Changes towards speeding up the code. Thanks to Marian Ivanov.
[u/mrichter/AliRoot.git] / TPC / AliTPCParamSR.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
16 /*
17 $Log$
18 Revision 1.5  2001/12/06 07:49:30  kowal2
19 corrected number of pads calculation
20
21 Revision 1.4  2000/11/02 07:33:15  kowal2
22 Improvements of the code.
23
24 Revision 1.3  2000/06/30 12:07:50  kowal2
25 Updated from the TPC-PreRelease branch
26
27 Revision 1.2.4.2  2000/06/14 16:48:24  kowal2
28 Parameter setting improved. Removed compiler warnings
29
30 Revision 1.2.4.1  2000/06/09 07:55:39  kowal2
31
32 Updated defaults
33
34 Revision 1.2  2000/04/17 09:37:33  kowal2
35 removed obsolete AliTPCDigitsDisplay.C
36
37 Revision 1.1.4.2  2000/04/10 11:36:13  kowal2
38
39 New Detector parameters handling class
40
41 */
42
43 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
44 //  Manager and of geomety  classes for set: TPC                     //
45 //                                                                   //
46 //  !sectors are numbered from  0                                     //
47 //  !pad rows are numbered from 0                                     //
48 //  
49 //  27.7.   - AliTPCPaaramSr object for TPC 
50 //            TPC with straight pad rows 
51 //  Origin:  Marian Ivanov, Uni. of Bratislava, ivanov@fmph.uniba.sk // 
52 //                                                                   //  
53 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////
54
55
56 #include <iostream.h>
57 #include <TMath.h>
58 #include <TObject.h>
59 #include <AliTPCParamSR.h>
60 #include "AliTPCPRF2D.h"
61 #include "AliTPCRF1D.h"
62 #include "TH1.h"
63
64
65 ClassImp(AliTPCParamSR)
66 const static  Int_t kMaxRows=600;
67 const static  Float_t  kEdgeSectorSpace = 2.5;
68 const static Float_t kFacSigmaPadRow=3.;
69 const static Float_t kFacSigmaPad=3.;
70 const static Float_t kFacSigmaTime=3.;
71
72
73 AliTPCParamSR::AliTPCParamSR()
74 {   
75   //
76   //constructor set the default parameters
77   fInnerPRF=0;
78   fOuterPRF=0;
79   fTimeRF = 0;
80   fFacSigmaPadRow = Float_t(kFacSigmaPadRow);
81   fFacSigmaPad = Float_t(kFacSigmaPad);
82   fFacSigmaTime = Float_t(kFacSigmaTime);
83   SetDefault();
84   Update();
85 }
86
87 AliTPCParamSR::~AliTPCParamSR()
88 {
89   //
90   //destructor destroy some dynmicaly alocated variables
91   if (fInnerPRF != 0) delete fInnerPRF;
92   if (fOuterPRF != 0) delete fOuterPRF;
93   if (fTimeRF != 0) delete fTimeRF;
94 }
95
96 void AliTPCParamSR::SetDefault()
97 {
98   //set default TPC param   
99   fbStatus = kFALSE;
100   AliTPCParam::SetDefault();  
101 }  
102
103 Int_t  AliTPCParamSR::CalcResponse(Float_t* xyz, Int_t * index, Int_t row)
104 {
105   //
106   //calculate bin response as function of the input position -x 
107   //return number of valid response bin
108   //
109   //we suppose that coordinate is expressed in float digits 
110   // it's mean coordinate system 8
111   //xyz[0] - float padrow xyz[1] is float pad  (center pad is number 0) and xyz[2] is float time bin
112   if ( (fInnerPRF==0)||(fOuterPRF==0)||(fTimeRF==0) ){ 
113     Error("AliTPCParamSR", "response function was not adjusted");
