TPC/TPCbase/AliTPCRF1D.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
  18 /// \class AliTPCRF1D
  19 /// \brief Declaration of class AliTPCRF1D
  20 ///
  21 /// \author Marian Ivanov, Uni. of Bratislava, ivanov@fmph.uniba.sk
  22
  23 #include <RVersion.h>
  24 #include <Riostream.h>
  25 #include <TCanvas.h>
  26 #include <TClass.h>
  27 #include <TF2.h>
  28 #include <TH1.h>
  29 #include <TMath.h>
  30 #include <TPad.h>
  31 #include <TString.h>
  32 #include <TStyle.h>
  33
  34 #include "AliTPCRF1D.h"
  35
  36 extern TStyle * gStyle;
  37
  38 Int_t   AliTPCRF1D::fgNRF=100;  ///< default  number of interpolation points
  39 Float_t AliTPCRF1D::fgRFDSTEP=0.01; ///< default step in cm
  40
  41 static Double_t funGauss(Double_t *x, Double_t * par)
  42 {
  43   /// Gauss function  -needde by the generic function object
  44
  45   return TMath::Exp(-(x[0]*x[0])/(2*par[0]*par[0]));
  46 }
  47
  48 static Double_t funCosh(Double_t *x, Double_t * par)
  49 {
  50   /// Cosh function  -needde by the generic function object
  51
  52   return 1/TMath::CosH(3.14159*x[0]/(2*par[0]));
  53 }
  54
  55 static Double_t funGati(Double_t *x, Double_t * par)
  56 {
  57   /// Gati function  -needde by the generic function object
  58
  59   Float_t k3=par[1];
  60   Float_t k3R=TMath::Sqrt(k3);
  61   Float_t k2=(TMath::Pi()/2)*(1-k3R/2.);
  62   Float_t k1=k2*k3R/(4*TMath::ATan(k3R));
  63   Float_t l=x[0]/par[0];
  64   Float_t tan2=TMath::TanH(k2*l);
  65   tan2*=tan2;
  66   Float_t res = k1*(1-tan2)/(1+k3*tan2);
  67   return res;
  68 }
  69
  70 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  71 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  72
  73 /// \cond CLASSIMP
  74 ClassImp(AliTPCRF1D)
  75 /// \endcond
  76
  77
  78 AliTPCRF1D::AliTPCRF1D(Bool_t direct,Int_t np,Float_t step)
  79            :TObject(),
  80             fNRF(0),
  81             fDSTEPM1(0.),
  82             fcharge(0),
  83             forigsigma(0.),
  84             fpadWidth(3.5),
  85             fkNorm(0.5),
  86             fInteg(0.),
  87             fGRF(0),
  88             fSigma(0.),
  89             fOffset(0.),
  90             fDirect(kFALSE),
  91             fPadDistance(0.)
