AliTPCcalibTimeGain.cxx - Adding the Gamma conversion selected electorns
[u/mrichter/AliRoot.git] / TPC / AliTPCRF1D.cxx
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16 /* $Id$ */
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19 //-----------------------------------------------------------------------------
20 //
21 //
22 //
23 //  Origin:   Marian Ivanov, Uni. of Bratislava, ivanov@fmph.uniba.sk
24 //
25 //  Declaration of class AliTPCRF1D
26 //
27 //-----------------------------------------------------------------------------
28
29 //
30
31 #include <Riostream.h>
32 #include <TCanvas.h>
33 #include <TClass.h>
34 #include <TF2.h>
35 #include <TH1.h>
36 #include <TMath.h>
37 #include <TPad.h>
38 #include <TString.h>
39 #include <TStyle.h>
40
41 #include "AliTPCRF1D.h"
42
43 extern TStyle * gStyle; 
44
45 Int_t   AliTPCRF1D::fgNRF=100;  //default  number of interpolation points
46 Float_t AliTPCRF1D::fgRFDSTEP=0.01; //default step in cm
47
48 static Double_t funGauss(Double_t *x, Double_t * par)
49 {
50   //Gauss function  -needde by the generic function object 
51   return TMath::Exp(-(x[0]*x[0])/(2*par[0]*par[0]));
52 }
53
54 static Double_t funCosh(Double_t *x, Double_t * par)
55 {
56   //Cosh function  -needde by the generic function object 
57   return 1/TMath::CosH(3.14159*x[0]/(2*par[0]));  
58 }    
59
60 static Double_t funGati(Double_t *x, Double_t * par)
61 {
62   //Gati function  -needde by the generic function object 
63   Float_t k3=par[1];
64   Float_t k3R=TMath::Sqrt(k3);
65   Float_t k2=(TMath::Pi()/2)*(1-k3R/2.);
66   Float_t k1=k2*k3R/(4*TMath::ATan(k3R));
67   Float_t l=x[0]/par[0];
68   Float_t tan2=TMath::TanH(k2*l);
69   tan2*=tan2;
70   Float_t res = k1*(1-tan2)/(1+k3*tan2);  
71   return res;  
72 }    
73
74 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
75 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
76
77 ClassImp(AliTPCRF1D)
78
79
80 AliTPCRF1D::AliTPCRF1D(Bool_t direct,Int_t np,Float_t step)
81            :TObject(),
82             fNRF(0),
83             fDSTEPM1(0.),
84             fcharge(0),
85             forigsigma(0.),
86             fpadWidth(3.5),
87             fkNorm(0.5),
88             fInteg(0.),
89             fGRF(0),
90             fSigma(0.),
91             fOffset(0.),
92             fDirect(kFALSE),
93             fPadDistance(0.)
94 {
95   //default constructor for response function object
96   fDirect=direct;
97   if (np!=0)fNRF = np;
98   else (fNRF=fgNRF);
99   fcharge = new Float_t[fNRF];
100   if (step>0) fDSTEPM1=1./step;
101   else fDSTEPM1 = 1./fgRFDSTEP;
102 }
103
104 AliTPCRF1D::AliTPCRF1D(const AliTPCRF1D &prf)
105            :TObject(prf),
106             fNRF(0),
107             fDSTEPM1(0.),
108             fcharge(0),
109             forigsigma(0.),
110             fpadWidth(3.5),
111             fkNorm(0.5),
112             fInteg(0.),
113             fGRF(0),
114             fSigma(0.),
115             fOffset(0.),
116             fDirect(kFALSE),
117             fPadDistance(0.)
