TPC/AliTPCTransform.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  *                                                                        *
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   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
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  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
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  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 //          Implementation of the TPC transformation class
  18 //
  19 //   Origin: Marian Ivanov   Marian.Ivanov@cern.ch
  20 //           Magnus Mager
  21 //
  22 //   Class for tranformation of the coordinate frame
  23 //   Transformation
  24 //    local coordinate frame (sector, padrow, pad, timebine) ==>
  25 //    rotated global (tracking) cooridnate frame (sector, lx,ly,lz)
  26 //
  27 //    Unisochronity  - (substract time0 - pad by pad)
  28 //    Drift velocity - Currently common drift velocity - functionality of AliTPCParam
  29 //    ExB effect     -
  30 //
  31 //    Time of flight correction -
  32 //                   - Depends on the vertex position
  33 //                   - by default
  34 //
  35 //    Usage:
  36 //          AliTPCclustererMI::AddCluster
  37 //          AliTPCtrackerMI::Transform
  38 //
  39 //-------------------------------------------------------
  40
  41 /* To test it:
  42    cdb=AliCDBManager::Instance()
  43    cdb->SetDefaultStorage("local:///u/mmager/mycalib1")
  44    c=AliTPCcalibDB::Instance()
  45    c->SetRun(0)
  46    Double_t x[]={1.0,2.0,3.0}
  47    Int_t i[]={4}
  48    AliTPCTransform trafo
  49    trafo.Transform(x,i,0,1)
  50  */
  51
  52 /* $Id$ */
  53
  54 #include "AliTPCROC.h"
  55 #include "AliTPCCalPad.h"
  56 #include "AliTPCCalROC.h"
  57 #include "AliTPCcalibDB.h"
  58 #include "AliTPCParam.h"
  59 #include "TMath.h"
  60 #include "AliLog.h"
  61 #include "AliTPCExB.h"
  62 #include "AliTPCCorrection.h"
  63 #include "TGeoMatrix.h"
  64 #include "AliTPCRecoParam.h"
  65 #include "AliTPCCalibVdrift.h"
  66 #include "AliTPCTransform.h"
  67 #include "AliMagF.h"
  68 #include "TGeoGlobalMagField.h"
  69 #include "AliTracker.h"
  70 #include <AliCTPTimeParams.h>
  71
  72 ClassImp(AliTPCTransform)
  73
  74
  75 AliTPCTransform::AliTPCTransform():
  76   AliTransform(),
  77   fCurrentRecoParam(0),       //! current reconstruction parameters
  78   fCurrentRun(0),             //! current run
  79   fCurrentTimeStamp(0)        //! current time stamp
  80 {
  81   //
  82   // Speed it up a bit!
  83   //
  84   for (Int_t i=0;i<18;++i) {
  85     Double_t alpha=TMath::DegToRad()*(10.+20.*(i%18));
  86     fSins[i]=TMath::Sin(alpha);
  87     fCoss[i]=TMath::Cos(alpha);
  88   }
  89   fPrimVtx[0]=0;
  90   fPrimVtx[1]=0;
  91   fPrimVtx[2]=0;
  92 }
  93 AliTPCTransform::AliTPCTransform(const AliTPCTransform& transform):
  94   AliTransform(transform),
  95   fCurrentRecoParam(transform.fCurrentRecoParam),       //! current reconstruction parameters
  96   fCurrentRun(transform.fCurrentRun),             //! current run
  97   fCurrentTimeStamp(transform.fCurrentTimeStamp)        //! current time stamp
  98 {
  99   //
 100   // Speed it up a bit!
