TRD/AliTRDdigitizer.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 1.26  2001/11/06 17:19:41  cblume
  19 Add detailed geometry and simple simulator
  20
  21 Revision 1.25  2001/06/27 09:54:44  cblume
  22 Moved fField initialization to InitDetector()
  23
  24 Revision 1.24  2001/05/21 16:45:47  hristov
  25 Last minute changes (C.Blume)
  26
  27 Revision 1.23  2001/05/07 08:04:48  cblume
  28 New TRF and PRF. Speedup of the code. Digits from amplification region included
  29
  30 Revision 1.22  2001/03/30 14:40:14  cblume
  31 Update of the digitization parameter
  32
  33 Revision 1.21  2001/03/13 09:30:35  cblume
  34 Update of digitization. Moved digit branch definition to AliTRD
  35
  36 Revision 1.20  2001/02/25 20:19:00  hristov
  37 Minor correction: loop variable declared only once for HP, Sun
  38
  39 Revision 1.19  2001/02/14 18:22:26  cblume
  40 Change in the geometry of the padplane
  41
  42 Revision 1.18  2001/01/26 19:56:57  hristov
  43 Major upgrade of AliRoot code
  44
  45 Revision 1.17  2000/12/08 12:53:27  cblume
  46 Change in Copy() function for HP-compiler
  47
  48 Revision 1.16  2000/12/07 12:20:46  cblume
  49 Go back to array compression. Use sampled PRF to speed up digitization
  50
  51 Revision 1.15  2000/11/23 14:34:08  cblume
  52 Fixed bug in expansion routine of arrays (initialize buffers properly)
  53
  54 Revision 1.14  2000/11/20 08:54:44  cblume
  55 Switch off compression as default
  56
  57 Revision 1.13  2000/11/10 14:57:52  cblume
  58 Changes in the geometry constants for the DEC compiler
  59
  60 Revision 1.12  2000/11/01 14:53:20  cblume
  61 Merge with TRD-develop
  62
  63 Revision 1.1.4.9  2000/10/26 17:00:22  cblume
  64 Fixed bug in CheckDetector()
  65
  66 Revision 1.1.4.8  2000/10/23 13:41:35  cblume
  67 Added protection against Log(0) in the gas gain calulation
  68
  69 Revision 1.1.4.7  2000/10/17 02:27:34  cblume
  70 Get rid of global constants
  71
  72 Revision 1.1.4.6  2000/10/16 01:16:53  cblume
  73 Changed timebin 0 to be the one closest to the readout
  74
  75 Revision 1.1.4.5  2000/10/15 23:34:29  cblume
  76 Faster version of the digitizer
  77
  78 Revision 1.1.4.4  2000/10/06 16:49:46  cblume
  79 Made Getters const
  80
  81 Revision 1.1.4.3  2000/10/04 16:34:58  cblume
  82 Replace include files by forward declarations
  83
  84 Revision 1.1.4.2  2000/09/22 14:41:10  cblume
  85 Bug fix in PRF. Included time response. New structure
  86
  87 Revision 1.10  2000/10/05 07:27:53  cblume
  88 Changes in the header-files by FCA
  89
  90 Revision 1.9  2000/10/02 21:28:19  fca
  91 Removal of useless dependecies via forward declarations
  92
  93 Revision 1.8  2000/06/09 11:10:07  cblume
  94 Compiler warnings and coding conventions, next round
  95
  96 Revision 1.7  2000/06/08 18:32:58  cblume
  97 Make code compliant to coding conventions
  98
  99 Revision 1.6  2000/06/07 16:27:32  cblume
 100 Try to remove compiler warnings on Sun and HP
 101
 102 Revision 1.5  2000/05/09 16:38:57  cblume
 103 Removed PadResponse(). Merge problem
 104
 105 Revision 1.4  2000/05/08 15:53:45  cblume
 106 Resolved merge conflict
 107
 108 Revision 1.3  2000/04/28 14:49:27  cblume
 109 Only one declaration of iDict in MakeDigits()
 110
 111 Revision 1.1.4.1  2000/05/08 14:42:04  cblume
 112 Introduced AliTRDdigitsManager
 113
 114 Revision 1.1  2000/02/28 19:00:13  cblume
 115 Add new TRD classes
 116
 117 */
 118
 119 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 120 //                                                                           //
 121 //  Creates and handles digits from TRD hits                                 //
 122 //  Author: C. Blume (C.Blume@gsi.de)                                        //
 123 //                                                                           //
 124 //  The following effects are included:                                      //
 125 //      - Diffusion                                                          //
 126 //      - ExB effects                                                        //
 127 //      - Gas gain including fluctuations                                    //
 128 //      - Pad-response (simple Gaussian approximation)                       //
 129 //      - Time-response                                                      //
 130 //      - Electronics noise                                                  //
 131 //      - Electronics gain                                                   //
 132 //      - Digitization                                                       //
 133 //      - ADC threshold                                                      //
 134 //  The corresponding parameter can be adjusted via the various              //
 135 //  Set-functions. If these parameters are not explicitly set, default       //
 136 //  values are used (see Init-function).                                     //
 137 //  As an example on how to use this class to produce digits from hits       //
 138 //  have a look at the macro hits2digits.C                                   //
 139 //  The production of summable digits is demonstrated in hits2sdigits.C      //
 140 //  and the subsequent conversion of the s-digits into normal digits is      //
 141 //  explained in sdigits2digits.C.                                           //
 142 //                                                                           //
 143 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 144
 145 #include <stdlib.h>
 146
 147 #include <TMath.h>
 148 #include <TVector.h>
 149 #include <TRandom.h>
 150 #include <TROOT.h>
 151 #include <TTree.h>
 152 #include <TFile.h>
 153 #include <TF1.h>
 154 #include <TList.h>
 155
 156 #include "AliRun.h"
 157 #include "AliMagF.h"
 158
 159 #include "AliTRD.h"
 160 #include "AliTRDhit.h"
 161 #include "AliTRDdigitizer.h"
 162 #include "AliTRDdataArrayI.h"
 163 #include "AliTRDdataArrayF.h"
 164 #include "AliTRDsegmentArray.h"
 165 #include "AliTRDdigitsManager.h"
 166 #include "AliTRDgeometry.h"
 167
 168 ClassImp(AliTRDdigitizer)
 169
 170 //_____________________________________________________________________________
 171 AliTRDdigitizer::AliTRDdigitizer():TNamed()
 172 {
 173   //
 174   // AliTRDdigitizer default constructor
 175   //
 176
 177   fInputFile          = NULL;
 178   fDigitsManager      = NULL;
 179   fSDigitsManagerList = NULL;
 180   fSDigitsManager     = NULL;
 181   fTRD                = NULL;
 182   fGeo                = NULL;
 183   fPRFsmp             = NULL;
 184   fTRFsmp             = NULL;
 185
 186   fEvent              = 0;
 187   fGasGain            = 0.0;
 188   fNoise              = 0.0;
 189   fChipGain           = 0.0;
 190   fADCoutRange        = 0.0;
 191   fADCinRange         = 0.0;
 192   fADCthreshold       = 0;
 193   fDiffusionOn        = 0;
 194   fDiffusionT         = 0.0;
 195   fDiffusionL         = 0.0;
 196   fElAttachOn         = 0;
 197   fElAttachProp       = 0.0;
 198   fExBOn              = 0;
 199   fOmegaTau           = 0.0;
 200   fPRFOn              = 0;
 201   fTRFOn              = 0;
 202   fDriftVelocity      = 0.0;
 203   fPadCoupling        = 0.0;
 204   fTimeCoupling       = 0.0;
 205   fTimeBinWidth       = 0.0;
 206   fField              = 0.0;
 207
 208   fPRFbin             = 0;
 209   fPRFlo              = 0.0;
 210   fPRFhi              = 0.0;
 211   fPRFwid             = 0.0;
 212   fPRFpad             = 0;
 213   fTRFbin             = 0;
 214   fTRFlo              = 0.0;
 215   fTRFhi              = 0.0;
 216   fTRFwid             = 0.0;
 217
 218   fCompress           = kTRUE;
 219   fVerbose            = 0;
 220   fSDigits            = kFALSE;
 221   fSDigitsScale       = 0.0;
 222
 223 }
 224
 225 //_____________________________________________________________________________
 226 AliTRDdigitizer::AliTRDdigitizer(const Text_t *name, const Text_t *title)
 227                 :TNamed(name,title)
 228 {
 229   //
 230   // AliTRDdigitizer default constructor
 231   //
 232
 233   fInputFile          = NULL;
 234
 235   fDigitsManager      = NULL;
 236   fSDigitsManager     = NULL;