118 {
119   
120   //
121   memcpy(this, &prf, sizeof(prf)); 
122   fcharge = new Float_t[fNRF];
123   memcpy(fcharge,prf.fcharge, fNRF);
124   fGRF = new TF1(*(prf.fGRF));
125   //PH Change the name (add 0 to the end)
126   TString s(fGRF->GetName());
127   s+="0";
128   fGRF->SetName(s.Data());
129 }
130
131 AliTPCRF1D & AliTPCRF1D::operator = (const AliTPCRF1D &prf)
132 {
133   //  
134   if (fcharge) delete fcharge;
135   if (fGRF) delete fGRF;
136   memcpy(this, &prf, sizeof(prf)); 
137   fcharge = new Float_t[fNRF];
138   memcpy(fcharge,prf.fcharge, fNRF);
139   fGRF = new TF1(*(prf.fGRF));
140    //PH Change the name (add 0 to the end)
141   TString s(fGRF->GetName());
142   s+="0";
143   fGRF->SetName(s.Data());
144   return (*this);
145 }
146
147
148
149 AliTPCRF1D::~AliTPCRF1D()
150 {
151   //
152   if (fcharge!=0) delete [] fcharge;
153   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
154 }
155
156 Float_t AliTPCRF1D::GetRF(Float_t xin)
157 {
158   //function which return response
159   //for the charge in distance xin 
160   //return linear aproximation of RF
161   Float_t x = (xin-fOffset)*fDSTEPM1+fNRF/2;
162   Int_t i1=Int_t(x);
163   if (x<0) i1-=1;
164   Float_t res=0;
165   if (i1+1<fNRF &&i1>0)
166     res = fcharge[i1]*(Float_t(i1+1)-x)+fcharge[i1+1]*(x-Float_t(i1));    
167   return res;
168 }
169
170 Float_t  AliTPCRF1D::GetGRF(Float_t xin)
171 {  
172   //function which returnoriginal charge distribution
173   //this function is just normalised for fKnorm
174   if (fGRF != 0 ) 
175     return fkNorm*fGRF->Eval(xin)/fInteg;
176       else
177     return 0.;
178 }
179
180    
181 void AliTPCRF1D::SetParam( TF1 * GRF,Float_t padwidth,
182                        Float_t kNorm, Float_t sigma)
183 {
184   //adjust parameters of the original charge distribution
185   //and pad size parameters
186    fpadWidth = padwidth;
187    fGRF = GRF;
188    fkNorm = kNorm;
189    if (sigma==0) sigma= fpadWidth/TMath::Sqrt(12.);
190    forigsigma=sigma;
191    fDSTEPM1 = 10/TMath::Sqrt(sigma*sigma+fpadWidth*fpadWidth/12); 
192    sprintf(fType,"User");
193    //   Update();   
194 }
195   
196
197 void AliTPCRF1D::SetGauss(Float_t sigma, Float_t padWidth,
198                       Float_t kNorm)
199 {
200   // 
201   // set parameters for Gauss generic charge distribution
202   //
203   fpadWidth = padWidth;
204   fkNorm = kNorm;
205   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
206   fGRF = new TF1("funGauss",funGauss,-5,5,1);
207   funParam[0]=sigma;
208   forigsigma=sigma;
209   fGRF->SetParameters(funParam);
210    fDSTEPM1 = 10./TMath::Sqrt(sigma*sigma+fpadWidth*fpadWidth/12); 
211   //by default I set the step as one tenth of sigma  
212   sprintf(fType,"Gauss");
213 }
214
215 void AliTPCRF1D::SetCosh(Float_t sigma, Float_t padWidth,
216                      Float_t kNorm)
217 {
218   // 
219   // set parameters for Cosh generic charge distribution
220   //
221   fpadWidth = padWidth;
222   fkNorm = kNorm;
223   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
224   fGRF = new TF1("funCosh",     funCosh, -5.,5.,2);   
225   funParam[0]=sigma;
226   fGRF->SetParameters(funParam);
227   forigsigma=sigma;
228   fDSTEPM1 = 10./TMath::Sqrt(sigma*sigma+fpadWidth*fpadWidth/12); 
229   //by default I set the step as one tenth of sigma
230   sprintf(fType,"Cosh");
231 }
232
233 void AliTPCRF1D::SetGati(Float_t K3, Float_t padDistance, Float_t padWidth,
234                      Float_t kNorm)
235 {
236   // 
237   // set parameters for Gati generic charge distribution
238   //
239   fpadWidth = padWidth;
240   fkNorm = kNorm;
241   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
242   fGRF = new TF1("funGati",     funGati, -5.,5.,2);   
243   funParam[0]=padDistance;
244   funParam[1]=K3;  
