Including Rtypes.h to define kFALSE (valgrind)
[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 "TError.h"
30 #include "AliTOFdigit.h"
31 #include "AliTOFGeometry.h"
32 #include "AliTOF.h"
33 #include "AliRun.h"
34 #include "AliModule.h"
35
36 ClassImp(AliTOFtracker)
37
38 //_____________________________________________________________________________
39 AliTOFtracker::AliTOFtracker(AliTOFGeometry * geom, Double_t parPID[2]) { 
40   //AliTOFtracker main Ctor
41
42   fHoles=true;
43   fNseeds=0;
44   fNseedsTOF=0;
45   fngoodmatch=0;
46   fnbadmatch=0;
47   fnunmatch=0;
48   fnmatch=0;
49   fGeom = geom;
50   fTOFpid = new AliTOFpidESD(parPID);
51   fR=378.; 
52   fTOFHeigth=15.3;  
53   fdCut=3.; 
54   fDy=AliTOFGeometry::XPad(); 
55   fDz=AliTOFGeometry::ZPad(); 
56   fDx=1.5; 
57   fSeeds=0x0;
58   fTracks=0x0;
59   fN=0;
60   Init(); // temporary solution to know about Holes/no Holes
61 }
62 //_____________________________________________________________________________
63 AliTOFtracker::AliTOFtracker(const AliTOFtracker &t):AliTracker() { 
64   //AliTOFtracker copy Ctor
65
66   fHoles=t.fHoles;
67   fNseeds=t.fNseeds;
68   fNseedsTOF=t.fNseedsTOF;
69   fngoodmatch=t.fngoodmatch;
70   fnbadmatch=t.fnbadmatch;
71   fnunmatch=t.fnunmatch;
72   fnmatch=t.fnmatch;
73   fGeom = t.fGeom;
74   fTOFpid = t.fTOFpid;
75   fR=t.fR; 
76   fTOFHeigth=t.fTOFHeigth;  
77   fdCut=t.fdCut; 
78   fDy=t.fDy; 
79   fDz=t.fDz; 
80   fDx=1.5; 
81   fSeeds=t.fSeeds;
82   fTracks=t.fTracks;
83   fN=t.fN;
84 }
85 //_____________________________________________________________________________
86 void AliTOFtracker::Init() { 
87
88 // temporary solution to know about Holes/no Holes, will be implemented as 
89 // an AliTOFGeometry getter
90
91   AliModule* frame=gAlice->GetModule("FRAME"); 
92
93   if(!frame) {
94     Error("Init","Could Not load FRAME! Assume Frame with Holes \n");
95     fHoles=true;
96   } else{
97     if(frame->IsVersion()==1) {fHoles=false;}    
98     else {fHoles=true;}      
99   }
100 }
101 //_____________________________________________________________________________
102 Int_t AliTOFtracker::PropagateBack(AliESD* event) {
103   //
104   // Gets seeds from ESD event and Match with TOF Clusters
105   //
106
107
108   //Initialise some counters
109
110   fNseeds=0;
111   fNseedsTOF=0;
112   fngoodmatch=0;
113   fnbadmatch=0;
114   fnunmatch=0;
115   fnmatch=0;
116
117   Int_t ntrk=event->GetNumberOfTracks();
118   fNseeds = ntrk;
119   fSeeds= new TClonesArray("AliESDtrack");
120   TClonesArray &aESDTrack = *fSeeds;
121
122
123   //Load ESD tracks into a local Array of ESD Seeds
124
125   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
126     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
127     new(aESDTrack[i]) AliESDtrack(*t);
128   }
129
130   //Prepare ESD tracks candidates for TOF Matching
131   CollectESD();
132
133   //First Step with Strict Matching Criterion
134   MatchTracks(kFALSE);
135
136   //Second Step with Looser Matching Criterion
137   MatchTracks(kTRUE);
138
139   Info("PropagateBack","Number of matched tracks: %d",fnmatch);
140   Info("PropagateBack","Number of good matched tracks: %d",fngoodmatch);
141   Info("PropagateBack","Number of bad  matched tracks: %d",fnbadmatch);
142
143   //Update the matched ESD tracks
144
145   for (Int_t i=0; i<ntrk; i++) {
146     AliESDtrack *t=event->GetTrack(i);
147     AliESDtrack *seed =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
148     if(seed->GetTOFsignal()>0){
149       t->SetTOFsignal(seed->GetTOFsignal());