 237   fSDigitsManagerList = NULL;
 238
 239   fTRD                = NULL;
 240   fGeo                = NULL;
 241   fPRFsmp             = NULL;
 242   fTRFsmp             = NULL;
 243
 244   fEvent              = 0;
 245
 246   fCompress           = kTRUE;
 247   fVerbose            = 0;
 248   fSDigits            = kFALSE;
 249
 250   Init();
 251
 252 }
 253
 254 //_____________________________________________________________________________
 255 AliTRDdigitizer::AliTRDdigitizer(const AliTRDdigitizer &d)
 256 {
 257   //
 258   // AliTRDdigitizer copy constructor
 259   //
 260
 261   ((AliTRDdigitizer &) d).Copy(*this);
 262
 263 }
 264
 265 //_____________________________________________________________________________
 266 AliTRDdigitizer::~AliTRDdigitizer()
 267 {
 268   //
 269   // AliTRDdigitizer destructor
 270   //
 271
 272   if (fInputFile) {
 273     fInputFile->Close();
 274     delete fInputFile;
 275     fInputFile = NULL;
 276   }
 277
 278   if (fDigitsManager) {
 279     delete fDigitsManager;
 280     fDigitsManager = NULL;
 281   }
 282
 283   if (fSDigitsManager) {
 284     delete fSDigitsManager;
 285     fSDigitsManager = NULL;
 286   }
 287
 288   if (fSDigitsManagerList) {
 289     fSDigitsManagerList->Delete();
 290     delete fSDigitsManagerList;
 291     fSDigitsManagerList = NULL;
 292   }
 293 }
 294
 295 //_____________________________________________________________________________
 296 AliTRDdigitizer &AliTRDdigitizer::operator=(const AliTRDdigitizer &d)
 297 {
 298   //
 299   // Assignment operator
 300   //
 301
 302   if (this != &d) ((AliTRDdigitizer &) d).Copy(*this);
 303   return *this;
 304
 305 }
 306
 307 //_____________________________________________________________________________
 308 void AliTRDdigitizer::Copy(TObject &d)
 309 {
 310   //
 311   // Copy function
 312   //
 313
 314   Int_t iBin;
 315
 316   ((AliTRDdigitizer &) d).fInputFile          = NULL;
 317   ((AliTRDdigitizer &) d).fSDigitsManagerList = NULL;
 318   ((AliTRDdigitizer &) d).fSDigitsManager     = NULL;
 319   ((AliTRDdigitizer &) d).fDigitsManager      = NULL;
 320   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRD                = NULL;
 321   ((AliTRDdigitizer &) d).fGeo                = NULL;
 322
 323   ((AliTRDdigitizer &) d).fEvent              = 0;
 324
 325   ((AliTRDdigitizer &) d).fGasGain            = fGasGain;
 326   ((AliTRDdigitizer &) d).fNoise              = fNoise;
 327   ((AliTRDdigitizer &) d).fChipGain           = fChipGain;
 328   ((AliTRDdigitizer &) d).fADCoutRange        = fADCoutRange;
 329   ((AliTRDdigitizer &) d).fADCinRange         = fADCinRange;
 330   ((AliTRDdigitizer &) d).fADCthreshold       = fADCthreshold;
 331   ((AliTRDdigitizer &) d).fDiffusionOn        = fDiffusionOn;
 332   ((AliTRDdigitizer &) d).fDiffusionT         = fDiffusionT;
 333   ((AliTRDdigitizer &) d).fDiffusionL         = fDiffusionL;
 334   ((AliTRDdigitizer &) d).fElAttachOn         = fElAttachOn;
 335   ((AliTRDdigitizer &) d).fElAttachProp       = fElAttachProp;
 336   ((AliTRDdigitizer &) d).fExBOn              = fExBOn;
 337   ((AliTRDdigitizer &) d).fOmegaTau           = fOmegaTau;
 338   ((AliTRDdigitizer &) d).fLorentzFactor      = fLorentzFactor;
 339   ((AliTRDdigitizer &) d).fDriftVelocity      = fDriftVelocity;
 340   ((AliTRDdigitizer &) d).fPadCoupling        = fPadCoupling;
 341   ((AliTRDdigitizer &) d).fTimeCoupling       = fTimeCoupling;
 342   ((AliTRDdigitizer &) d).fTimeBinWidth       = fTimeBinWidth;
 343   ((AliTRDdigitizer &) d).fField              = fField;
 344   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFOn              = fPRFOn;
 345   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFOn              = fTRFOn;
 346
 347   ((AliTRDdigitizer &) d).fCompress           = fCompress;
 348   ((AliTRDdigitizer &) d).fVerbose            = fVerbose;
 349   ((AliTRDdigitizer &) d).fSDigits            = fSDigits;
 350   ((AliTRDdigitizer &) d).fSDigitsScale       = fSDigitsScale;
 351
 352   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFbin             = fPRFbin;
 353   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFlo              = fPRFlo;
 354   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFhi              = fPRFhi;
 355   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFwid             = fPRFwid;
 356   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFpad             = fPRFpad;
 357   if (((AliTRDdigitizer &) d).fPRFsmp) delete ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFsmp;
 358   ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFsmp = new Float_t[fPRFbin];
 359   for (iBin = 0; iBin < fPRFbin; iBin++) {
 360     ((AliTRDdigitizer &) d).fPRFsmp[iBin] = fPRFsmp[iBin];
 361   }
 362   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFbin             = fTRFbin;
 363   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFlo              = fTRFlo;
 364   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFhi              = fTRFhi;
 365   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFwid             = fTRFwid;
 366   if (((AliTRDdigitizer &) d).fTRFsmp) delete ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFsmp;
 367   ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFsmp = new Float_t[fTRFbin];
 368   for (iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 369     ((AliTRDdigitizer &) d).fTRFsmp[iBin] = fTRFsmp[iBin];
 370   }
 371
 372 }
 373
 374 //_____________________________________________________________________________
 375 Int_t AliTRDdigitizer::Diffusion(Float_t driftlength, Float_t *xyz)
 376 {
 377   //
 378   // Applies the diffusion smearing to the position of a single electron
 379   //
 380
 381   Float_t driftSqrt = TMath::Sqrt(driftlength);
 382   Float_t sigmaT = driftSqrt * fDiffusionT;
 383   Float_t sigmaL = driftSqrt * fDiffusionL;
 384   xyz[0] = gRandom->Gaus(xyz[0], sigmaL * fLorentzFactor);
 385   xyz[1] = gRandom->Gaus(xyz[1], sigmaT * fLorentzFactor);
 386   xyz[2] = gRandom->Gaus(xyz[2], sigmaT);
 387
 388   return 1;
 389
 390 }
 391
 392 //_____________________________________________________________________________
 393 Int_t AliTRDdigitizer::ExB(Float_t driftlength, Float_t *xyz)
 394 {
 395   //
 396   // Applies E x B effects to the position of a single electron
 397   //
 398
 399   xyz[0] = xyz[0];
 400   xyz[1] = xyz[1] + fOmegaTau * driftlength;
 401   xyz[2] = xyz[2];
 402
 403   return 1;
 404
 405 }
 406
 407 //_____________________________________________________________________________
 408 Int_t AliTRDdigitizer::PadResponse(Float_t signal, Float_t dist, Float_t *pad)
 409 {
 410   //
 411   // Applies the pad response
 412   //
 413
 414   Int_t iBin =  ((Int_t) (( - dist - fPRFlo) / fPRFwid));
 415
 416   Int_t iBin0 = iBin - fPRFpad;
 417   Int_t iBin1 = iBin;
 418   Int_t iBin2 = iBin + fPRFpad;
 419
 420   if ((iBin0 >= 0) && (iBin2 < fPRFbin)) {
 421
 422     pad[0] = signal * fPRFsmp[iBin0];
 423     pad[1] = signal * fPRFsmp[iBin1];
 424     pad[2] = signal * fPRFsmp[iBin2];
 425
 426     return 1;
 427
 428   }
 429   else {
 430
 431     return 0;
 432
 433   }
 434
 435 }
 436
 437 //_____________________________________________________________________________
 438 Float_t AliTRDdigitizer::TimeResponse(Float_t time)
 439 {
 440   //
 441   // Applies the preamp shaper time response
 442   //
 443
 444   Int_t iBin = ((Int_t) ((time - fTRFlo) / fTRFwid));
 445   if ((iBin >= 0) && (iBin < fTRFbin)) {
 446     return fTRFsmp[iBin];
 447   }
 448   else {
 449     return 0.0;
 450   }
 451
 452 }
 453
 454 //_____________________________________________________________________________
 455 void AliTRDdigitizer::Init()
 456 {
 457   //
 458   // Initializes the digitization procedure with standard values
 459   //
 460
 461   // The default parameter for the digitization
 462   fGasGain        = 2800.;
 463   fChipGain       = 6.1;
 464   fNoise          = 1000.;
 465   fADCoutRange    = 1023.;          // 10-bit ADC
 466   fADCinRange     = 1000.;          // 1V input range
 467   fADCthreshold   = 1;
 468