114     return -1;
115   }
116   
117   Float_t sfpadrow;   // sigma of response function
118   Float_t sfpad;      // sigma  of 
119   Float_t sftime= fFacSigmaTime*fTimeRF->GetSigma()/fZWidth;     //3 sigma of time response
120   if (index[1]<fNInnerSector){
121     sfpadrow =fFacSigmaPadRow*fInnerPRF->GetSigmaY()/fInnerPadPitchLength;
122     sfpad    =fFacSigmaPad*fInnerPRF->GetSigmaX()/fInnerPadPitchWidth;
123   }else{
124     sfpadrow =fFacSigmaPadRow*fOuterPRF->GetSigmaY()/fOuterPadPitchLength;
125     sfpad    =fFacSigmaPad*fOuterPRF->GetSigmaX()/fOuterPadPitchWidth;
126   }
127
128   Int_t fpadrow = TMath::Max(TMath::Nint(index[2]+xyz[0]-sfpadrow),0);  //"first" padrow
129   Int_t fpad    = TMath::Nint(xyz[1]-sfpad);     //first pad
130   Int_t ftime   = TMath::Max(TMath::Nint(xyz[2]+GetZOffset()/GetZWidth()-sftime),0);  // first time
131   Int_t lpadrow = TMath::Min(TMath::Nint(index[2]+xyz[0]+sfpadrow),fpadrow+19);  //"last" padrow
132   lpadrow       = TMath::Min(GetNRow(index[1])-1,lpadrow);
133   Int_t lpad    = TMath::Min(TMath::Nint(xyz[1]+sfpad),fpad+19);     //last pad
134   Int_t ltime   = TMath::Min(TMath::Nint(xyz[2]+GetZOffset()/GetZWidth()+sftime),ftime+19);    // last time
135   ltime         = TMath::Min(ltime,GetMaxTBin()-1); 
136   // 
137   Int_t npads = GetNPads(index[1],row);
138   if (fpad<-npads/2) 
139     fpad = -npads/2;
140   if (lpad>npads/2) 
141     lpad= npads/2;
142   if (ftime<0) ftime=0;
143   // 
144   if (row>=0) { //if we are interesting about given pad row
145     if (fpadrow<=row) fpadrow =row;
146     else 
147       return 0;
148     if (lpadrow>=row) lpadrow = row;
149     else 
150       return 0;
151   }
152
153  
154   Float_t  padres[20][20];  //I don't expect bigger number of bins
155   Float_t  timeres[20];     
156   Int_t cindex3=0;
157   Int_t cindex=0;
158   Float_t cweight = 0;
159   if (fpadrow>=0) {
160   //calculate padresponse function    
161   Int_t padrow, pad;
162   for (padrow = fpadrow;padrow<=lpadrow;padrow++)
163     for (pad = fpad;pad<=lpad;pad++){
164       Float_t dy = (-xyz[0]+Float_t(index[2]-padrow));
165       Float_t dx = (-xyz[1]+Float_t(pad));
166       if (index[1]<fNInnerSector)
167         padres[padrow-fpadrow][pad-fpad]=fInnerPRF->GetPRF(dx*fInnerPadPitchWidth,dy*fInnerPadPitchLength);
168       else
169         padres[padrow-fpadrow][pad-fpad]=fOuterPRF->GetPRF(dx*fOuterPadPitchWidth,dy*fOuterPadPitchLength);          }
170   //calculate time response function
171   Int_t time;
172   for (time = ftime;time<=ltime;time++) 
173     timeres[time-ftime]= fTimeRF->GetRF((-xyz[2]+Float_t(time))*fZWidth);     
174   //write over threshold values to stack
175   for (padrow = fpadrow;padrow<=lpadrow;padrow++)
176     for (pad = fpad;pad<=lpad;pad++)
177       for (time = ftime;time<=ltime;time++){
178         cweight = timeres[time-ftime]*padres[padrow-fpadrow][pad-fpad];
179         if (cweight>fResponseThreshold) {
180           fResponseBin[cindex3]=padrow;
181           fResponseBin[cindex3+1]=pad;
182           fResponseBin[cindex3+2]=time;
183           cindex3+=3;  
184           fResponseWeight[cindex]=cweight;
185           cindex++;
186         }