150       t->SetTOFcluster(seed->GetTOFcluster());
151       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*seed); 
152       t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);    
153       delete track;
154     }
155   }
156
157
158   //Make TOF PID
159   fTOFpid->MakePID(event);
160
161   if (fSeeds) {
162     fSeeds->Delete();
163     delete fSeeds;
164     fSeeds = 0x0;
165   }
166   if (fTracks) {
167     fTracks->Delete();
168     delete fTracks;
169     fTracks = 0x0;
170   }
171   return 0;
172   
173 }
174 //_________________________________________________________________________
175 void AliTOFtracker::CollectESD() {
176    //prepare the set of ESD tracks to be matched to clusters in TOF
177  
178   fTracks= new TClonesArray("AliTOFtrack");
179   TClonesArray &aTOFTrack = *fTracks;
180   for (Int_t i=0; i<fNseeds; i++) {
181
182     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(i);
183     if ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTPCout)==0)continue;
184
185     // TRD good tracks, already propagated at 371 cm
186
187     if (
188         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDout)!=0) && 
189         ((t->GetStatus()&AliESDtrack::kTRDStop)==0)){
190       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t); 
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       AliTOFtrack *track = new AliTOFtrack(*t);
202       if(track->PropagateToInnerTOF(fHoles)){ // temporary solution
203         //      if(track->PropagateToInnerTOF(fGeom->GetHoles())){
204         track->SetSeedIndex(i);
205         t->UpdateTrackParams(track,AliESDtrack::kTOFout);    
206         new(aTOFTrack[fNseedsTOF]) AliTOFtrack(*track);
207         fNseedsTOF++;
208       }
209       delete track;
210     }
211   }
212
213   // Sort according uncertainties on track position 
214   fTracks->Sort();
215
216 }
217 //_________________________________________________________________________
218 void AliTOFtracker::MatchTracks( Bool_t mLastStep){
219
220   //Match ESD tracks to clusters in TOF
221
222   static const Double_t kMasses[]={
223     0.000511, 0.105658, 0.139570, 0.493677, 0.938272, 1.875613
224   };
225   
226   Int_t nSteps=(Int_t)(fTOFHeigth/0.1);
227
228   //PH Arrays (moved outside of the loop)
229   Float_t * trackPos[4];
230   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) trackPos[ii] = new Float_t[nSteps];
231   Int_t * clind[6];
232   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) clind[ii] = new Int_t[fN];
233   
234   for (Int_t i=0; i<fNseedsTOF; i++) {
235
236     AliTOFtrack *track =(AliTOFtrack*)fTracks->UncheckedAt(i);
237     AliESDtrack *t =(AliESDtrack*)fSeeds->UncheckedAt(track->GetSeedIndex());
238     if(t->GetTOFsignal()>0. ) continue;
239     AliTOFtrack *trackTOFin =new AliTOFtrack(*track);
240
241     // Some init 
242
243     Int_t         index[10000];
244     Float_t        dist[10000];
245     Float_t       cxpos[10000];
246     Float_t       crecL[10000];
247      
248     // Determine a window around the track
249
250     Double_t x,par[5]; 
251     trackTOFin->GetExternalParameters(x,par);
252     Double_t cov[15]; 
253     trackTOFin->GetExternalCovariance(cov);
254     Float_t scalefact=3.;    
255     Double_t dphi=
256       scalefact*
257       ((5*TMath::Sqrt(cov[0]) + 0.5*fDy + 2.5*TMath::Abs(par[2]))/fR); 
258     Double_t dz=
259       scalefact*
260       (5*TMath::Sqrt(cov[2]) + 0.5*fDz + 2.5*TMath::Abs(par[3]));
261     
262     Double_t phi=TMath::ATan2(par[0],x) + trackTOFin->GetAlpha();