 469   // For the summable digits
 470   fSDigitsScale   = 100.;
 471
 472   // The drift velocity (cm / mus)
 473   fDriftVelocity  = 1.5;
 474
 475   // Diffusion on
 476   fDiffusionOn    = 1;
 477
 478   // E x B effects
 479   fExBOn          = 0;
 480
 481   // Propability for electron attachment
 482   fElAttachOn     = 0;
 483   fElAttachProp   = 0.0;
 484
 485   // The pad response function
 486   fPRFOn          =  1;
 487
 488   // The time response function
 489   fTRFOn          =  1;
 490
 491   // The pad coupling factor (same number as for the TPC)
 492   fPadCoupling    = 0.5;
 493
 494   // The time coupling factor (same number as for the TPC)
 495   fTimeCoupling   = 0.4;
 496
 497 }
 498
 499 //_____________________________________________________________________________
 500 void AliTRDdigitizer::ReInit()
 501 {
 502   //
 503   // Reinitializes the digitization procedure after a change in the parameter
 504   //
 505
 506   if (!fGeo) {
 507     printf("AliTRDdigitizer::ReInit -- ");
 508     printf("No geometry defined. Run InitDetector() first\n");
 509     exit(1);
 510   }
 511
 512   // Calculate the time bin width in ns
 513   fTimeBinWidth   = fGeo->GetTimeBinSize() / fDriftVelocity * 1000.0;
 514
 515   // The range and the binwidth for the sampled TRF
 516   fTRFbin = 100;
 517   // Start 0.2 mus before the signal
 518   fTRFlo  = -0.2 * fDriftVelocity;
 519   // End the maximum driftlength after the signal
 520   fTRFhi  = AliTRDgeometry::DrThick()
 521           + fGeo->GetTimeAfter() * fGeo->GetTimeBinSize();
 522   fTRFwid = (fTRFhi - fTRFlo) / ((Float_t) fTRFbin);
 523
 524   // Transverse and longitudinal diffusion coefficients (Xe/CO2)
 525   fDiffusionT     = GetDiffusionT(fDriftVelocity,fField);
 526   fDiffusionL     = GetDiffusionL(fDriftVelocity,fField);
 527
 528   // omega * tau.= tan(Lorentz-angle)
 529   fOmegaTau       = GetOmegaTau(fDriftVelocity,fField);
 530
 531   // The Lorentz factor
 532   if (fExBOn) {
 533     fLorentzFactor = 1.0 / (1.0 + fOmegaTau*fOmegaTau);
 534   }
 535   else {
 536     fLorentzFactor = 1.0;
 537   }
 538
 539 }
 540
 541 //_____________________________________________________________________________
 542 void AliTRDdigitizer::SampleTRF()
 543 {
 544   //
 545   // Samples the time response function
 546   // It is defined according to Vasiles simulation of the preamp shaper
 547   // output and includes the effect of the ion tail (based on Tariqs
 548   // Garfield simulation) and a shaping time of 125 ns FWHM
 549   //
 550
 551   Int_t   ipos1;
 552   Int_t   ipos2;
 553   Float_t diff;
 554
 555   const Int_t kNpasa = 200;
 556   Float_t time[kNpasa]   = {  -0.280000, -0.270000, -0.260000, -0.250000
 557                             , -0.240000, -0.230000, -0.220000, -0.210000
 558                             , -0.200000, -0.190000, -0.180000, -0.170000
 559                             , -0.160000, -0.150000, -0.140000, -0.130000
 560                             , -0.120000, -0.110000, -0.100000, -0.090000
 561                             , -0.080000, -0.070000, -0.060000, -0.050000
 562                             , -0.040000, -0.030000, -0.020000, -0.010000
 563                             , -0.000000,  0.010000,  0.020000,  0.030000
 564                             ,  0.040000,  0.050000,  0.060000,  0.070000
 565                             ,  0.080000,  0.090000,  0.100000,  0.110000
 566                             ,  0.120000,  0.130000,  0.140000,  0.150000
 567                             ,  0.160000,  0.170000,  0.180000,  0.190000
 568                             ,  0.200000,  0.210000,  0.220000,  0.230000
 569                             ,  0.240000,  0.250000,  0.260000,  0.270000
 570                             ,  0.280000,  0.290000,  0.300000,  0.310000
 571                             ,  0.320000,  0.330000,  0.340000,  0.350000
 572                             ,  0.360000,  0.370000,  0.380000,  0.390000
 573                             ,  0.400000,  0.410000,  0.420000,  0.430000
 574                             ,  0.440000,  0.450000,  0.460000,  0.470000
 575                             ,  0.480000,  0.490000,  0.500000,  0.510000
 576                             ,  0.520000,  0.530000,  0.540000,  0.550000
 577                             ,  0.560000,  0.570000,  0.580000,  0.590000
 578                             ,  0.600000,  0.610000,  0.620000,  0.630000
 579                             ,  0.640000,  0.650000,  0.660000,  0.670000
 580                             ,  0.680000,  0.690000,  0.700000,  0.710000
 581                             ,  0.720000,  0.730000,  0.740000,  0.750000
 582                             ,  0.760000,  0.770000,  0.780000,  0.790000
 583                             ,  0.800000,  0.810000,  0.820000,  0.830000
 584                             ,  0.840000,  0.850000,  0.860000,  0.870000
 585                             ,  0.880000,  0.890000,  0.900000,  0.910000
 586                             ,  0.920000,  0.930000,  0.940000,  0.950000
 587                             ,  0.960000,  0.970000,  0.980000,  0.990000
 588                             ,  1.000000,  1.010000,  1.020000,  1.030000
 589                             ,  1.040000,  1.050000,  1.060000,  1.070000
 590                             ,  1.080000,  1.090000,  1.100000,  1.110000
 591                             ,  1.120000,  1.130000,  1.140000,  1.150000
 592                             ,  1.160000,  1.170000,  1.180000,  1.190000
 593                             ,  1.200000,  1.210000,  1.220000,  1.230000
 594                             ,  1.240000,  1.250000,  1.260000,  1.270000
 595                             ,  1.280000,  1.290000,  1.300000,  1.310000
 596                             ,  1.320000,  1.330000,  1.340000,  1.350000
 597                             ,  1.360000,  1.370000,  1.380000,  1.390000
 598                             ,  1.400000,  1.410000,  1.420000,  1.430000
 599                             ,  1.440000,  1.450000,  1.460000,  1.470000
 600                             ,  1.480000,  1.490000,  1.500000,  1.510000
 601                             ,  1.520000,  1.530000,  1.540000,  1.550000
 602                             ,  1.560000,  1.570000,  1.580000,  1.590000
 603                             ,  1.600000,  1.610000,  1.620000,  1.630000
 604                             ,  1.640000,  1.650000,  1.660000,  1.670000
 605                             ,  1.680000,  1.690000,  1.700000,  1.710000 };
 606
 607   Float_t signal[kNpasa] = {   0.000000,  0.000000,  0.000000,  0.000000
 608                             ,  0.000000,  0.000000,  0.000000,  0.000000
 609                             ,  0.000000,  0.000000,  0.000000,  0.000000
 610                             ,  0.000000,  0.000000,  0.000000,  0.000098
 611                             ,  0.003071,  0.020056,  0.066053,  0.148346
 612                             ,  0.263120,  0.398496,  0.540226,  0.674436
 613                             ,  0.790977,  0.883083,  0.947744,  0.985714
 614                             ,  0.999248,  0.992105,  0.967669,  0.930827
 615                             ,  0.884586,  0.833083,  0.778571,  0.723684
 616                             ,  0.669173,  0.617293,  0.567669,  0.521805
 617                             ,  0.479699,  0.440977,  0.405639,  0.373985
 618                             ,  0.345526,  0.320038,  0.297256,  0.276917
 619                             ,  0.258797,  0.242632,  0.228195,  0.215301
 620                             ,  0.203759,  0.193383,  0.184023,  0.175564
 621                             ,  0.167895,  0.160940,  0.154549,  0.148722
 622                             ,  0.143308,  0.138346,  0.133722,  0.129398
 623                             ,  0.125376,  0.121617,  0.118045,  0.114699
 624                             ,  0.111541,  0.108571,  0.105714,  0.103008
 625                             ,  0.100414,  0.097970,  0.095602,  0.093346
 626                             ,  0.091165,  0.089060,  0.087068,  0.085150
 627                             ,  0.083308,  0.081541,  0.079812,  0.078158