187       }
188   }
189   fCurrentMax=cindex;   
190   return fCurrentMax;
191 }
192
193 void AliTPCParamSR::TransformTo8(Float_t *xyz, Int_t *index) const
194 {
195   //
196   // transformate point to digit coordinate
197   //
198   if (index[0]==0) Transform0to1(xyz,index);
199   if (index[0]==1) Transform1to2(xyz,index);
200   if (index[0]==2) Transform2to3(xyz,index);
201   if (index[0]==3) Transform3to4(xyz,index);
202   if (index[0]==4) Transform4to8(xyz,index);
203 }
204
205 void AliTPCParamSR::TransformTo2(Float_t *xyz, Int_t *index) const
206 {
207   //
208   //transformate point to rotated coordinate
209   //
210   //we suppose that   
211   if (index[0]==0) Transform0to1(xyz,index);
212   if (index[0]==1) Transform1to2(xyz,index);
213   if (index[0]==4) Transform4to3(xyz,index);
214   if (index[0]==8) {  //if we are in digit coordinate system transform to global
215     Transform8to4(xyz,index);
216     Transform4to3(xyz,index);  
217   }
218 }
219
220 void AliTPCParamSR::CRXYZtoXYZ(Float_t *xyz,
221                const Int_t &sector, const Int_t & padrow, Int_t option) const  
222 {  
223   //transform relative coordinates to absolute
224   Bool_t rel = ( (option&2)!=0);
225   Int_t index[2]={sector,padrow};
226   if (rel==kTRUE)      Transform4to3(xyz,index);//if the position is relative to pad row  
227   Transform2to1(xyz,index);
228 }
229
230 void AliTPCParamSR::XYZtoCRXYZ(Float_t *xyz,
231                              Int_t &sector, Int_t & padrow, Int_t option) const
232 {
233    //transform global position to the position relative to the sector padrow
234   //if option=0  X calculate absolute            calculate sector
235   //if option=1  X           absolute            use input sector
236   //if option=2  X           relative to pad row calculate sector
237   //if option=3  X           relative            use input sector
238   //!!!!!!!!! WE start to calculate rows from row = 0
239   Int_t index[2];
240   Bool_t rel = ( (option&2)!=0);  
241
242   //option 0 and 2  means that we don't have information about sector
243   if ((option&1)==0)   Transform0to1(xyz,index);  //we calculate sector number 
244   else
245     index[0]=sector;
246   Transform1to2(xyz,index);
247   Transform2to3(xyz,index);
248   //if we store relative position calculate position relative to pad row
249   if (rel==kTRUE) Transform3to4(xyz,index);
250   sector = index[0];
251   padrow = index[1];
252 }
253
254 Float_t AliTPCParamSR::GetPrimaryLoss(Float_t *x, Int_t *index, Float_t *angle)
255 {
256   //
257   //
258   Float_t padlength=GetPadPitchLength(index[1]);
259   Float_t a1=TMath::Sin(angle[0]);
260   a1*=a1;
261   Float_t a2=TMath::Sin(angle[1]);
262   a2*=a2;
263   Float_t length =padlength*TMath::Sqrt(1+a1+a2);
264   return length*fNPrimLoss;
265 }
266
267 Float_t AliTPCParamSR::GetTotalLoss(Float_t *x, Int_t *index, Float_t *angle)
268 {
269   //
270   //
271   Float_t padlength=GetPadPitchLength(index[1]);
272   Float_t a1=TMath::Sin(angle[0]);
273   a1*=a1;
274   Float_t a2=TMath::Sin(angle[1]);
275   a2*=a2;
276   Float_t length =padlength*TMath::Sqrt(1+a1+a2);
277   return length*fNTotalLoss;
278   
279 }
280
281