  92 {
  93   //default constructor for response function object
  94   fDirect=direct;
  95   if (np!=0)fNRF = np;
  96   else (fNRF=fgNRF);
  97   fcharge = new Float_t[fNRF];
  98   if (step>0) fDSTEPM1=1./step;
  99   else fDSTEPM1 = 1./fgRFDSTEP;
 100   for(Int_t i=0;i<5;i++) {
 101     funParam[i]=0.;
 102     fType[i]=0;
 103   }
 104
 105 }
 106
 107 AliTPCRF1D::AliTPCRF1D(const AliTPCRF1D &prf)
 108            :TObject(prf),
 109             fNRF(prf.fNRF),
 110             fDSTEPM1(prf.fDSTEPM1),
 111             fcharge(0),
 112             forigsigma(prf.forigsigma),
 113             fpadWidth(prf.fpadWidth),
 114             fkNorm(prf.fkNorm),
 115             fInteg(prf.fInteg),
 116             fGRF(new TF1(*(prf.fGRF))),
 117             fSigma(prf.fSigma),
 118             fOffset(prf.fOffset),
 119             fDirect(prf.fDirect),
 120             fPadDistance(prf.fPadDistance)
 121 {
 122   //
 123   //
 124   for(Int_t i=0;i<5;i++) {
 125     funParam[i]=0.;
 126     fType[i]=0;
 127   }
 128   fcharge = new Float_t[fNRF];
 129   memcpy(fcharge,prf.fcharge, fNRF*sizeof(Float_t));
 130
 131   //PH Change the name (add 0 to the end)
 132   TString s(fGRF->GetName());
 133   s+="0";
 134   fGRF->SetName(s.Data());
 135 }
 136
 137 AliTPCRF1D & AliTPCRF1D::operator = (const AliTPCRF1D &prf)
 138 {
 139   if(this!=&prf) {
 140     TObject::operator=(prf);
 141     fNRF=prf.fNRF;
 142     fDSTEPM1=prf.fDSTEPM1;
 143     delete [] fcharge;
 144     fcharge = new Float_t[fNRF];
 145     memcpy(fcharge,prf.fcharge, fNRF*sizeof(Float_t));
 146     forigsigma=prf.forigsigma;
 147     fpadWidth=prf.fpadWidth;
 148     fkNorm=prf.fkNorm;
 149     fInteg=prf.fInteg;
 150     delete fGRF;
 151     fGRF=new TF1(*(prf.fGRF));
 152    //PH Change the name (add 0 to the end)
 153     TString s(fGRF->GetName());
 154     s+="0";
 155     fGRF->SetName(s.Data());
 156     fSigma=prf.fSigma;
 157     fOffset=prf.fOffset;
 158     fDirect=prf.fDirect;
 159     fPadDistance=prf.fPadDistance;
 160   }
 161   return *this;
 162 }
 163
 164
 165
 166 AliTPCRF1D::~AliTPCRF1D()
 167 {
 168   //
 169   delete [] fcharge;
 170   delete fGRF;
 171 }
 172
 173 Float_t AliTPCRF1D::GetRF(Float_t xin)
 174 {
 175   //function which return response
 176   //for the charge in distance xin
 177   //return linear aproximation of RF
 178   Float_t x = (xin-fOffset)*fDSTEPM1+fNRF/2;
 179   Int_t i1=Int_t(x);
 180   if (x<0) i1-=1;
 181   Float_t res=0;
 182   if (i1+1<fNRF &&i1>0)
 183     res = fcharge[i1]*(Float_t(i1+1)-x)+fcharge[i1+1]*(x-Float_t(i1));
 184   return res;
 185 }
 186
 187 Float_t  AliTPCRF1D::GetGRF(Float_t xin)
 188 {
 189   //function which returnoriginal charge distribution
 190   //this function is just normalised for fKnorm
 191   if (fGRF != 0 )
 192     return fkNorm*fGRF->Eval(xin)/fInteg;
 193       else
 194     return 0.;
 195 }
 196
 197
 198 void AliTPCRF1D::SetParam( TF1 * GRF,Float_t padwidth,
 199                        Float_t kNorm, Float_t sigma)
 200 {
 201   //adjust parameters of the original charge distribution
 202   //and pad size parameters
 203    fpadWidth = padwidth;
 204    fGRF = GRF;
 205    fkNorm = kNorm;