 628                             ,  0.076541,  0.075000,  0.073496,  0.072068
 629                             ,  0.070677,  0.069286,  0.068008,  0.066729
 630                             ,  0.065489,  0.064286,  0.063120,  0.061992
 631                             ,  0.060902,  0.059850,  0.058797,  0.057820
 632                             ,  0.056842,  0.055902,  0.054962,  0.054060
 633                             ,  0.053158,  0.052293,  0.051466,  0.050639
 634                             ,  0.049850,  0.049060,  0.048308,  0.047556
 635                             ,  0.046842,  0.046128,  0.045451,  0.044774
 636                             ,  0.044098,  0.043459,  0.042820,  0.042218
 637                             ,  0.041617,  0.041015,  0.040451,  0.039887
 638                             ,  0.039323,  0.038797,  0.038271,  0.037744
 639                             ,  0.037237,  0.036744,  0.036259,  0.035786
 640                             ,  0.035323,  0.034872,  0.034429,  0.033996
 641                             ,  0.033575,  0.033162,  0.032756,  0.032361
 642                             ,  0.031974,  0.031594,  0.031222,  0.030857
 643                             ,  0.030496,  0.030143,  0.029793,  0.029451
 644                             ,  0.029109,  0.028774,  0.028444,  0.028113
 645                             ,  0.027793,  0.027477,  0.027165,  0.026861
 646                             ,  0.026564,  0.026271,  0.025981,  0.025699
 647                             ,  0.025421,  0.025147,  0.024880,  0.024613
 648                             ,  0.024353,  0.024094,  0.023842,  0.023590
 649                             ,  0.023346,  0.023102,  0.022865,  0.022628
 650                             ,  0.022398,  0.022173,  0.021951,  0.021733
 651                             ,  0.021519,  0.021308,  0.021098,  0.020891
 652                             ,  0.020688,  0.020485,  0.020286,  0.020090
 653                             ,  0.019895,  0.019707,  0.019519,  0.019335
 654                             ,  0.019150,  0.018974,  0.018797,  0.018624
 655                             ,  0.018451,  0.018282,  0.018113,  0.017947
 656                             ,  0.017782,  0.017617,  0.017455,  0.017297 };
 657
 658   if (fTRFsmp) delete fTRFsmp;
 659   fTRFsmp = new Float_t[fTRFbin];
 660
 661   Float_t loTRF    = TMath::Max(fTRFlo / fDriftVelocity,time[0]);
 662   Float_t hiTRF    = TMath::Min(fTRFhi / fDriftVelocity,time[kNpasa-1]);
 663   Float_t binWidth = (hiTRF - loTRF) / ((Float_t) fTRFbin);
 664
 665   // Take the linear interpolation
 666   for (Int_t iBin = 0; iBin < fTRFbin; iBin++) {
 667
 668     Float_t bin = (((Float_t) iBin) + 0.5) * binWidth + loTRF;
 669     ipos1 = ipos2 = 0;
 670     diff  = 0;
 671     do {
 672       diff = bin - time[ipos2++];
 673     } while (diff > 0);
 674     ipos2--;
 675     if (ipos2 > kNpasa) ipos2 = kNpasa - 1;
 676     ipos1 = ipos2 - 1;
 677
 678     fTRFsmp[iBin] = signal[ipos2]
 679                   + diff * (signal[ipos2] - signal[ipos1])
 680                          / (  time[ipos2] -   time[ipos1]);
 681
 682   }
 683
 684 }
 685
 686 //_____________________________________________________________________________
 687 void AliTRDdigitizer::SamplePRF()
 688 {
 689   //
 690   // Samples the pad response function
 691   //
 692
 693   const Int_t kPRFbin = 61;
 694   Float_t prf[kPRFbin] = { 0.002340, 0.003380, 0.004900, 0.007080, 0.010220
 695                          , 0.014740, 0.021160, 0.030230, 0.042800, 0.059830
 696                          , 0.082030, 0.109700, 0.142550, 0.179840, 0.220610
 697                          , 0.263980, 0.309180, 0.355610, 0.402790, 0.450350
 698                          , 0.497930, 0.545190, 0.591740, 0.637100, 0.680610
 699                          , 0.721430, 0.758400, 0.790090, 0.814720, 0.830480
 700                          , 0.835930, 0.830480, 0.814710, 0.790070, 0.758390
 701                          , 0.721410, 0.680590, 0.637080, 0.591730, 0.545180
 702                          , 0.497920, 0.450340, 0.402790, 0.355610, 0.309190
 703                          , 0.263990, 0.220630, 0.179850, 0.142570, 0.109720
 704                          , 0.082040, 0.059830, 0.042820, 0.030230, 0.021170
 705                          , 0.014740, 0.010230, 0.007080, 0.004900, 0.003380
 706                          , 0.002340 };
 707
 708   fPRFlo  = -1.5;
 709   fPRFhi  =  1.5;
 710   fPRFbin = kPRFbin;
 711   fPRFwid = (fPRFhi - fPRFlo) / ((Float_t) fPRFbin);
 712   fPRFpad = ((Int_t) (1.0 / fPRFwid));
 713
 714   if (fPRFsmp) delete fPRFsmp;
 715   fPRFsmp = new Float_t[fPRFbin];
 716   for (Int_t iBin = 0; iBin < fPRFbin; iBin++) {
 717     fPRFsmp[iBin] = prf[iBin];
 718   }
 719
 720 }
 721
 722 //_____________________________________________________________________________
 723 Bool_t AliTRDdigitizer::Open(const Char_t *name, Int_t nEvent)
 724 {
 725   //
 726   // Opens a ROOT-file with TRD-hits and reads in the hit-tree
 727   //
 728
 729   // Connect the AliRoot file containing Geometry, Kine, and Hits
 730   fInputFile = (TFile*) gROOT->GetListOfFiles()->FindObject(name);
 731   if (!fInputFile) {
 732     if (fVerbose > 0) {
 733       printf("AliTRDdigitizer::Open -- ");
 734       printf("Open the AliROOT-file %s.\n",name);
 735     }
 736     fInputFile = new TFile(name,"UPDATE");
 737   }
 738   else {
 739     if (fVerbose > 0) {
 740       printf("AliTRDdigitizer::Open -- ");
 741       printf("%s is already open.\n",name);
 742     }
 743   }
 744
 745   gAlice = (AliRun*) fInputFile->Get("gAlice");
 746   if (gAlice) {
 747     if (fVerbose > 0) {
 748       printf("AliTRDdigitizer::Open -- ");
 749       printf("AliRun object found on file.\n");
 750     }
 751   }
 752   else {
 753     printf("AliTRDdigitizer::Open -- ");
 754     printf("Could not find AliRun object.\n");
 755     return kFALSE;
 756   }
 757
 758   fEvent = nEvent;
 759
 760   // Import the Trees for the event nEvent in the file
 761   Int_t nparticles = gAlice->GetEvent(fEvent);
 762   if (nparticles <= 0) {
 763     printf("AliTRDdigitizer::Open -- ");
 764     printf("No entries in the trees for event %d.\n",fEvent);
 765     return kFALSE;
 766   }
 767
 768   if (InitDetector()) {
 769     return MakeBranch();
 770   }
 771   else {
 772     return kFALSE;
 773   }
 774
 775 }
 776
 777 //_____________________________________________________________________________
 778 Bool_t AliTRDdigitizer::InitDetector()
 779 {
 780   //
 781   // Sets the pointer to the TRD detector and the geometry
 782   //
 783
 784   // Get the pointer to the detector class and check for version 1
 785   fTRD = (AliTRD*) gAlice->GetDetector("TRD");
 786   if (fTRD->IsVersion() != 1) {
 787     printf("AliTRDdigitizer::InitDetector -- ");
 788     printf("TRD must be version 1 (slow simulator).\n");
 789     exit(1);
 790   }
 791
 792   // Get the geometry
 793   fGeo = fTRD->GetGeometry();
 794   if (fVerbose > 0) {
 795     printf("AliTRDdigitizer::InitDetector -- ");
 796     printf("Geometry version %d\n",fGeo->IsVersion());
 797   }
 798
 799   // The magnetic field strength in Tesla
 800   fField = 0.2 * gAlice->Field()->Factor();
 801
 802   // Create a digits manager
 803   fDigitsManager = new AliTRDdigitsManager();
 804   fDigitsManager->SetSDigits(fSDigits);
 805   fDigitsManager->CreateArrays();
 806   fDigitsManager->SetEvent(fEvent);
 807   fDigitsManager->SetVerbose(fVerbose);
 808
 809   // The list for the input s-digits manager to be merged
 810   fSDigitsManagerList = new TList();
 811
 812   ReInit();
 813
 814   return kTRUE;
 815
 816 }
 817
 818 //_____________________________________________________________________________
 819 Bool_t AliTRDdigitizer::MakeBranch(const Char_t *file)
 820 {
 821   //
 822   // Create the branches for the digits array
 823   //
 824
 825   return fDigitsManager->MakeBranch(file);
 826
 827 }
 828
 829 //_____________________________________________________________________________
 830 Bool_t AliTRDdigitizer::MakeDigits()
 831 {
 832   //
 833   // Creates digits.
