeeds;
120
121
122   //Load ESD tracks into a local Array of ESD Seeds
123
124   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
125     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
126     new(aESDTrack[i]) AliESDtrack(*t);
127   }
128
129   //Prepare ESD tracks candidates for TOF Matching
130   CollectESD();
131
132   //First Step with Strict Matching Criterion
133   MatchTracks(kFALSE);
134
135   //Second Step with Looser Matching Criterion
136   MatchTracks(kTRUE);
137
138   AliInfo(Form("Number of matched tracks: %d",fnmatch));
139   AliInfo(Form("Number of good matched tracks: %d",fngoodmatch));
140   AliInfo(Form("Number of bad  matched tracks: %d",fnbadmatch));
141
142   //Update the matched ESD tracks
143
144   for (Int_t i=0; i<ntrk; i++) {
145     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
146     AliESDtrack *seed =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
147     if(seed->GetTOFsignal()>0){
148       t->SetTOFsignal(seed->GetTOFsignal());
149       t->SetTOFcluster(seed->GetTOFcluster());
150       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*seed); 
151       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);    
152       delete track;
153     }
154   }
155
156
157   //Make TOF PID
158   fTOFpid->MakePID(event);
159
160   if (fSeeds) {
161     fSeeds->Delete();
162     delete fSeeds;
163     fSeeds = 0x0;
164   }
165   if (fTracks) {
166     fTracks->Delete();
167     delete fTracks;
168     fTracks = 0x0;
169   }
170   return 0;
171   
172 }
173 //_________________________________________________________________________
174 void AliTOFtracker::CollectESD() {
175    //prepare the set of ESD tracks to be matched to clusters in TOF
176  
177   fTracks= new TClonesArray("AliTOFtrack");
178   TClonesArray &aTOFTrack = *fTracks;
179   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
180
181     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
182     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCout)==0)continue;
183
184     // TRD good tracks, already propagated at 371 cm
185
186     AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t); // New
187     Double_t x = track->GetX(); //New
188
189     if (((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDout)!=0 ) && 
190          ( x >= AliTOFGeometry::RinTOF()) ){
191       track->SetSeedIndex(i);
192       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);    
193       new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
194       fNseedsTOF++;
195       delete track;
196     }
197
198     // Propagate the rest of TPCbp  
199
200     else {
201       if(track->PropagateToInnerTOF(fHoles)){ // temporary solution
202         //      if(track->PropagateToInnerTOF(fGeom->GetHoles())){
203         track->SetSeedIndex(i);
204         t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);    
205         new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
206         fNseedsTOF++;
207       }
208       delete track;
209     }
210   }
211
212   // Sort according uncertainties on track position 
213   fTracks->Sort();
214
215 }
216 //_________________________________________________________________________
217 void AliTOFtracker::MatchTracks( Bool_t mLastStep){
218
219   //Match ESD tracks to clusters in TOF
220
221   Int_t nSteps=(Int_t)(fTOFHeigth/0.1);
222
223   //PH Arrays (moved outside of the loop)
224   Float_t * trackPos[4];
225   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) trackPos[ii] = new Float_t[nSteps];
226   Int_t * clind[6];
227   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) clind[ii] = new Int_t[fN];
228   
229   for (Int_t i=0; i<fNseedsTOF; i++) {
230
231     AliTOFtrack *track =(AliTOFtrack*)fTracks->UncheckedAt(i);
232     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(track->GetSeedIndex());
233     if(t->GetTOFsignal()>0. ) continue;
234     AliTOFtrack *trackTOFin =new AliTOFtrack(*track);
235
236     // Some init 
237
238     Int_t         index[10000];
239     Float_t        dist[10000];
240     Float_t       cxpos[10000];
241     Float_t       crecL[10000];
242      
243     // Determine a window around the track