 206    if (sigma==0) sigma= fpadWidth/TMath::Sqrt(12.);
 207    forigsigma=sigma;
 208    fDSTEPM1 = 10/TMath::Sqrt(sigma*sigma+fpadWidth*fpadWidth/12);
 209    //sprintf(fType,"User");
 210    snprintf(fType,5,"User");
 211    //   Update();
 212 }
 213
 214
 215 void AliTPCRF1D::SetGauss(Float_t sigma, Float_t padWidth,
 216                       Float_t kNorm)
 217 {
 218   //
 219   // set parameters for Gauss generic charge distribution
 220   //
 221   fpadWidth = padWidth;
 222   fkNorm = kNorm;
 223   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
 224   fGRF = new TF1("funGauss",funGauss,-5,5,1);
 225   funParam[0]=sigma;
 226   forigsigma=sigma;
 227   fGRF->SetParameters(funParam);
 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,"Gauss");
 231    snprintf(fType,5,"Gauss");
 232 }
 233
 234 void AliTPCRF1D::SetCosh(Float_t sigma, Float_t padWidth,
 235                      Float_t kNorm)
 236 {
 237   //
 238   // set parameters for Cosh generic charge distribution
 239   //
 240   fpadWidth = padWidth;
 241   fkNorm = kNorm;
 242   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
 243   fGRF = new TF1("funCosh",     funCosh, -5.,5.,2);
 244   funParam[0]=sigma;
 245   fGRF->SetParameters(funParam);
 246   forigsigma=sigma;
 247   fDSTEPM1 = 10./TMath::Sqrt(sigma*sigma+fpadWidth*fpadWidth/12);
 248   //by default I set the step as one tenth of sigma
 249   //sprintf(fType,"Cosh");
 250   snprintf(fType,5,"Cosh");
 251 }
 252
 253 void AliTPCRF1D::SetGati(Float_t K3, Float_t padDistance, Float_t padWidth,
 254                      Float_t kNorm)
 255 {
 256   //
 257   // set parameters for Gati generic charge distribution
 258   //
 259   fpadWidth = padWidth;
 260   fkNorm = kNorm;
 261   if (fGRF !=0 ) fGRF->Delete();
 262   fGRF = new TF1("funGati",     funGati, -5.,5.,2);
 263   funParam[0]=padDistance;
 264   funParam[1]=K3;
 265   fGRF->SetParameters(funParam);
 266   forigsigma=padDistance;
 267   fDSTEPM1 = 10./TMath::Sqrt(padDistance*padDistance+fpadWidth*fpadWidth/12);
 268   //by default I set the step as one tenth of sigma
 269   //sprintf(fType,"Gati");
 270   snprintf(fType,5,"Gati");
 271 }
 272
 273
 274
 275 void AliTPCRF1D::DrawRF(Float_t x1,Float_t x2,Int_t N)
 276 {
 277   //
 278   //Draw prf in selected region <x1,x2> with nuber of diviision = n
 279   //
 280   char s[100];
 281   TCanvas  * c1 = new TCanvas("canRF","Pad response function",700,900);
 282   c1->cd();
 283   TPad * pad1 = new TPad("pad1RF","",0.05,0.55,0.95,0.95,21);
 284   pad1->Draw();
 285   TPad * pad2 = new TPad("pad2RF","",0.05,0.05,0.95,0.45,21);
 286   pad2->Draw();
 287
 288   //sprintf(s,"RF response function for %1.2f cm pad width",
 289   //      fpadWidth);
 290   snprintf(s,60,"RF response function for %1.2f cm pad width",fpadWidth);
 291   pad1->cd();
 292   TH1F * hRFo = new TH1F("hRFo","Original charge distribution",N+1,x1,x2);
 293   pad2->cd();
 294    gStyle->SetOptFit(1);
 295    gStyle->SetOptStat(0);
 296   TH1F * hRFc = new TH1F("hRFc",s,N+1,x1,x2);
 297   Float_t x=x1;
 298   Float_t y1;
 299   Float_t y2;
 300
 301   for (Float_t i = 0;i<N+1;i++)
 302     {
 303       x+=(x2-x1)/Float_t(N);
 304       y1 = GetRF(x);