 834   //
 835
 836   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 837   // Parameter
 838   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 839
 840   // Converts number of electrons to fC
 841   const Double_t kEl2fC  = 1.602E-19 * 1.0E15;
 842
 843   ///////////////////////////////////////////////////////////////
 844
 845   // Number of pads included in the pad response
 846   const Int_t kNpad  = 3;
 847
 848   // Number of track dictionary arrays
 849   const Int_t kNDict = AliTRDdigitsManager::kNDict;
 850
 851   // Half the width of the amplification region
 852   const Float_t kAmWidth = AliTRDgeometry::AmThick() / 2.;
 853
 854   Int_t   iRow, iCol, iTime, iPad;
 855   Int_t   iDict  = 0;
 856   Int_t   nBytes = 0;
 857
 858   Int_t   totalSizeDigits = 0;
 859   Int_t   totalSizeDict0  = 0;
 860   Int_t   totalSizeDict1  = 0;
 861   Int_t   totalSizeDict2  = 0;
 862
 863   Int_t   timeTRDbeg = 0;
 864   Int_t   timeTRDend = 1;
 865
 866   Float_t pos[3];
 867   Float_t rot[3];
 868   Float_t xyz[3];
 869   Float_t padSignal[kNpad];
 870   Float_t signalOld[kNpad];
 871
 872   AliTRDdataArrayF *signals = 0;
 873   AliTRDdataArrayI *digits  = 0;
 874   AliTRDdataArrayI *dictionary[kNDict];
 875
 876   // Create a container for the amplitudes
 877   AliTRDsegmentArray *signalsArray
 878                      = new AliTRDsegmentArray("AliTRDdataArrayF",AliTRDgeometry::Ndet());
 879
 880   if (fTRFOn) {
 881     timeTRDbeg = ((Int_t) (-fTRFlo / fGeo->GetTimeBinSize())) - 1;
 882     timeTRDend = ((Int_t) ( fTRFhi / fGeo->GetTimeBinSize())) - 1;
 883     if (fVerbose > 0) {
 884       printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 885       printf("Sample the TRF between -%d and %d\n",timeTRDbeg,timeTRDend);
 886     }
 887   }
 888
 889   Float_t elAttachProp = fElAttachProp / 100.;
 890
 891   // Create the sampled PRF
 892   SamplePRF();
 893
 894   // Create the sampled TRF
 895   SampleTRF();
 896
 897   if (!fGeo) {
 898     printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 899     printf("No geometry defined\n");
 900     return kFALSE;
 901   }
 902
 903   if (fVerbose > 0) {
 904     printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 905     printf("Start creating digits.\n");
 906   }
 907
 908   // Get the pointer to the hit tree
 909   TTree *HitTree = gAlice->TreeH();
 910
 911   // Get the number of entries in the hit tree
 912   // (Number of primary particles creating a hit somewhere)
 913   Int_t nTrack = (Int_t) HitTree->GetEntries();
 914   if (fVerbose > 0) {
 915     printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 916     printf("Found %d primary particles\n",nTrack);
 917   }
 918
 919   Int_t detectorOld = -1;
 920   Int_t countHits   =  0;
 921
 922   // Loop through all entries in the tree
 923   for (Int_t iTrack = 0; iTrack < nTrack; iTrack++) {
 924
 925     gAlice->ResetHits();
 926     nBytes += HitTree->GetEvent(iTrack);
 927
 928     // Get the number of hits in the TRD created by this particle
 929     Int_t nHit = fTRD->Hits()->GetEntriesFast();
 930     if (fVerbose > 0) {
 931       printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 932       printf("Found %d hits for primary particle %d\n",nHit,iTrack);
 933     }
 934
 935     // Loop through the TRD hits
 936     for (Int_t iHit = 0; iHit < nHit; iHit++) {
 937
 938       countHits++;
 939
 940       AliTRDhit *hit = (AliTRDhit *) fTRD->Hits()->UncheckedAt(iHit);
 941               pos[0]   = hit->X();
 942               pos[1]   = hit->Y();
 943               pos[2]   = hit->Z();
 944       Float_t q        = hit->GetCharge();
 945       Int_t   track    = hit->Track();
 946       Int_t   detector = hit->GetDetector();
 947       Int_t   plane    = fGeo->GetPlane(detector);
 948       Int_t   sector   = fGeo->GetSector(detector);
 949       Int_t   chamber  = fGeo->GetChamber(detector);
 950
 951       if (!(CheckDetector(plane,chamber,sector))) continue;
 952
 953       Int_t   nRowMax     = fGeo->GetRowMax(plane,chamber,sector);
 954       Int_t   nColMax     = fGeo->GetColMax(plane);
 955       Int_t   nTimeMax    = fGeo->GetTimeMax();
 956       Int_t   nTimeBefore = fGeo->GetTimeBefore();
 957       Int_t   nTimeAfter  = fGeo->GetTimeAfter();
 958       Int_t   nTimeTotal  = fGeo->GetTimeTotal();
 959       Float_t row0        = fGeo->GetRow0(plane,chamber,sector);
 960       Float_t col0        = fGeo->GetCol0(plane);
 961       Float_t time0       = fGeo->GetTime0(plane);
 962       Float_t rowPadSize  = fGeo->GetRowPadSize(plane,chamber,sector);
 963       Float_t colPadSize  = fGeo->GetColPadSize(plane);
 964       Float_t timeBinSize = fGeo->GetTimeBinSize();
 965       Float_t divideRow   = 1.0 / rowPadSize;
 966       Float_t divideCol   = 1.0 / colPadSize;
 967       Float_t divideTime  = 1.0 / timeBinSize;
 968
 969       if (fVerbose > 1) {
 970         printf("Analyze hit no. %d ",iHit);
 971         printf("-----------------------------------------------------------\n");
 972         hit->Dump();
 973         printf("plane = %d, sector = %d, chamber = %d\n"
 974               ,plane,sector,chamber);
 975         printf("nRowMax = %d, nColMax = %d, nTimeMax = %d\n"
 976               ,nRowMax,nColMax,nTimeMax);
 977         printf("nTimeBefore = %d, nTimeAfter = %d, nTimeTotal = %d\n"
 978               ,nTimeBefore,nTimeAfter,nTimeTotal);
 979         printf("row0 = %f, col0 = %f, time0 = %f\n"
 980               ,row0,col0,time0);
 981         printf("rowPadSize = %f, colPadSize = %f, timeBinSize = %f\n"
 982                ,rowPadSize,colPadSize,timeBinSize);
 983       }
 984
 985       // Don't analyze test hits
 986       if (hit->FromTest()) continue;
 987
 988       if (detector != detectorOld) {
 989
 990         if (fVerbose > 1) {
 991           printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 992           printf("Get new container. New det = %d, Old det = %d\n"
 993                 ,detector,detectorOld);
 994         }
 995         // Compress the old one if enabled
 996         if ((fCompress) && (detectorOld > -1)) {
 997           if (fVerbose > 1) {
 998             printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
 999             printf("Compress the old container ...");
1000           }
1001           signals->Compress(1,0);
1002           for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1003             dictionary[iDict]->Compress(1,0);
1004           }
1005           if (fVerbose > 1) printf("done\n");
1006         }
1007         // Get the new container
1008         signals = (AliTRDdataArrayF *) signalsArray->At(detector);
1009         if (signals->GetNtime() == 0) {
1010           // Allocate a new one if not yet existing
1011           if (fVerbose > 1) {
1012             printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1013             printf("Allocate a new container ... ");
1014           }
1015           signals->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1016         }
1017         else {
1018           // Expand an existing one
1019           if (fCompress) {
1020             if (fVerbose > 1) {
1021               printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1022               printf("Expand an existing container ... ");
1023             }
1024             signals->Expand();
1025           }
1026         }
1027         // The same for the dictionary
1028         for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1029           dictionary[iDict] = fDigitsManager->GetDictionary(detector,iDict);
1030           if (dictionary[iDict]->GetNtime() == 0) {
1031             dictionary[iDict]->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1032           }
1033           else {
1034             if (fCompress) dictionary[iDict]->Expand();
1035           }
1036         }
1037         if (fVerbose > 1) printf("done\n");
1038         detectorOld = detector;
1039       }
1040
1041       // Rotate the sectors on top of each other
1042       fGeo->Rotate(detector,pos,rot);
1043
1044       // The driftlength. It is negative if the hit is in the
1045       // amplification region.
1046       Float_t driftlength = time0 - rot[0];
1047
1048       // Take also the drift in the amplification region into account
1049       // The drift length is at the moment still the same, regardless of
1050       // the position relativ to the wire. This non-isochronity needs still
1051       // to be implemented.