 101   //
 102   for (Int_t i=0;i<18;++i) {
 103     Double_t alpha=TMath::DegToRad()*(10.+20.*(i%18));
 104     fSins[i]=TMath::Sin(alpha);
 105     fCoss[i]=TMath::Cos(alpha);
 106   }
 107   fPrimVtx[0]=0;
 108   fPrimVtx[1]=0;
 109   fPrimVtx[2]=0;
 110 }
 111
 112 AliTPCTransform::~AliTPCTransform() {
 113   //
 114   // Destructor
 115   //
 116 }
 117
 118 void AliTPCTransform::SetPrimVertex(Double_t *vtx){
 119   //
 120   //
 121   //
 122   fPrimVtx[0]=vtx[0];
 123   fPrimVtx[1]=vtx[1];
 124   fPrimVtx[2]=vtx[2];
 125 }
 126
 127
 128 void AliTPCTransform::Transform(Double_t *x,Int_t *i,UInt_t /*time*/,
 129                                 Int_t /*coordinateType*/) {
 130   // input: x[0] - pad row
 131   //        x[1] - pad
 132   //        x[2] - time in us
 133   //        i[0] - sector
 134   // output: x[0] - x (all in the rotated global coordinate frame)
 135   //         x[1] - y
 136   //         x[2] - z
 137   //
 138   //  primvtx     - position of the primary vertex
 139   //                used for the TOF correction
 140   //                TOF of particle calculated assuming the speed-of-light and
 141   //                line approximation
 142   //
 143
 144   Int_t row=TMath::Nint(x[0]);
 145   Int_t pad=TMath::Nint(x[1]);
 146   Int_t sector=i[0];
 147   AliTPCcalibDB*  calib=AliTPCcalibDB::Instance();
 148   //
 149   AliTPCCalPad * time0TPC = calib->GetPadTime0();
 150   AliTPCCalPad * distortionMapY = calib->GetDistortionMap(0);
 151   AliTPCCalPad * distortionMapZ = calib->GetDistortionMap(1);
 152   AliTPCCalPad * distortionMapR = calib->GetDistortionMap(2);
 153   AliTPCParam  * param    = calib->GetParameters();
 154   AliTPCCorrection * correction = calib->GetTPCComposedCorrection();   // first user defined correction  // if does not exist  try to get it from calibDB array
 155   if (!correction) correction = calib->GetTPCComposedCorrection(AliTracker::GetBz());
 156   if (!time0TPC){
 157     AliFatal("Time unisochronity missing");
 158   }
 159   AliTPCCorrection * correctionDelta = calib->GetTPCComposedCorrectionDelta();
 160
 161   if (!param){
 162     AliFatal("Parameters missing");
 163   }
 164
 165   Double_t xx[3];
 166   //  Apply Time0 correction - Pad by pad fluctuation
 167   //
 168   if (!calib->HasAlignmentOCDB()) x[2]-=time0TPC->GetCalROC(sector)->GetValue(row,pad);
 169   //
 170   // Tranform from pad - time coordinate system to the rotated global (tracking) system
 171   //
 172   Local2RotatedGlobal(sector,x);
 173   //
 174   //
 175   //
 176   // Alignment
 177   //TODO:  calib->GetParameters()->GetClusterMatrix(sector)->LocalToMaster(x,xx);
 178   RotatedGlobal2Global(sector,x);
 179
 180   //
 181   // old ExB correction
 182   //
 183   if(fCurrentRecoParam&&fCurrentRecoParam->GetUseExBCorrection()) {
 184
 185     calib->GetExB()->Correct(x,xx);
 186
 187   } else {
 188
 189     xx[0] = x[0];
 190     xx[1] = x[1];
 191     xx[2] = x[2];
 192   }
 193
 194   //
 195   // new composed  correction  - will replace soon ExB correction
 196   //
 197   if(fCurrentRecoParam&&fCurrentRecoParam->GetUseComposedCorrection()&&correction) {
 198     Float_t distPoint[3]={xx[0],xx[1],xx[2]};
 199     correction->CorrectPoint(distPoint, sector);
 200     xx[0]=distPoint[0];
 201     xx[1]=distPoint[1];
 202     xx[2]=distPoint[2];
 203     if (correctionDelta&&fCurrentRecoParam->GetUseAlignmentTime()){  // appply time dependent correction if available and enabled
 204       Float_t distPointDelta[3]={xx[0],xx[1],xx[2]};
 205       correctionDelta->CorrectPoint(distPointDelta, sector);
 206       xx[0]=distPointDelta[0];
 207       xx[1]=distPointDelta[1];
 208       xx[2]=distPointDelta[2];
 209     }
 210   }
 211
 212
 213   //
 214   // Time of flight correction
 215   //
 216   if (fCurrentRecoParam&&fCurrentRecoParam->GetUseTOFCorrection()){
 217     const Int_t kNIS=param->GetNInnerSector(), kNOS=param->GetNOuterSector();
 218     Float_t sign=1;
 219     if (sector < kNIS) {
 220       sign = (sector < kNIS/2) ? 1 : -1;
 221     } else {
 222       sign = ((sector-kNIS) < kNOS/2) ? 1 : -1;