282 void AliTPCParamSR::GetClusterSize(Float_t *x, Int_t *index, Float_t *angle, Int_t mode, Float_t *sigma)
283 {
284   //
285   //return cluster sigma2 (x,y) for particle at position x
286   // in this case x coordinata is in drift direction
287   //and y in pad row direction
288   //we suppose that input coordinate system is digit system
289    
290   Float_t  xx;
291   Float_t lx[3] = {x[0],x[1],x[2]};
292   Int_t   li[3] = {index[0],index[1],index[2]};
293   TransformTo2(lx,li);
294   //  Float_t  sigmadiff;
295   sigma[0]=0;
296   sigma[1]=0;
297   
298   xx = lx[2];  //calculate drift length in cm
299   if (xx>0) {
300     sigma[0]+= xx*GetDiffL()*GetDiffL();
301     sigma[1]+= xx*GetDiffT()*GetDiffT(); 
302   }
303
304
305   //sigma[0]=sigma[1]=0;
306   if (GetTimeRF()!=0) sigma[0]+=GetTimeRF()->GetSigma()*GetTimeRF()->GetSigma();
307   if ( (index[1]<fNInnerSector) &&(GetInnerPRF()!=0))   
308     sigma[1]+=GetInnerPRF()->GetSigmaX()*GetInnerPRF()->GetSigmaX();
309   if ( (index[1]>=fNInnerSector) && (GetOuterPRF()!=0))
310     sigma[1]+=GetOuterPRF()->GetSigmaX()*GetOuterPRF()->GetSigmaX();
311
312
313   sigma[0]/= GetZWidth()*GetZWidth();
314   sigma[1]/=GetPadPitchWidth(index[0])*GetPadPitchWidth(index[0]);
315 }
316
317
318
319
320 void AliTPCParamSR::GetSpaceResolution(Float_t *x, Int_t *index, Float_t *angle, 
321                                        Float_t amplitude, Int_t mode, Float_t *sigma)
322 {
323   //
324   //
325   //
326   
327 }
328 Float_t  AliTPCParamSR::GetAmp(Float_t *x, Int_t *index, Float_t *angle)
329 {
330   //
331   //
332   //
333   return 0;
334 }
335
336 Float_t * AliTPCParamSR::GetAnglesAccMomentum(Float_t *x, Int_t * index, Float_t* momentum, Float_t *angle)
337 {
338   //
339   //calculate angle of track to padrow at given position
340   // for given magnetic field and momentum of the particle
341   //
342
343   TransformTo2(x,index);
344   AliDetectorParam::GetAnglesAccMomentum(x,index,momentum,angle);    
345   Float_t addangle = TMath::ASin(x[1]/GetPadRowRadii(index[1],index[2]));
346   angle[1] +=addangle;
347   return angle;                          
348 }
349
350          
351 Bool_t AliTPCParamSR::Update()
352 {
353   
354   //
355   // update some calculated parameter which must be updated after changing "base"
356   // parameters 
357   // for example we can change size of pads and according this recalculate number
358   // of pad rows, number of of pads in given row ....
359   Int_t i;
360   if (AliTPCParam::Update()==kFALSE) return kFALSE;
361   fbStatus = kFALSE;
362
363   // adjust lower sectors pad row positions and pad numbers 
364   fNRowLow   =  (Int_t(1.001+((fRInnerLastWire-fRInnerFirstWire)/fInnerWWPitch))
365                -2*fInnerDummyWire)/fNInnerWiresPerPad;  
366   if ( kMaxRows<fNRowLow) fNRowUp = kMaxRows;
367   if (1>fNRowLow) return kFALSE;
368  
369   //Float_t firstpad = fRInnerFirstWire+(fInnerDummyWire-0.5)*fInnerWWPitch
370   //    +fInnerPadPitchLength/2.;
371   Float_t lastpad = fRInnerLastWire-(fInnerDummyWire-0.5)*fInnerWWPitch
372     -fInnerPadPitchLength/2.;
373   Float_t firstpad = lastpad-Float_t(fNRowLow-1)*fInnerPadPitchLength;  
374   for (i = 0;i<fNRowLow;i++) 