1052       Float_t driftlengthL = TMath::Abs(driftlength + kAmWidth);
1053       if (fExBOn) driftlengthL /= TMath::Sqrt(fLorentzFactor);
1054
1055       // Loop over all electrons of this hit
1056       // TR photons produce hits with negative charge
1057       Int_t nEl = ((Int_t) TMath::Abs(q));
1058       for (Int_t iEl = 0; iEl < nEl; iEl++) {
1059
1060         xyz[0] = rot[0];
1061         xyz[1] = rot[1];
1062         xyz[2] = rot[2];
1063
1064         // Electron attachment
1065         if (fElAttachOn) {
1066           if (gRandom->Rndm() < (driftlengthL * elAttachProp))
1067             continue;
1068         }
1069
1070         // Apply the diffusion smearing
1071         if (fDiffusionOn) {
1072           if (!(Diffusion(driftlengthL,xyz))) continue;
1073         }
1074
1075         // Apply E x B effects (depends on drift direction)
1076         if (fExBOn) {
1077           if (!(ExB(driftlength+kAmWidth,xyz))) continue;
1078         }
1079
1080         // The electron position after diffusion and ExB in pad coordinates
1081         // The pad row (z-direction)
1082         Int_t  rowE = ((Int_t) ((xyz[2] -  row0) * divideRow));
1083         if ((rowE < 0) || (rowE >= nRowMax)) continue;
1084
1085         // The pad column (rphi-direction)
1086         Int_t  colE = ((Int_t) ((xyz[1] -  col0) * divideCol));
1087         if ((colE < 0) || (colE >= nColMax)) continue;
1088
1089         // The time bin (negative for hits in the amplification region)
1090         // In the amplification region the electrons drift from both sides
1091         // to the middle (anode wire plane)
1092         Float_t timeDist   = time0 - xyz[0];
1093         Float_t timeOffset = 0;
1094         Int_t   timeE      = 0;
1095         if (timeDist > 0) {
1096           // The time bin
1097           timeE      = ((Int_t) (timeDist * divideTime));
1098           // The distance of the position to the middle of the timebin
1099           timeOffset = ((((Float_t) timeE) + 0.5) * timeBinSize) - timeDist;
1100         }
1101         else {
1102           // Difference between half of the amplification gap width and
1103           // the distance to the anode wire
1104           Float_t anodeDist = kAmWidth - TMath::Abs(timeDist + kAmWidth);
1105           // The time bin
1106           timeE      = -1 * (((Int_t ) (anodeDist * divideTime)) + 1);
1107           // The distance of the position to the middle of the timebin
1108           timeOffset = ((((Float_t) timeE) + 0.5) * timeBinSize) + anodeDist;
1109         }
1110
1111         // Apply the gas gain including fluctuations
1112         Float_t ggRndm = 0.0;
1113         do {
1114           ggRndm = gRandom->Rndm();
1115         } while (ggRndm <= 0);
1116         Int_t signal = (Int_t) (-fGasGain * TMath::Log(ggRndm));
1117
1118         // Apply the pad response
1119         if (fPRFOn) {
1120           // The distance of the electron to the center of the pad
1121           // in units of pad width
1122           Float_t dist = (xyz[1] - col0 - (colE + 0.5) * colPadSize)
1123                        * divideCol;
1124           if (!(PadResponse(signal,dist,padSignal))) continue;
1125         }
1126         else {
1127           padSignal[0] = 0.0;
1128           padSignal[1] = signal;
1129           padSignal[2] = 0.0;
1130         }
1131
1132         // Sample the time response inside the drift region
1133         // + additional time bins before and after.
1134         // The sampling is done always in the middle of the time bin
1135         for (Int_t iTimeBin = TMath::Max(timeE-timeTRDbeg,        -nTimeBefore)
1136                   ;iTimeBin < TMath::Min(timeE+timeTRDend,nTimeMax+nTimeAfter )
1137                   ;iTimeBin++) {
1138
1139           // Apply the time response
1140           Float_t timeResponse = 1.0;
1141           if (fTRFOn) {
1142             Float_t time = (iTimeBin - timeE) * timeBinSize + timeOffset;
1143             timeResponse = TimeResponse(time);
1144           }
1145
1146           signalOld[0] = 0.0;
1147           signalOld[1] = 0.0;
1148           signalOld[2] = 0.0;
1149
1150           for (iPad = 0; iPad < kNpad; iPad++) {
1151
1152             Int_t colPos = colE + iPad - 1;
1153             if (colPos <        0) continue;
1154             if (colPos >= nColMax) break;
1155
1156             // Add the signals
1157             // Note: The time bin number is shifted by nTimeBefore to avoid negative
1158             // time bins. This has to be subtracted later.
1159             Int_t iCurrentTimeBin = iTimeBin + nTimeBefore;
1160             signalOld[iPad]  = signals->GetDataUnchecked(rowE,colPos,iCurrentTimeBin);
1161             signalOld[iPad] += padSignal[iPad] * timeResponse;
1162             signals->SetDataUnchecked(rowE,colPos,iCurrentTimeBin,signalOld[iPad]);
1163
1164             // Store the track index in the dictionary
1165             // Note: We store index+1 in order to allow the array to be compressed
1166             if (signalOld[iPad] > 0) {
1167               for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1168                 Int_t oldTrack = dictionary[iDict]->GetDataUnchecked(rowE
1169                                                                     ,colPos
1170                                                                     ,iCurrentTimeBin);
1171                 if (oldTrack == track+1) break;
1172                 if (oldTrack ==       0) {
1173                   dictionary[iDict]->SetDataUnchecked(rowE,colPos,iCurrentTimeBin,track+1);
1174                   break;
1175                 }
1176               }
1177             }
1178
1179           }
1180
1181         }
1182
1183       }
1184
1185     }
1186
1187   } // All hits finished
1188
1189   if (fVerbose > 0) {
1190     printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1191     printf("Finished analyzing %d hits\n",countHits);
1192   }
1193
1194   // The total conversion factor
1195   Float_t convert = kEl2fC * fPadCoupling * fTimeCoupling * fChipGain;
1196
1197   // Loop through all chambers to finalize the digits
1198   for (Int_t iDet = 0; iDet < AliTRDgeometry::Ndet(); iDet++) {
1199
1200     Int_t plane       = fGeo->GetPlane(iDet);
1201     Int_t sector      = fGeo->GetSector(iDet);
1202     Int_t chamber     = fGeo->GetChamber(iDet);
1203     Int_t nRowMax     = fGeo->GetRowMax(plane,chamber,sector);
1204     Int_t nColMax     = fGeo->GetColMax(plane);
1205     Int_t nTimeMax    = fGeo->GetTimeMax();
1206     Int_t nTimeTotal  = fGeo->GetTimeTotal();
1207
1208     if (fVerbose > 0) {
1209       printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1210       printf("Digitization for chamber %d\n",iDet);
1211     }
1212
1213     // Add a container for the digits of this detector
1214     digits = fDigitsManager->GetDigits(iDet);
1215     // Allocate memory space for the digits buffer
1216     digits->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1217
1218     // Get the signal container
1219     signals = (AliTRDdataArrayF *) signalsArray->At(iDet);
1220     if (signals->GetNtime() == 0) {
1221       // Create missing containers
1222       signals->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1223     }
1224     else {
1225       // Expand the container if neccessary
1226       if (fCompress) signals->Expand();
1227     }
1228     // Create the missing dictionary containers
1229     for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1230       dictionary[iDict] = fDigitsManager->GetDictionary(iDet,iDict);
1231       if (dictionary[iDict]->GetNtime() == 0) {
1232         dictionary[iDict]->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1233       }
1234     }
1235
1236     Int_t nDigits = 0;
1237
1238     // Don't create noise in detectors that are switched off
1239     if (CheckDetector(plane,chamber,sector)) {
1240
1241       // Create the digits for this chamber
1242       for (iRow  = 0; iRow  <  nRowMax;   iRow++ ) {
1243         for (iCol  = 0; iCol  <  nColMax;   iCol++ ) {
1244           for (iTime = 0; iTime < nTimeTotal; iTime++) {
1245
1246             // Create summable digits
1247             if (fSDigits) {
1248
1249               Float_t signalAmp = signals->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1250               signalAmp *= fSDigitsScale;
1251               signalAmp  = TMath::Min(signalAmp,1.0e9);
1252               Int_t adc  = (Int_t) signalAmp;
1253               nDigits++;
1254               digits->SetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime,adc);
1255
1256             }
1257             // Create normal digits
1258             else {
1259
1260               Float_t signalAmp = signals->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1261
1262               // Add the noise
1263               signalAmp  = TMath::Max((Double_t) gRandom->Gaus(signalAmp,fNoise),0.0);
1264               // Convert to mV
1265               signalAmp *= convert;
1266               // Convert to ADC counts. Set the overflow-bit fADCoutRange if the
1267               // signal is larger than fADCinRange
1268               Int_t adc  = 0;
1269               if (signalAmp >= fADCinRange) {
1270                 adc = ((Int_t) fADCoutRange);
1271               }
1272               else {
1273                 adc = ((Int_t) (signalAmp * (fADCoutRange / fADCinRange)));
1274               }
1275
1276               // Store the amplitude of the digit if above threshold
1277               if (adc > fADCthreshold) {
1278                 if (fVerbose > 2) {
1279                   printf("  iRow = %d, iCol = %d, iTime = %d\n"
1280                         ,iRow,iCol,iTime);
1281                   printf("  signal = %f, adc = %d\n",signalAmp,adc);
1282                 }
1283                 nDigits++;
1284                 digits->SetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime,adc);
1285               }
1286
1287             }
1288
1289           }
1290         }
1291       }
1292
1293     }
1294
1295     // Compress the arrays
1296     digits->Compress(1,0);
1297     for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1298       dictionary[iDict]->Compress(1,0);
1299     }
1300
1301     totalSizeDigits += digits->GetSize();
1302     totalSizeDict0  += dictionary[0]->GetSize();
1303     totalSizeDict1  += dictionary[1]->GetSize();
1304     totalSizeDict2  += dictionary[2]->GetSize();
1305
1306     Float_t nPixel = nRowMax * nColMax * nTimeMax;
1307     if (fVerbose > 0) {
1308       printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1309       printf("Found %d digits in detector %d (%3.0f).\n"
1310             ,nDigits,iDet
1311             ,100.0 * ((Float_t) nDigits) / nPixel);
1312     }
1313
1314     if (fCompress) signals->Compress(1,0);
1315
1316   }
1317
1318   if (fVerbose > 0) {
1319     printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1320     printf("Total number of analyzed hits = %d\n",countHits);
1321     printf("AliTRDdigitizer::MakeDigits -- ");
1322     printf("Total digits data size = %d, %d, %d, %d\n",totalSizeDigits
1323                                                       ,totalSizeDict0
1324                                                       ,totalSizeDict1
1325                                                       ,totalSizeDict2);
1326   }
1327
1328   return kTRUE;
1329
1330 }
1331
1332 //_____________________________________________________________________________
1333 void AliTRDdigitizer::AddSDigitsManager(AliTRDdigitsManager *man)
1334 {
1335   //
1336   // Add a digits manager for s-digits to the input list.