 223     }
 224     Float_t deltaDr =0;
 225     Float_t dist=0;
 226     dist+=(fPrimVtx[0]-x[0])*(fPrimVtx[0]-x[0]);
 227     dist+=(fPrimVtx[1]-x[1])*(fPrimVtx[1]-x[1]);
 228     dist+=(fPrimVtx[2]-x[2])*(fPrimVtx[2]-x[2]);
 229     dist = TMath::Sqrt(dist);
 230     // drift length correction because of TOF
 231     // the drift velocity is in cm/s therefore multiplication by 0.01
 232     deltaDr = (dist*(0.01*param->GetDriftV()))/TMath::C();
 233     xx[2]+=sign*deltaDr;
 234   }
 235   //
 236   //
 237   //
 238
 239   //
 240   Global2RotatedGlobal(sector,xx);
 241
 242   //
 243   // Apply non linear distortion correction
 244   //
 245   if (distortionMapY ){
 246     // wt - to get it form the OCDB
 247     // ignore T1 and T2
 248     AliMagF* magF= (AliMagF*)TGeoGlobalMagField::Instance()->GetField();
 249     Double_t bzField = magF->SolenoidField()/10.; //field in T
 250     Double_t vdrift = param->GetDriftV()/1000000.; // [cm/us]   // From dataBase: to be updated: per second (ideally)
 251     Double_t ezField = 400; // [V/cm]   // to be updated: never (hopefully)
 252     if (sector%36<18) ezField*=-1;
 253     Double_t wt = -10.0 * (bzField*10) * vdrift / ezField ;
 254     Double_t c0=1./(1.+wt*wt);
 255     Double_t c1=wt/c0;
 256
 257     //can be switch on for each dimension separatelly
 258     if (fCurrentRecoParam->GetUseFieldCorrection()&0x2)
 259       if (distortionMapY){
 260         xx[1]-= c0*distortionMapY->GetCalROC(sector)->GetValue(row,pad);
 261         xx[0]-= c1*distortionMapY->GetCalROC(sector)->GetValue(row,pad);
 262       }
 263     if (fCurrentRecoParam->GetUseFieldCorrection()&0x4)
 264       if (distortionMapZ)
 265         xx[2]-=distortionMapZ->GetCalROC(sector)->GetValue(row,pad);
 266     if (fCurrentRecoParam->GetUseFieldCorrection()&0x8)
 267       if (distortionMapR){
 268         xx[0]-= c0*distortionMapR->GetCalROC(sector)->GetValue(row,pad);
 269         xx[1]-=-c1*distortionMapR->GetCalROC(sector)->GetValue(row,pad)*wt;
 270       }
 271
 272   }
 273   //
 274
 275   //
 276   x[0]=xx[0];x[1]=xx[1];x[2]=xx[2];
 277 }
 278
 279 void AliTPCTransform::Local2RotatedGlobal(Int_t sector, Double_t *x) const {
 280   //
 281   //
 282   // Tranform coordinate from
 283   // row, pad, time to x,y,z
 284   //
 285   // Drift Velocity
 286   // Current implementation - common drift velocity - for full chamber
 287   // TODO: use a map or parametrisation!
 288   //
 289   //
 290   //
 291   const  Int_t kMax =60;  // cache for 60 seconds
 292   static Int_t lastStamp=-1;  //cached values
 293   static Double_t lastCorr = 1;
 294   //
 295   AliTPCcalibDB*  calib=AliTPCcalibDB::Instance();
 296   AliTPCParam  * param    = calib->GetParameters();
 297   AliTPCCalibVdrift *driftCalib = AliTPCcalibDB::Instance()->GetVdrift(fCurrentRun);
 298   Double_t driftCorr = 1.;
 299   if (driftCalib){
 300     //
 301     // caching drift correction - temp. fix
 302     // Extremally slow procedure
 303     if ( TMath::Abs((lastStamp)-Int_t(fCurrentTimeStamp))<kMax){
 304       driftCorr = lastCorr;
 305     }else{
 306       driftCorr = 1.+(driftCalib->GetPTRelative(fCurrentTimeStamp,0)+ driftCalib->GetPTRelative(fCurrentTimeStamp,1))*0.5;
 307       lastCorr=driftCorr;
 308       lastStamp=fCurrentTimeStamp;
 309
 310     }
 311   }
 312   //
 313   // simple caching non thread save
 314   static Double_t vdcorrectionTime=1;
 315   static Double_t vdcorrectionTimeGY=0;
 316   static Double_t time0corrTime=0;
 317   static Int_t    lastStampT=-1;
 318   //
 319   if (lastStampT!=(Int_t)fCurrentTimeStamp){
 320     lastStampT=fCurrentTimeStamp;
 321     if(fCurrentRecoParam&&fCurrentRecoParam->GetUseDriftCorrectionTime()>0) {
 322       vdcorrectionTime = (1+AliTPCcalibDB::Instance()->
 323                           GetVDriftCorrectionTime(fCurrentTimeStamp,
 324                                                   fCurrentRun,
 325                                                   sector%36>=18,
 326                                                   fCurrentRecoParam->GetUseDriftCorrectionTime()));