263     if (phi<-TMath::Pi())phi+=2*TMath::Pi();
264     if (phi>=TMath::Pi())phi-=2*TMath::Pi();
265     Double_t z=par[1];   
266
267     Int_t nc=0;
268     
269     // find the clusters in the window of the track
270
271     for (Int_t k=FindClusterIndex(z-dz); k<fN; k++) {
272       AliTOFcluster *c=fClusters[k];
273       if (c->GetZ() > z+dz) break;
274       if (c->IsUsed()) continue;
275       
276       Double_t dph=TMath::Abs(c->GetPhi()-phi);
277       if (dph>TMath::Pi()) dph-=2.*TMath::Pi();
278       if (TMath::Abs(dph)>dphi) continue;
279     
280       clind[0][nc] = c->GetDetInd(0);
281       clind[1][nc] = c->GetDetInd(1);
282       clind[2][nc] = c->GetDetInd(2);
283       clind[3][nc] = c->GetDetInd(3);
284       clind[4][nc] = c->GetDetInd(4);
285       clind[5][nc] = k;      
286       nc++;
287     }
288
289     //start fine propagation 
290
291     Int_t nStepsDone = 0;
292     for( Int_t istep=0; istep<nSteps; istep++){ 
293
294       Float_t xs=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1;
295       Double_t ymax=xs*TMath::Tan(0.5*AliTOFGeometry::GetAlpha());
296
297       Bool_t skip=kFALSE;
298       Double_t ysect=trackTOFin->GetYat(xs,skip);
299       if(skip)break;
300       if (ysect > ymax) {
301         if (!trackTOFin->Rotate(AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
302           break;
303         }
304       } else if (ysect <-ymax) {
305         if (!trackTOFin->Rotate(-AliTOFGeometry::GetAlpha())) {
306           break;
307         }
308       }
309
310       if(!trackTOFin->PropagateTo(xs)) {
311         break;
312       }
313
314       nStepsDone++;
315
316       // store the running point (Globalrf) - fine propagation     
317
318       Double_t x,y,z;
319       trackTOFin->GetGlobalXYZ(x,y,z);
320       trackPos[0][istep]= (Float_t) x;
321       trackPos[1][istep]= (Float_t) y;
322       trackPos[2][istep]= (Float_t) z;   
323       trackPos[3][istep]= trackTOFin->GetIntegratedLength();
324     }
325
326
327     Int_t nfound = 0;
328     for (Int_t istep=0; istep<nStepsDone; istep++) {
329
330       Bool_t isInside =kFALSE;
331       Float_t ctrackPos[3];     
332
333       ctrackPos[0]= trackPos[0][istep];
334       ctrackPos[1]= trackPos[1][istep];
335       ctrackPos[2]= trackPos[2][istep];
336
337       //now see whether the track matches any of the TOF clusters            
338
339       for (Int_t i=0; i<nc; i++){
340         Int_t cind[5];
341         cind[0]= clind[0][i];
342         cind[1]= clind[1][i];
343         cind[2]= clind[2][i];
344         cind[3]= clind[3][i];
345         cind[4]= clind[4][i];
346         Bool_t accept = kFALSE;
347         if( mLastStep)accept = (fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos)<fdCut);
348         if(!mLastStep)accept = (fGeom->IsInsideThePad(cind,ctrackPos));
349         if(accept){
350           if(!mLastStep)isInside=kTRUE;
351           dist[nfound]=fGeom->DistanceToPad(cind,ctrackPos);
352           crecL[nfound]=trackPos[3][istep];
353           index[nfound]=clind[5][i]; // store cluster id            
354           cxpos[nfound]=AliTOFGeometry::RinTOF()+istep*0.1; //store prop.radius
355           nfound++;
356           if(isInside)break;
357         }//end if accept
358       } //end for on the clusters
359
360
361       if(isInside)break;
362     } //end for on the steps     
363
364
365
366     if (nfound == 0 ) {
367       fnunmatch++;
368       delete trackTOFin;
369       continue;
370     }
371     
372     fnmatch++;
373
374     // now choose the cluster to be matched with the track.