1337   //
1338
1339   fSDigitsManagerList->Add(man);
1340
1341 }
1342
1343 //_____________________________________________________________________________
1344 Bool_t AliTRDdigitizer::ConvertSDigits()
1345 {
1346   //
1347   // Converts s-digits to normal digits
1348   //
1349
1350   // Number of track dictionary arrays
1351   const Int_t    kNDict = AliTRDdigitsManager::kNDict;
1352
1353   // Converts number of electrons to fC
1354   const Double_t kEl2fC = 1.602E-19 * 1.0E15;
1355
1356   Int_t iDict = 0;
1357
1358   if (fVerbose > 0) {
1359     this->Dump();
1360   }
1361
1362   Double_t sDigitsScale = 1.0 / GetSDigitsScale();
1363   Double_t noise        = GetNoise();
1364   Double_t padCoupling  = GetPadCoupling();
1365   Double_t timeCoupling = GetTimeCoupling();
1366   Double_t chipGain     = GetChipGain();
1367   Double_t convert      = kEl2fC * padCoupling * timeCoupling * chipGain;;
1368   Double_t adcInRange   = GetADCinRange();
1369   Double_t adcOutRange  = GetADCoutRange();
1370   Int_t    adcThreshold = GetADCthreshold();
1371
1372   AliTRDdataArrayI *digitsIn;
1373   AliTRDdataArrayI *digitsOut;
1374   AliTRDdataArrayI *dictionaryIn[kNDict];
1375   AliTRDdataArrayI *dictionaryOut[kNDict];
1376
1377   // Loop through the detectors
1378   for (Int_t iDet = 0; iDet < AliTRDgeometry::Ndet(); iDet++) {
1379
1380     if (fVerbose > 0) {
1381       printf("AliTRDdigitizer::ConvertSDigits -- ");
1382       printf("Convert detector %d to digits.\n",iDet);
1383     }
1384
1385     Int_t plane      = fGeo->GetPlane(iDet);
1386     Int_t sector     = fGeo->GetSector(iDet);
1387     Int_t chamber    = fGeo->GetChamber(iDet);
1388     Int_t nRowMax    = fGeo->GetRowMax(plane,chamber,sector);
1389     Int_t nColMax    = fGeo->GetColMax(plane);
1390     Int_t nTimeTotal = fGeo->GetTimeTotal();
1391
1392     digitsIn  = fSDigitsManager->GetDigits(iDet);
1393     digitsIn->Expand();
1394     digitsOut = fDigitsManager->GetDigits(iDet);
1395     digitsOut->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1396     for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1397       dictionaryIn[iDict]  = fSDigitsManager->GetDictionary(iDet,iDict);
1398       dictionaryIn[iDict]->Expand();
1399       dictionaryOut[iDict] = fDigitsManager->GetDictionary(iDet,iDict);
1400       dictionaryOut[iDict]->Allocate(nRowMax,nColMax,nTimeTotal);
1401     }
1402
1403     for (Int_t iRow  = 0; iRow  <  nRowMax;   iRow++ ) {
1404       for (Int_t iCol  = 0; iCol  <  nColMax;   iCol++ ) {
1405         for (Int_t iTime = 0; iTime < nTimeTotal; iTime++) {
1406
1407           Double_t signal = (Double_t) digitsIn->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1408           signal *= sDigitsScale;
1409           // Add the noise
1410           signal  = TMath::Max((Double_t) gRandom->Gaus(signal,noise),0.0);
1411           // Convert to mV
1412           signal *= convert;
1413           // Convert to ADC counts. Set the overflow-bit adcOutRange if the
1414           // signal is larger than adcInRange
1415           Int_t adc  = 0;
1416           if (signal >= adcInRange) {
1417             adc = ((Int_t) adcOutRange);
1418           }
1419           else {
1420             adc = ((Int_t) (signal * (adcOutRange / adcInRange)));
1421           }
1422           // Store the amplitude of the digit if above threshold
1423           if (adc > adcThreshold) {
1424             digitsOut->SetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime,adc);
1425           }
1426           // Copy the dictionary
1427           for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1428             Int_t track = dictionaryIn[iDict]->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1429             dictionaryOut[iDict]->SetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime,track);
1430           }
1431
1432         }
1433       }
1434     }
1435
1436     if (fCompress) {
1437       digitsIn->Compress(1,0);
1438       digitsOut->Compress(1,0);
1439       for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1440         dictionaryIn[iDict]->Compress(1,0);
1441         dictionaryOut[iDict]->Compress(1,0);
1442       }
1443     }
1444
1445   }
1446
1447   return kTRUE;
1448
1449 }
1450
1451 //_____________________________________________________________________________
1452 Bool_t AliTRDdigitizer::MergeSDigits()
1453 {
1454   //
1455   // Merges the input s-digits:
1456   //   - The amplitude of the different inputs are summed up.
1457   //   - Of the track IDs from the input dictionaries only one is
1458   //     kept for each input. This works for maximal 3 different merged inputs.