375     {
376        Float_t x  = firstpad +fInnerPadPitchLength*(Float_t)i;       
377        Float_t y = (x-0.5*fInnerPadPitchLength)*tan(fInnerAngle/2.)-fInnerWireMount-
378                     fInnerPadPitchWidth/2.;
379        fPadRowLow[i] = x;
380        fNPadsLow[i] = 1+2*(Int_t)(y/fInnerPadPitchWidth) ;
381        }
382
383   // adjust upper sectors pad row positions and pad numbers
384   fNRowUp   = (Int_t(1.001+((fROuterLastWire-fROuterFirstWire)/fOuterWWPitch))
385                -2*fOuterDummyWire)/fNOuterWiresPerPad; 
386   if ( kMaxRows<fNRowUp) fNRowUp = kMaxRows;
387   if (1>fNRowUp) return kFALSE;
388   firstpad = fROuterFirstWire+(fOuterDummyWire-0.5)*fOuterWWPitch
389     +fOuterPadPitchLength/2.;
390  
391   for (i = 0;i<fNRowUp;i++) 
392     {
393        Float_t x  = firstpad + fOuterPadPitchLength*(Float_t)i;      
394        Float_t y = (x-0.5*fOuterPadPitchLength)*tan(fOuterAngle/2.)-fOuterWireMount-
395                     fOuterPadPitchWidth/2.;
396        fPadRowUp[i] = x;
397        fNPadsUp[i] = 1+2*(Int_t)(y/fOuterPadPitchWidth) ;
398     }
399   fNtRows = fNInnerSector*fNRowLow+fNOuterSector*fNRowUp;
400   fbStatus = kTRUE;
401   return kTRUE;
402 }
403
404
405 void AliTPCParamSR::Streamer(TBuffer &R__b)
406 {
407    // Stream an object of class AliTPC.
408
409    if (R__b.IsReading()) {
410       Version_t R__v = R__b.ReadVersion(); if (R__v) { }
411       //      TObject::Streamer(R__b);
412       AliTPCParam::Streamer(R__b);
413       //      if (R__v < 2) return;
414        Update();
415    } else {
416       R__b.WriteVersion(AliTPCParamSR::IsA());
417       //TObject::Streamer(R__b);  
418       AliTPCParam::Streamer(R__b);    
419    }
420 }
421 Int_t  AliTPCParamSR::CalcResponseFast(Float_t* xyz, Int_t * index, Int_t row)
422 {
423   //
424   //calculate bin response as function of the input position -x 
425   //return number of valid response bin
426   //
427   //we suppose that coordinate is expressed in float digits 
428   // it's mean coordinate system 8
429   //xyz[0] - float padrow xyz[1] is float pad  (center pad is number 0) and xyz[2] is float time bin
430   if ( (fInnerPRF==0)||(fOuterPRF==0)||(fTimeRF==0) ){ 
431     Error("AliTPCParamSR", "response function was not adjusted");
432     return -1;
433   }
434   
435   const Int_t padn =  500;
436   const Float_t fpadn =  500.;
437   const Int_t timen = 500;
438   const Float_t ftimen = 500.;
439   const Int_t padrn = 500;
440   const Float_t fpadrn = 500.;
441
442  
443
444   static Float_t prfinner[2*padrn][5*padn];  //pad divided by 50
445   static Float_t prfouter[2*padrn][5*padn];  //prfouter division
446   
447   static Float_t rftime[5*timen];         //time division
448   static Int_t blabla=0;
449   static Float_t zoffset=0;
450   static Float_t zwidth=0;
451   static Float_t zoffset2=0;
452   static TH1F * hdiff=0;
453   static TH1F * hdiff1=0;
454   static TH1F * hdiff2=0;
455   
456   if (blabla==0) {  //calculate Response function - only at the begginning
457     hdiff =new TH1F("prf_diff","prf_diff",10000,-1,1);
458     hdiff1 =new TH1F("no_repsonse1","no_response1",10000,-1,1);
459     hdiff2 =new TH1F("no_response2","no_response2",10000,-1,1);