244
245     Double_t x,par[5]; 
246     trackTOFin->GetExternalParameters(x,par);
247     Double_t cov[15]; 
248     trackTOFin->GetExternalCovariance(cov);
249     Float_t scalefact=3.;    
250     Double_t dphi=
251       scalefact*
252       ((5*TMath::Sqrt(cov[0]) + 0.5*fDy + 2.5*TMath::Abs(par[2]))/fR); 
253     Double_t dz=
254       scalefact*
255       (5*TMath::Sqrt(cov[2]) + 0.5*fDz + 2.5*TMath::Abs(par[3]));
256     
257     Double_t phi=TMath::ATan2(par[0],x) + trackTOFin->GetAlpha();
258     if (phi<-TMath::Pi())phi+=2*TMath::Pi();
259     if (phi>=TMath::Pi())phi-=2*TMath::Pi();
260     Double_t z=par[1];   
261
262     Int_t nc=0;
263     
264     // find the clusters in the window of the track
265
266     for (Int_t k=FindClusterIndex(z-dz); k<fN; k++) {
267       AliTOFcluster *c=fClusters[k];
268       if (c->GetZ() > z+dz) break;
269       if (c->IsUsed()) continue;
270       
271       Double_t dph=TMath::Abs(c->GetPhi()-phi);
272       if (dph>TMath::Pi()) dph-=2.*TMath::Pi();
273       if (TMath::Abs(dph)>dphi) continue;
274     
275       clind[0][nc] = c->GetDetInd(0);
276       clind[1][nc] = c->GetDetInd(1);
277       clind[2][nc] = c->GetDetInd(2);
278       clind[3][nc] = c->GetDetInd(3);
279       clind[4][nc] = c->GetDetInd(4);
280       clind[5][nc] = k;      
281       nc++;
282     }
283
284     //start fine propagation 
285
286     Int_t nStepsDone = 0;
287     for( Int_t istep=0; istep<nSteps; istep++){ 
288
289       Float_t xs=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1;
290       Double_t ymax=xs*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
291
292       Bool_t skip=kFALSE;
293       Double_t ysect=trackTOFin->GetYat(xs,skip);
294       if(skip)break;
295       if (ysect > ymax) {
296         if (!trackTOFin->Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
297           break;
298         }
299       } else if (ysect <-ymax) {
300         if (!trackTOFin->Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
301           break;
302         }
303       }
304
305       if(!trackTOFin->PropagateTo(xs)) {
306         break;
307       }
308
309       nStepsDone++;
310
311       // store the running point (Globalrf) - fine propagation     
312
313       Double_t x,y,z;
314       trackTOFin->GetGlobalXYZ(x,y,z);
315       trackPos[0][istep]= (Float_t) x;
316       trackPos[1][istep]= (Float_t) y;
317       trackPos[2][istep]= (Float_t) z;   
318       trackPos[3][istep]= trackTOFin->GetIntegratedLength();
319     }
320
321
322     Int_t nfound = 0;
323     for (Int_t istep=0; istep<nStepsDone; istep++) {
324
325       Bool_t isInside =kFALSE;
326       Float_t ctrackPos[3];     
327
328       ctrackPos[0]= trackPos[0][istep];
329       ctrackPos[1]= trackPos[1][istep];
330       ctrackPos[2]= trackPos[2][istep];
331
332       //now see whether the track matches any of the TOF clusters            
333
334       for (Int_t i=0; i<nc; i++){
335         Int_t cind[5];
336         cind[0]= clind[0][i];
337         cind[1]= clind[1][i];
338         cind[2]= clind[2][i];
339         cind[3]= clind[3][i];
340         cind[4]= clind[4][i];
341         Bool_t accept = kFALSE;
342         if( mLastStep)accept = (fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos)<fdCut);
343         if(!mLastStep)accept = (fGeom->IsInsideThePad(cind,ctrackPos));
344         if(accept){
345           if(!mLastStep)isInside=kTRUE;
346           dist[nfound]=fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos);
347           crecL[nfound]=trackPos[3][istep];
348           index[nfound]=clind[5][i]; // store cluster id            
349           cxpos[nfound]=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1; //store prop.radius
350           nfound++;
351           if(isInside)break;
352         }//end if accept
353       } //end for on the clusters
354
355
356       if(isInside)break;
357     } //end for on the steps     
358
359
360
361     if (nfound == 0 ) {
362       fnunmatch++;
363       delete trackTOFin;
364       continue;
365     }
366     
367     fnmatch++;
368
369     // now choose the cluster to be matched with the track.