1459   //
1460
1461   // Number of track dictionary arrays
1462   const Int_t kNDict = AliTRDdigitsManager::kNDict;
1463
1464   Int_t iDict = 0;
1465
1466   AliTRDdataArrayI *digitsA;
1467   AliTRDdataArrayI *digitsB;
1468   AliTRDdataArrayI *dictionaryA[kNDict];
1469   AliTRDdataArrayI *dictionaryB[kNDict];
1470
1471   // Get the first s-digits
1472   fSDigitsManager = (AliTRDdigitsManager *) fSDigitsManagerList->First();
1473   if (!fSDigitsManager) return kFALSE;
1474
1475   // Loop through the other sets of s-digits
1476   AliTRDdigitsManager *mergeSDigitsManager;
1477   mergeSDigitsManager = (AliTRDdigitsManager *)
1478                         fSDigitsManagerList->After(fSDigitsManager);
1479
1480   if (fVerbose > 0) {
1481     if (mergeSDigitsManager) {
1482       printf("AliTRDdigitizer::MergeSDigits -- ");
1483       printf("Merge serveral input files.\n");
1484     }
1485     else {
1486       printf("AliTRDdigitizer::MergeSDigits -- ");
1487       printf("Only one input file.\n");
1488     }
1489   }
1490
1491   Int_t iMerge = 0;
1492   while (mergeSDigitsManager) {
1493
1494     iMerge++;
1495
1496     // Loop through the detectors
1497     for (Int_t iDet = 0; iDet < AliTRDgeometry::Ndet(); iDet++) {
1498
1499       Int_t plane      = fGeo->GetPlane(iDet);
1500       Int_t sector     = fGeo->GetSector(iDet);
1501       Int_t chamber    = fGeo->GetChamber(iDet);
1502       Int_t nRowMax    = fGeo->GetRowMax(plane,chamber,sector);
1503       Int_t nColMax    = fGeo->GetColMax(plane);
1504       Int_t nTimeTotal = fGeo->GetTimeTotal();
1505
1506       // Loop through the pixels of one detector and add the signals
1507       digitsA = fSDigitsManager->GetDigits(iDet);
1508       digitsB = mergeSDigitsManager->GetDigits(iDet);
1509       digitsA->Expand();
1510       digitsB->Expand();
1511       for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1512         dictionaryA[iDict] = fSDigitsManager->GetDictionary(iDet,iDict);
1513         dictionaryB[iDict] = mergeSDigitsManager->GetDictionary(iDet,iDict);
1514         dictionaryA[iDict]->Expand();
1515         dictionaryB[iDict]->Expand();
1516       }
1517
1518       if (fVerbose > 0) {
1519         printf("AliTRDdigitizer::MergeSDigits -- ");
1520         printf("Merge detector %d of input no.%d.\n",iDet,iMerge);
1521       }
1522
1523       for (Int_t iRow  = 0; iRow  <  nRowMax;   iRow++ ) {
1524         for (Int_t iCol  = 0; iCol  <  nColMax;   iCol++ ) {
1525           for (Int_t iTime = 0; iTime < nTimeTotal; iTime++) {
1526
1527             // Add the amplitudes of the summable digits
1528             Int_t ampA = digitsA->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1529             Int_t ampB = digitsB->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1530             ampA += ampB;
1531             digitsA->SetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime,ampA);
1532
1533             // Take only one track from each input
1534             Int_t track = dictionaryB[0]->GetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime);
1535             if (iMerge < kNDict) {
1536               dictionaryA[iMerge]->SetDataUnchecked(iRow,iCol,iTime,track);
1537             }
1538
1539           }
1540         }
1541       }
1542
1543       if (fCompress) {
1544         digitsA->Compress(1,0);
1545         digitsB->Compress(1,0);
1546         for (iDict = 0; iDict < kNDict; iDict++) {
1547           dictionaryA[iDict]->Compress(1,0);
1548           dictionaryB[iDict]->Compress(1,0);
1549         }
1550       }
1551
1552     }
1553
1554     // The next set of s-digits
1555     mergeSDigitsManager = (AliTRDdigitsManager *)
1556                           fSDigitsManagerList->After(mergeSDigitsManager);
1557
1558   }
1559
1560   return kTRUE;
1561
1562 }
1563
1564 //_____________________________________________________________________________
1565 Bool_t AliTRDdigitizer::SDigits2Digits()
1566 {
1567   //
1568   // Merges the input s-digits and converts them to normal digits
1569   //
1570
1571   if (!MergeSDigits()) return kFALSE;
1572
1573   return ConvertSDigits();
1574
1575 }
1576
1577 //_____________________________________________________________________________
1578 Bool_t AliTRDdigitizer::CheckDetector(Int_t plane, Int_t chamber, Int_t sector)
1579 {
1580   //
1581   // Checks whether a detector is enabled
1582   //
1583
1584   if ((fTRD->GetSensChamber() >=       0) &&
1585       (fTRD->GetSensChamber() != chamber)) return kFALSE;
1586   if ((fTRD->GetSensPlane()   >=       0) &&
1587       (fTRD->GetSensPlane()   !=   plane)) return kFALSE;
1588   if ( fTRD->GetSensSector()  >=       0) {
1589     Int_t sens1 = fTRD->GetSensSector();
1590     Int_t sens2 = sens1 + fTRD->GetSensSectorRange();
1591     sens2 -= ((Int_t) (sens2 / AliTRDgeometry::Nsect()))
1592            * AliTRDgeometry::Nsect();
1593     if (sens1 < sens2) {
1594       if ((sector < sens1) || (sector >= sens2)) return kFALSE;
1595     }
1596     else {
1597       if ((sector < sens1) && (sector >= sens2)) return kFALSE;
1598     }
1599   }
1600
1601   return kTRUE;
1602
1603 }
1604
1605 //_____________________________________________________________________________
1606 Bool_t AliTRDdigitizer::WriteDigits()
1607 {
1608   //
1609   // Writes out the TRD-digits and the dictionaries
1610   //
1611
1612   // Store the digits and the dictionary in the tree
1613   return fDigitsManager->WriteDigits();
1614
1615 }
1616
1617 //_____________________________________________________________________________
1618 Float_t AliTRDdigitizer::GetDiffusionL(Float_t vd, Float_t b)
1619 {
1620   //
1621   // Returns the longitudinal diffusion coefficient for a given drift
1622   // velocity <vd> and a B-field <b> for Xe/CO2 (15%).
1623   // The values are according to a GARFIELD simulation.
1624   //
1625
1626   const Int_t kNb = 5;
1627   Float_t p0[kNb] = {  0.007440,  0.007493,  0.007513,  0.007672,  0.007831 };
1628   Float_t p1[kNb] = {  0.019252,  0.018912,  0.018636,  0.018012,  0.017343 };
1629   Float_t p2[kNb] = { -0.005042, -0.004926, -0.004867, -0.004650, -0.004424 };
1630   Float_t p3[kNb] = {  0.000195,  0.000189,  0.000195,  0.000182,  0.000169 };
1631
1632   Int_t ib = ((Int_t) (10 * (b - 0.15)));
1633   ib       = TMath::Max(  0,ib);
1634   ib       = TMath::Min(kNb,ib);
1635
1636   Float_t diff = p0[ib]
1637                + p1[ib] * vd
1638                + p2[ib] * vd*vd
1639                + p3[ib] * vd*vd*vd;
1640
1641   return diff;
1642
1643 }
1644
1645 //_____________________________________________________________________________
1646 Float_t AliTRDdigitizer::GetDiffusionT(Float_t vd, Float_t b)
1647 {
1648   //
1649   // Returns the transverse diffusion coefficient for a given drift
1650   // velocity <vd> and a B-field <b> for Xe/CO2 (15%).
1651   // The values are according to a GARFIELD simulation.
1652   //
1653
1654   const Int_t kNb = 5;
1655   Float_t p0[kNb] = {  0.009550,  0.009599,  0.009674,  0.009757,  0.009850 };
1656   Float_t p1[kNb] = {  0.006667,  0.006539,  0.006359,  0.006153,  0.005925 };
1657   Float_t p2[kNb] = { -0.000853, -0.000798, -0.000721, -0.000635, -0.000541 };
1658   Float_t p3[kNb] = {  0.000131,  0.000122,  0.000111,  0.000098,  0.000085 };
1659
1660   Int_t ib = ((Int_t) (10 * (b - 0.15)));
1661   ib       = TMath::Max(  0,ib);
1662   ib       = TMath::Min(kNb,ib);
1663
1664   Float_t diff = p0[ib]
1665                + p1[ib] * vd
1666                + p2[ib] * vd*vd
1667                + p3[ib] * vd*vd*vd;
1668
1669   return diff;
1670
1671 }
1672
1673 //_____________________________________________________________________________
1674 Float_t AliTRDdigitizer::GetOmegaTau(Float_t vd, Float_t b)
1675 {
1676   //
1677   // Returns omega*tau (tan(Lorentz-angle)) for a given drift velocity <vd>
1678   // and a B-field <b> for Xe/CO2 (15%).
1679   // The values are according to a GARFIELD simulation.
1680   //
1681
1682   const Int_t kNb = 5;
1683   Float_t p0[kNb] = {  0.004810,  0.007412,  0.010252,  0.013409,  0.016888 };
1684   Float_t p1[kNb] = {  0.054875,  0.081534,  0.107333,  0.131983,  0.155455 };
1685   Float_t p2[kNb] = { -0.008682, -0.012896, -0.016987, -0.020880, -0.024623 };
1686   Float_t p3[kNb] = {  0.000155,  0.000238,  0.000330,  0.000428,  0.000541 };
1687
1688   Int_t ib = ((Int_t) (10 * (b - 0.15)));
1689   ib       = TMath::Max(  0,ib);
1690   ib       = TMath::Min(kNb,ib);
1691
1692   Float_t alphaL = p0[ib]
1693                  + p1[ib] * vd
1694                  + p2[ib] * vd*vd
1695                  + p3[ib] * vd*vd*vd;
1696
1697   return TMath::Tan(alphaL);
1698
1699 }
1700