 327       time0corrTime= AliTPCcalibDB::Instance()->
 328         GetTime0CorrectionTime(fCurrentTimeStamp,
 329                                fCurrentRun,
 330                                sector%36>=18,
 331                                fCurrentRecoParam->GetUseDriftCorrectionTime());
 332     }
 333     //
 334     if(fCurrentRecoParam&&fCurrentRecoParam->GetUseDriftCorrectionGY()>0) {
 335
 336       Double_t corrGy= AliTPCcalibDB::Instance()->
 337                         GetVDriftCorrectionGy(fCurrentTimeStamp,
 338                                               AliTPCcalibDB::Instance()->GetRun(),
 339                                               sector%36>=18,
 340                                               fCurrentRecoParam->GetUseDriftCorrectionGY());
 341       vdcorrectionTimeGY = corrGy;
 342     }
 343   }
 344
 345
 346   if (!param){
 347     AliFatal("Parameters missing");
 348   }
 349   Int_t row=TMath::Nint(x[0]);
 350   //  Int_t pad=TMath::Nint(x[1]);
 351   //
 352   const Int_t kNIS=param->GetNInnerSector(), kNOS=param->GetNOuterSector();
 353   Double_t sign = 1.;
 354   Double_t zwidth    = param->GetZWidth()*driftCorr;
 355   Float_t xyzPad[3];
 356   AliTPCROC::Instance()->GetPositionGlobal(sector, TMath::Nint(x[0]) ,TMath::Nint(x[1]), xyzPad);
 357   if (AliTPCRecoParam:: GetUseTimeCalibration()) zwidth*=vdcorrectionTime*(1+xyzPad[1]*vdcorrectionTimeGY);
 358   Double_t padWidth  = 0;
 359   Double_t padLength = 0;
 360   Double_t    maxPad    = 0;
 361   //
 362   if (sector < kNIS) {
 363     maxPad = param->GetNPadsLow(row);
 364     sign = (sector < kNIS/2) ? 1 : -1;
 365     padLength = param->GetPadPitchLength(sector,row);
 366     padWidth = param->GetPadPitchWidth(sector);
 367   } else {
 368     maxPad = param->GetNPadsUp(row);
 369     sign = ((sector-kNIS) < kNOS/2) ? 1 : -1;
 370     padLength = param->GetPadPitchLength(sector,row);
 371     padWidth  = param->GetPadPitchWidth(sector);
 372   }
 373   //
 374   // X coordinate
 375   x[0] = param->GetPadRowRadii(sector,row);  // padrow X position - ideal
 376   //
 377   // Y coordinate
 378   //
 379   x[1]=(x[1]-0.5*maxPad)*padWidth;
 380   // pads are mirrorred on C-side
 381   if (sector%36>17){
 382     x[1]*=-1;
 383   }
 384
 385   //
 386
 387   //
 388   // Z coordinate
 389   //
 390   if (AliTPCcalibDB::Instance()->IsTrgL0()){
 391     // by defualt we assume L1 trigger is used - make a correction in case of  L0
 392     AliCTPTimeParams* ctp = AliTPCcalibDB::Instance()->GetCTPTimeParams();
 393     if (ctp){
 394       //for TPC standalone runs no ctp info
 395       Double_t delay = ctp->GetDelayL1L0()*0.000000025;
 396       x[2]-=delay/param->GetTSample();
 397     }
 398   }
 399   x[2]-= param->GetNTBinsL1();
 400   x[2]*= zwidth;  // tranform time bin to the distance to the ROC
 401   x[2]-= 3.*param->GetZSigma() + time0corrTime;
 402   // subtract the time offsets
 403   x[2] = sign*( param->GetZLength(sector) - x[2]);
 404 }
 405
 406 void AliTPCTransform::RotatedGlobal2Global(Int_t sector,Double_t *x) const {
 407   //
 408   // transform possition rotated global to the global
 409   //
 410   Double_t cos,sin;
 411   GetCosAndSin(sector,cos,sin);
 412   Double_t tmp=x[0];
 413   x[0]= cos*tmp-sin*x[1];
 414   x[1]=+sin*tmp+cos*x[1];
 415 }
 416
 417 void AliTPCTransform::Global2RotatedGlobal(Int_t sector,Double_t *x) const {
 418   //
 419   // tranform possition Global2RotatedGlobal
 420   //
 421   Double_t cos,sin;
 422   GetCosAndSin(sector,cos,sin);
 423   Double_t tmp=x[0];
 424   x[0]= cos*tmp+sin*x[1];
 425   x[1]= -sin*tmp+cos*x[1];
 426 }
 427
 428 void AliTPCTransform::GetCosAndSin(Int_t sector,Double_t &cos,
 429                                           Double_t &sin) const {
 430   cos=fCoss[sector%18];
 431   sin=fSins[sector%18];
 432 }
 433
 434
 435 void AliTPCTransform::ApplyTransformations(Double_t */*xyz*/, Int_t /*volID*/){
 436   //
 437   // Modify global position
 438   // xyz    - global xyz position
 439   // volID  - volID of detector (sector number)
 440   //
 441   //
 442
 443 }