 305       hRFc->Fill(x,y1);
 306       y2 = GetGRF(x);
 307       hRFo->Fill(x,y2);
 308     };
 309   pad1->cd();
 310   hRFo->Fit("gaus");
 311   pad2->cd();
 312   hRFc->Fit("gaus");
 313 }
 314
 315 void AliTPCRF1D::Update()
 316 {
 317   //
 318   //update fields  with interpolated values for
 319   //PRF calculation
 320
 321   //at the begining initialize to 0
 322   for (Int_t i =0; i<fNRF;i++)  fcharge[i] = 0;
 323   if ( fGRF == 0 ) return;
 324   // This form is no longer available
 325 #if ROOT_VERSION_CODE < ROOT_VERSION(5,99,0)
 326   fInteg  = fGRF->Integral(-5*forigsigma,5*forigsigma,funParam,0.00001);
 327 #else
 328   TArrayD savParam(fGRF->GetNpar(), fGRF->GetParameters());
 329   fGRF->SetParameters(funParam);
 330   fInteg  = fGRF->Integral(-5*forigsigma,5*forigsigma,0.00001);
 331 #endif
 332   if ( fInteg == 0 ) fInteg = 1;
 333   if (fDirect==kFALSE){
 334   //integrate charge over pad for different distance of pad
 335   for (Int_t i =0; i<fNRF;i++)
 336     {      //x in cm fpadWidth in cm
 337       Float_t x = (Float_t)(i-fNRF/2)/fDSTEPM1;
 338       Float_t x1=TMath::Max(x-fpadWidth/2,-5*forigsigma);
 339       Float_t x2=TMath::Min(x+fpadWidth/2,5*forigsigma);
 340 #if ROOT_VERSION_CODE < ROOT_VERSION(5,99,0)
 341       fcharge[i] = fkNorm*fGRF->Integral(x1,x2,funParam,0.0001)/fInteg;
 342 #else
 343       fcharge[i] = fkNorm*fGRF->Integral(x1,x2,0.0001)/fInteg;
 344 #endif
 345     };
 346   }
 347   else{
 348     for (Int_t i =0; i<fNRF;i++)
 349       {      //x in cm fpadWidth in cm
 350         Float_t x = (Float_t)(i-fNRF/2)/fDSTEPM1;
 351         fcharge[i] = fkNorm*fGRF->Eval(x);
 352       };
 353   }
 354   fSigma = 0;
 355   Float_t sum =0;
 356   Float_t mean=0;
 357   for (Float_t  x =-fNRF/fDSTEPM1; x<fNRF/fDSTEPM1;x+=1/fDSTEPM1)
 358     {      //x in cm fpadWidth in cm
 359       Float_t weight = GetRF(x+fOffset);
 360       fSigma+=x*x*weight;
 361       mean+=x*weight;
 362       sum+=weight;
 363     };
 364   if (sum>0){
 365     mean/=sum;
 366     fSigma = TMath::Sqrt(fSigma/sum-mean*mean);
 367   }
 368   else fSigma=0;
 369 #if ROOT_VERSION_CODE >= ROOT_VERSION(5,99,0)
 370   fGRF->SetParameters(savParam.GetArray());
 371 #endif
 372 }
 373
 374 void AliTPCRF1D::Streamer(TBuffer &R__b)
 375 {
 376    // Stream an object of class AliTPCRF1D.
 377    if (R__b.IsReading()) {
 378       AliTPCRF1D::Class()->ReadBuffer(R__b, this);
 379       //read functions
 380
 381       if (strncmp(fType,"Gauss",3)==0) {delete fGRF; fGRF = new TF1("funGauss",funGauss,-5.,5.,4);}
 382       if (strncmp(fType,"Cosh",3)==0)  {delete fGRF; fGRF = new TF1("funCosh",funCosh,-5.,5.,4);}
 383       if (strncmp(fType,"Gati",3)==0)  {delete fGRF; fGRF = new TF1("funGati",funGati,-5.,5.,4);}
 384       if (fGRF) fGRF->SetParameters(funParam);
 385
 386    } else {
 387       AliTPCRF1D::Class()->WriteBuffer(R__b, this);
 388    }
 389 }
 390
 391
 392 Double_t  AliTPCRF1D::Gamma4(Double_t x, Double_t p0, Double_t p1){
 393   //
 394   // Gamma 4 Time response function of ALTRO
 395   //
 396   if (x<0) return 0;
 397   Double_t g1 = TMath::Exp(-4.*x/p1);
 398   Double_t g2 = TMath::Power(x/p1,4);
 399   return p0*g1*g2;
 400 }
 401