245   fGRF->SetParameters(funParam);
246   forigsigma=padDistance;
247   fDSTEPM1 = 10./TMath::Sqrt(padDistance*padDistance+fpadWidth*fpadWidth/12); 
248   //by default I set the step as one tenth of sigma
249   sprintf(fType,"Gati");
250 }
251
252
253
254 void AliTPCRF1D::DrawRF(Float_t x1,Float_t x2,Int_t N)
255
256   //
257   //Draw prf in selected region <x1,x2> with nuber of diviision = n
258   //
259   char s[100];
260   TCanvas  * c1 = new TCanvas("canRF","Pad response function",700,900);
261   c1->cd();
262   TPad * pad1 = new TPad("pad1RF","",0.05,0.55,0.95,0.95,21);
263   pad1->Draw();
264   TPad * pad2 = new TPad("pad2RF","",0.05,0.05,0.95,0.45,21);
265   pad2->Draw();
266
267   sprintf(s,"RF response function for %1.2f cm pad width",
268           fpadWidth);  
269   pad1->cd();
270   TH1F * hRFo = new TH1F("hRFo","Original charge distribution",N+1,x1,x2);
271   pad2->cd();
272    gStyle->SetOptFit(1);
273    gStyle->SetOptStat(0); 
274   TH1F * hRFc = new TH1F("hRFc",s,N+1,x1,x2);
275   Float_t x=x1;
276   Float_t y1;
277   Float_t y2;
278
279   for (Float_t i = 0;i<N+1;i++)
280     {
281       x+=(x2-x1)/Float_t(N);
282       y1 = GetRF(x);
283       hRFc->Fill(x,y1);
284       y2 = GetGRF(x);
285       hRFo->Fill(x,y2);      
286     };
287   pad1->cd();
288   hRFo->Fit("gaus");
289   pad2->cd();
290   hRFc->Fit("gaus");
291 }
292
293 void AliTPCRF1D::Update()
294 {
295   //
296   //update fields  with interpolated values for
297   //PRF calculation
298
299   //at the begining initialize to 0
300   for (Int_t i =0; i<fNRF;i++)  fcharge[i] = 0;
301   if ( fGRF == 0 ) return;
302   fInteg  = fGRF->Integral(-5*forigsigma,5*forigsigma,funParam,0.00001);
303   if ( fInteg == 0 ) fInteg = 1; 
304   if (fDirect==kFALSE){
305   //integrate charge over pad for different distance of pad
306   for (Int_t i =0; i<fNRF;i++)
307     {      //x in cm fpadWidth in cm
308       Float_t x = (Float_t)(i-fNRF/2)/fDSTEPM1;
309       Float_t x1=TMath::Max(x-fpadWidth/2,-5*forigsigma);
310       Float_t x2=TMath::Min(x+fpadWidth/2,5*forigsigma);
311       fcharge[i] = 
312         fkNorm*fGRF->Integral(x1,x2,funParam,0.0001)/fInteg;
313     };   
314   }
315   else{
316     for (Int_t i =0; i<fNRF;i++)
317       {      //x in cm fpadWidth in cm
318         Float_t x = (Float_t)(i-fNRF/2)/fDSTEPM1;
319         fcharge[i] = fkNorm*fGRF->Eval(x);
320       };   
321   }  
322   fSigma = 0; 
323   Float_t sum =0;
324   Float_t mean=0;
325   for (Float_t  x =-fNRF/fDSTEPM1; x<fNRF/fDSTEPM1;x+=1/fDSTEPM1)
326     {      //x in cm fpadWidth in cm
327       Float_t weight = GetRF(x+fOffset);
328       fSigma+=x*x*weight; 
329       mean+=x*weight;
330       sum+=weight;
331     };  
332   if (sum>0){
333     mean/=sum;
334     fSigma = TMath::Sqrt(fSigma/sum-mean*mean);   
335   }
336   else fSigma=0; 
337 }
338
339 void AliTPCRF1D::Streamer(TBuffer &R__b)
340 {
341    // Stream an object of class AliTPCRF1D.
342    if (R__b.IsReading()) {
343       AliTPCRF1D::Class()->ReadBuffer(R__b, this);
344       //read functions
345  
346       if (strncmp(fType,"Gauss",3)==0) {delete fGRF; fGRF = new TF1("funGauss",funGauss,-5.,5.,4);}
347       if (strncmp(fType,"Cosh",3)==0)  {delete fGRF; fGRF = new TF1("funCosh",funCosh,-5.,5.,4);}
348       if (strncmp(fType,"Gati",3)==0)  {delete fGRF; fGRF = new TF1("funGati",funGati,-5.,5.,4);}  
349       if (fGRF) fGRF->SetParameters(funParam);     
350
351    } else {
352       AliTPCRF1D::Class()->WriteBuffer(R__b, this);
353    }
354 }
355
356
357 Double_t  AliTPCRF1D::Gamma4(Double_t x, Double_t p0, Double_t p1){
358   //
359   // Gamma 4 Time response function of ALTRO
360   //
361   if (x<0) return 0;
362   Double_t g1 = TMath::Exp(-4.*x/p1);
363   Double_t g2 = TMath::Power(x/p1,4);
364   return p0*g1*g2;
365 }
366