460     
461     blabla=1;
462     zoffset = GetZOffset();
463     zwidth  = fZWidth;
464     zoffset2 = zoffset/zwidth;
465     for (Int_t i=0;i<5*timen;i++){
466       rftime[i] = fTimeRF->GetRF(((i-2.5*ftimen)/ftimen)*zwidth+zoffset);
467     }
468     for (Int_t i=0;i<5*padn;i++){    
469       for (Int_t j=0;j<2*padrn;j++){
470         prfinner[j][i] =
471           fInnerPRF->GetPRF((i-2.5*fpadn)/fpadn
472                             *fInnerPadPitchWidth,(j-fpadrn)/fpadrn*fInnerPadPitchLength);
473         prfouter[j][i] =
474           fOuterPRF->GetPRF((i-2.5*fpadn)/fpadn
475                             *fOuterPadPitchWidth,(j-fpadrn)/fpadrn*fOuterPadPitchLength);
476       }
477     }      
478   }
479   // calculate central padrow, pad, time
480   Int_t npads = GetNPads(index[1],index[2]);
481   Int_t cpadrow = index[2];
482   Int_t cpad    = TMath::Nint(xyz[1]);
483   Int_t ctime   = TMath::Nint(xyz[2]+zoffset2);
484   //calulate deviation
485   Float_t dpadrow = xyz[0];
486   Float_t dpad    = xyz[1]-cpad;
487   Float_t dtime   = xyz[2]+zoffset2-ctime;
488   Int_t cindex =0;
489   Int_t cindex3 =0;
490   Int_t maxt =GetMaxTBin();
491
492   Int_t fpadrow;
493   Int_t lpadrow;
494
495   if (row>=0) { //if we are interesting about given pad row
496     fpadrow = row-cpadrow;
497     lpadrow = row-cpadrow;
498   }else{
499     fpadrow = (index[2]>1) ? -1 :0;
500     lpadrow = (index[2]<GetNRow(index[1])-1) ? 1:0;
501   }
502   Int_t fpad =  (cpad > -npads/2+1) ? -2: -npads/2-cpad;
503   Int_t lpad =  (cpad < npads/2-1)  ?  2: npads/2-cpad;
504   Int_t ftime =  (ctime>1) ? -2: -ctime;
505   Int_t ltime =  (ctime<maxt-2) ? 2: maxt-ctime-1;
506
507   Int_t apadrow= TMath::Nint((dpadrow-fpadrow)*fpadrn+fpadrn);
508   //Int_t apadrow= TMath::Nint((-dpadrow-fpadrow)*fpadrn+fpadrn);
509   
510   for (Int_t ipadrow = fpadrow; ipadrow<=lpadrow;ipadrow++){
511     if ( (apadrow<0) || (apadrow>=2*padrn)) 
512       continue;
513     Int_t apad= TMath::Nint((dpad-fpad)*fpadn+2.5*fpadn);
514     for (Int_t ipad = fpad; ipad<=lpad;ipad++){
515         Float_t cweight;
516         if (index[1]<fNInnerSector)
517           cweight=prfinner[apadrow][apad];
518         else
519           cweight=prfouter[apadrow][apad];
520         //      if (cweight<fResponseThreshold) continue;
521         Int_t atime = TMath::Nint((dtime-ftime)*ftimen+2.5*ftimen);
522         for (Int_t itime = ftime;itime<=ltime;itime++){ 
523           Float_t cweight2 = cweight*rftime[atime];
524           if (cweight2>fResponseThreshold) {
525             fResponseBin[cindex3++]=cpadrow+ipadrow;
526             fResponseBin[cindex3++]=cpad+ipad;
527             fResponseBin[cindex3++]=ctime+itime;
528             fResponseWeight[cindex++]=cweight2;
529             
530             if (cweight2>100) 
531               {
532                 printf("Pici pici %d %f %d\n",ipad,dpad,apad);
533               }
534             
535           }
536           atime-=timen;
537         }
538         apad-= padn;    
539     }
540     apadrow-=padrn;
541   }
542   fCurrentMax=cindex;   
543   return fCurrentMax;    
544   
545 }
546
547
548
549
550
551
552