370
371     Int_t idclus=0;
372     Float_t  recL = 0.;
373     Float_t  xpos=0.;
374     Float_t  mindist=1000.;
375     for (Int_t iclus= 0; iclus<nfound;iclus++){
376       if (dist[iclus]< mindist){
377         mindist = dist[iclus];
378         xpos = cxpos[iclus];
379         idclus =index[iclus]; 
380         recL=crecL[iclus]+fDx*0.5;
381       }
382     }
383
384     AliTOFcluster *c=fClusters[idclus];
385     c->Use();
386
387     // Track length correction for matching Step 2 
388
389     if(mLastStep){
390       Float_t rc=TMath::Sqrt(c->GetR()*c->GetR() + c->GetZ()*c->GetZ());
391       Float_t rt=TMath::Sqrt(trackPos[0][70]*trackPos[0][70]
392                              +trackPos[1][70]*trackPos[1][70]
393                              +trackPos[2][70]*trackPos[2][70]);
394       Float_t dlt=rc-rt;      
395       recL=trackPos[3][70]+dlt;
396     }    
397
398     if (
399         (c->GetLabel(0)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
400         ||
401         (c->GetLabel(1)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
402         ||
403         (c->GetLabel(2)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
404         ) {
405       fngoodmatch++;
406     }
407     else{
408       fnbadmatch++;
409     }
410
411     delete trackTOFin;
412
413     //Double_t tof=50*c->GetTDC()+32; // in ps
414     Double_t tof=AliTOFGeometry::TdcBinWidth()*c->GetTDC()+32; // in ps
415     t->SetTOFsignal(tof);
416     t->SetTOFcluster(c->GetIndex());
417     Double_t time[10]; t->GetIntegratedTimes(time);
418     Double_t mom=t->GetP();
419     for(Int_t j=0;j<=AliPID::kSPECIES;j++){
420       Double_t mass=AliPID::ParticleMass(j);
421       time[j]+=(recL-trackPos[3][0])/3e-2*TMath::Sqrt(mom*mom+mass*mass)/mom;
422     }
423
424     AliTOFtrack *trackTOFout = new AliTOFtrack(*t); 
425     trackTOFout->PropagateTo(xpos);
426     t->UpdateTrackParams(trackTOFout,AliESDtrack::kTOFout);    
427     t->SetIntegratedLength(recL);
428     t->SetIntegratedTimes(time);
429
430     delete trackTOFout;
431   }
432   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) delete [] trackPos[ii];
433   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) delete [] clind[ii];
434 }
435 //_________________________________________________________________________
436 Int_t AliTOFtracker::LoadClusters(TTree *dTree) {
437   //--------------------------------------------------------------------
438   //This function loads the TOF clusters
439   //--------------------------------------------------------------------
440
441   TBranch *branch=dTree->GetBranch("TOF");
442   if (!branch) { 
443     AliError("can't get the branch with the TOF digits !");
444     return 1;
445   }
446
447   TClonesArray dummy("AliTOFdigit",10000), *digits=&dummy;
448   branch->SetAddress(&digits);
449
450   dTree->GetEvent(0);
451   Int_t nd=digits->GetEntriesFast();
452   AliInfo(Form("number of digits: %d",nd));
453
454   for (Int_t i=0; i<nd; i++) {
455     AliTOFdigit *d=(AliTOFdigit*)digits->UncheckedAt(i);
456     Int_t dig[5]; Float_t g[3];
457     dig[0]=d->GetSector();
458     dig[1]=d->GetPlate();
459     dig[2]=d->GetStrip();
460     dig[3]=d->GetPadz();
461     dig[4]=d->GetPadx();
462
463     fGeom->GetPos(dig,g);
464
465     Double_t h[5];
466     h[0]=TMath::Sqrt(g[0]*g[0]+g[1]*g[1]);
467     h[1]=TMath::ATan2(g[1],g[0]); h[2]=g[2]; 
468     h[3]=d->GetTdc(); h[4]=d->GetAdc();
469
470     AliTOFcluster *cl=new AliTOFcluster(h,d->GetTracks(),dig,i);
471     InsertCluster(cl);
472   }  
473
474   return 0;
475 }
476 //_________________________________________________________________________
477 void AliTOFtracker::UnloadClusters() {
478   //--------------------------------------------------------------------
479   //This function unloads TOF clusters
480   //--------------------------------------------------------------------
481   for (Int_t i=0; i<fN; i++) delete fClusters[i];
482   fN=0;
483 }
484
485 //_________________________________________________________________________
486 Int_t AliTOFtracker::InsertCluster(AliTOFcluster *c) {
487   //--------------------------------------------------------------------
488   //This function adds a cluster to the array of clusters sorted in Z
489   //--------------------------------------------------------------------
490   if (fN==kMaxCluster) {
491     AliError("Too many clusters !");
492     return 1;
493   }
494
495   if (fN==0) {fClusters[fN++]=c; return 0;}
496   Int_t i=FindClusterIndex(c->GetZ());
497   memmove(fClusters+i+1 ,fClusters+i,(fN-i)*sizeof(AliTOFcluster*));
498   fClusters[i]=c; fN++;
499
500   return 0;
501 }
502
503 //_________________________________________________________________________
504 Int_t AliTOFtracker::FindClusterIndex(Double_t z) const {
505   //--------------------------------------------------------------------
506   // This function returns the index of the nearest cluster 
507   //--------------------------------------------------------------------
508   if (fN==0) return 0;
509   if (z <= fClusters[0]->GetZ()) return 0;
510   if (z > fClusters[fN-1]->GetZ()) return fN;
511   Int_t b=0, e=fN-1, m=(b+e)/2;
512   for (; b<e; m=(b+e)/2) {
513     if (z > fClusters[m]->GetZ()) b=m+1;
514     else e=m; 
515   }
516   return m;
517 }
518