375
376     Int_t idclus=0;
377     Float_t  recL = 0.;
378     Float_t  xpos=0.;
379     Float_t  mindist=1000.;
380     for (Int_t iclus= 0; iclus<nfound;iclus++){
381       if (dist[iclus]< mindist){
382         mindist = dist[iclus];
383         xpos = cxpos[iclus];
384         idclus =index[iclus]; 
385         recL=crecL[iclus]+fDx*0.5;
386       }
387     }
388
389     AliTOFcluster *c=fClusters[idclus];
390     c->Use();
391
392     // Track length correction for matching Step 2 
393
394     if(mLastStep){
395       Float_t rc=TMath::Sqrt(c->GetR()*c->GetR() + c->GetZ()*c->GetZ());
396       Float_t rt=TMath::Sqrt(trackPos[0][70]*trackPos[0][70]
397                              +trackPos[1][70]*trackPos[1][70]
398                              +trackPos[2][70]*trackPos[2][70]);
399       Float_t dlt=rc-rt;      
400       recL=trackPos[3][70]+dlt;
401     }    
402
403     if (
404         (c->GetLabel(0)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
405         ||
406         (c->GetLabel(1)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
407         ||
408         (c->GetLabel(2)==TMath::Abs(trackTOFin->GetLabel()))
409         ) {
410       fngoodmatch++;
411     }
412     else{
413       fnbadmatch++;
414     }
415
416     delete trackTOFin;
417
418     Double_t tof=50*c->GetTDC()+32; // in ps
419     t->SetTOFsignal(tof);
420     t->SetTOFcluster(c->GetIndex());
421     Double_t time[10]; t->GetIntegratedTimes(time);
422     Double_t mom=t->GetP();
423     for(Int_t j=0;j<=5;j++){
424       Double_t mass=kMasses[j];
425       time[j]+=(recL-trackPos[3][0])/3e-2*TMath::Sqrt(mom*mom+mass*mass)/mom;
426     }
427
428     AliTOFtrack *trackTOFout = new AliTOFtrack(*t); 
429     trackTOFout->PropagateTo(xpos);
430     t->UpdateTrackParams(trackTOFout,AliESDtrack::kTOFout);    
431     t->SetIntegratedLength(recL);
432     t->SetIntegratedTimes(time);
433
434     delete trackTOFout;
435   }
436   for (Int_t ii=0; ii<4; ii++) delete [] trackPos[ii];
437   for (Int_t ii=0;ii<6;ii++) delete [] clind[ii];
438 }
439 //_________________________________________________________________________
440 Int_t AliTOFtracker::LoadClusters(TTree *dTree) {
441   //--------------------------------------------------------------------
442   //This function loads the TOF clusters
443   //--------------------------------------------------------------------
444
445   TBranch *branch=dTree->GetBranch("TOF");
446   if (!branch) { 
447     Error("LoadClusters"," can't get the branch with the TOF digits !\n");
448     return 1;
449   }
450
451   TClonesArray dummy("AliTOFdigit",10000), *digits=&dummy;
452   branch->SetAddress(&digits);
453
454   dTree->GetEvent(0);
455   Int_t nd=digits->GetEntriesFast();
456   Info("LoadClusters","number of digits: %d",nd);
457
458   for (Int_t i=0; i<nd; i++) {
459     AliTOFdigit *d=(AliTOFdigit*)digits->UncheckedAt(i);
460     Int_t dig[5]; Float_t g[3];
461     dig[0]=d->GetSector();
462     dig[1]=d->GetPlate();
463     dig[2]=d->GetStrip();
464     dig[3]=d->GetPadz();
465     dig[4]=d->GetPadx();
466
467     fGeom->GetPos(dig,g);
468
469     Double_t h[5];
470     h[0]=TMath::Sqrt(g[0]*g[0]+g[1]*g[1]);
471     h[1]=TMath::ATan2(g[1],g[0]); h[2]=g[2]; 
472     h[3]=d->GetTdc(); h[4]=d->GetAdc();
473
474     AliTOFcluster *cl=new AliTOFcluster(h,d->GetTracks(),dig,i);
475     InsertCluster(cl);
476   }  
477
478   return 0;
479 }
480 //_________________________________________________________________________
481 void AliTOFtracker::UnloadClusters() {
482   //--------------------------------------------------------------------
483   //This function unloads TOF clusters
484   //--------------------------------------------------------------------
485   for (Int_t i=0; i<fN; i++) delete fClusters[i];
486   fN=0;
487 }
488
489 //_________________________________________________________________________
490 Int_t AliTOFtracker::InsertCluster(AliTOFcluster *c) {
491   //--------------------------------------------------------------------
492   //This function adds a cluster to the array of clusters sorted in Z
493   //--------------------------------------------------------------------
494   if (fN==kMaxCluster) {
495     Error("InsertCluster","Too many clusters !\n");
496     return 1;
497   }
498
499   if (fN==0) {fClusters[fN++]=c; return 0;}
500   Int_t i=FindClusterIndex(c->GetZ());
501   memmove(fClusters+i+1 ,fClusters+i,(fN-i)*sizeof(AliTOFcluster*));
502   fClusters[i]=c; fN++;
503
504   return 0;
505 }
506
507 //_________________________________________________________________________
508 Int_t AliTOFtracker::FindClusterIndex(Double_t z) const {
509   //--------------------------------------------------------------------
510   // This function returns the index of the nearest cluster 
511   //--------------------------------------------------------------------
512   if (fN==0) return 0;
513   if (z <= fClusters[0]->GetZ()) return 0;
514   if (z > fClusters[fN-1]->GetZ()) return fN;
515   Int_t b=0, e=fN-1, m=(b+e)/2;
516   for (; b<e; m=(b+e)/2) {
517     if (z > fClusters[m]->GetZ()) b=m+1;
518     else e=m; 
519   }
520   return m;
521 }
522