TRD/AliTRDgtuParam.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 /* $Id: AliTRDgtuParam.cxx 28397 2008-09-02 09:33:00Z cblume $ */
  17
  18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                        //
  20 //  Parameters for GTU simulation                                         //
  21 //                                                                        //
  22 //  Author: J. Klein (Jochen.Klein@cern.ch)                               //
  23 //                                                                        //
  24 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  25
  26 #include "TROOT.h"
  27 #include "TMath.h"
  28 #include "TMatrix.h"
  29 #include "TDecompLU.h"
  30 #include "TGraphAsymmErrors.h"
  31 #include "TCanvas.h"
  32
  33 #include "AliLog.h"
  34 #include "AliTRDgtuParam.h"
  35 #include "AliTRDgeometry.h"
  36 #include "AliTRDpadPlane.h"
  37
  38 ClassImp(AliTRDgtuParam)
  39
  40 AliTRDgtuParam *AliTRDgtuParam::fgInstance = 0;
  41
  42 // ----- Bin widths (granularity) -----
  43 const Float_t   AliTRDgtuParam::fgkBinWidthY  = 160e-4;
  44 const Float_t   AliTRDgtuParam::fgkBinWidthdY = 140e-4;
  45
  46 // ----- Bit widths (used for internal representation) -----
  47 const Int_t     AliTRDgtuParam::fgkBitWidthY      = 13;
  48 const Int_t     AliTRDgtuParam::fgkBitWidthdY     = 7;
  49 const Int_t     AliTRDgtuParam::fgkBitWidthYProj  = 10;
  50 const Int_t     AliTRDgtuParam::fgkBitExcessY     = 4;
  51 const Int_t     AliTRDgtuParam::fgkBitExcessAlpha = 10;
  52 const Int_t     AliTRDgtuParam::fgkBitExcessYProj = 2;
  53
  54 // ----- Tracking parameters -----
  55 /*
  56 const Int_t AliTRDgtuParam::fgkNZChannels = 3; // No. of z-channels
  57 const Int_t AliTRDgtuParam::fgkNLinks = 12;     // No. of links
  58 const Int_t AliTRDgtuParam::fgkFixLayer = 2;    // which layer is fixed for the generation of the z-channel map
  59 const Int_t AliTRDgtuParam::fgkDeltaY = 39;     // accepted deviation in y_proj, default: 9
  60 const Int_t AliTRDgtuParam::fgkDeltaAlpha = 31; // accepted deviation in alpha, default: 11
  61 const Int_t AliTRDgtuParam::fgkNRefLayers = 3;   // no. of reference layers
  62 */
  63
  64 AliTRDgtuParam::AliTRDgtuParam() :
  65   fVertexSize(20.0),
  66   fCurrTrackletMask(0),
  67   fRefLayers(0x0),
  68   fMagField(0.5),
  69   fGeo(0x0)
  70 {
  71   // default ctor
  72   fGeo = new AliTRDgeometry();
  73   fRefLayers = new Int_t[fgkNRefLayers];
  74   fRefLayers[0] = 3;
  75   fRefLayers[1] = 2;
  76   fRefLayers[2] = 1;
  77   for (Int_t iLayer = 0; iLayer < 6; iLayer++) {
  78     fAki[iLayer] = 0.;
  79     fBki[iLayer] = 0.;
  80     fCki[iLayer] = 0.;
  81   }
  82
  83   GenerateZChannelMap();
  84 }
  85
  86 AliTRDgtuParam::~AliTRDgtuParam()
  87 {
  88   // dtor
  89
  90   delete fGeo;
  91   delete [] fRefLayers;
  92 }
  93
  94 AliTRDgtuParam* AliTRDgtuParam::Instance()
  95 {
  96   // get (or create) the single instance
  97
  98   if (fgInstance == 0)
  99     fgInstance = new AliTRDgtuParam();
 100
 101   return fgInstance;
 102 }
 103
 104 void AliTRDgtuParam::Terminate()
 105 {
 106   // destruct the instance
 107
 108   if (fgInstance != 0) {
 109     delete fgInstance;
 110     fgInstance = 0x0;
 111   }
 112 }
 113
 114 Bool_t AliTRDgtuParam::IsInZChannel(Int_t stack, Int_t layer, Int_t zchannel, Int_t zpos) const
 115 {
 116   return (fZSubChannel[stack][zchannel][layer][zpos] != 0);
 117 }
 118
 119 Int_t AliTRDgtuParam::GetZSubchannel(Int_t stack, Int_t layer, Int_t zchannel, Int_t zpos) const
 120 {
 121   return fZSubChannel[stack][zchannel][layer][zpos];
 122 }
 123
 124 Int_t AliTRDgtuParam::GetRefLayer(Int_t refLayerIdx) const
 125 {
 126   // returns the reference layer indexed by refLayerIdx
 127
 128   if (refLayerIdx >= 0 && refLayerIdx < fgkNRefLayers)
 129     return fRefLayers[refLayerIdx];
 130   else
 131     return -1;
 132 }
 133
 134 Int_t AliTRDgtuParam::GenerateZChannelMap()
 135 {
 136   // generate the z-channel map
 137   // assuming that the tracks come from the vertex
 138   // +/- fVertexSize in z-direction
 139
 140   Int_t iSec = 0; // sector is irrelevant
 141   Bool_t collision = kFALSE;
 142
 143   for (Int_t iStack = 0; iStack < fGeo->Nstack(); iStack++) {
 144
 145     Float_t x[6] = { 0 };
 146     Float_t z[6][16] = {{ 0 }};
 147     Float_t dZ[6][16] = {{ 0 }};
 148
 149     for (Int_t iLayer = 0; iLayer < fGeo->Nlayer(); iLayer++) {
 150       AliTRDpadPlane *pp = fGeo->GetPadPlane(iLayer, iStack);
 151       x[iLayer]  = fGeo->GetTime0(iLayer) - fGeo->CdrHght(); // ???
 152       for (Int_t iRow = 0; iRow < fGeo->GetRowMax(iLayer, iStack, iSec); iRow++) {
 153         z[iLayer][iRow]  = pp->GetRowPos(iRow); // this is the right (pos. z-direction) border of the pad
 154         dZ[iLayer][iRow] = pp->GetRowSize(iRow); // length of the pad in z-direction
 155         for (Int_t i = 0; i < fgkNZChannels; i++)
 156             fZSubChannel[iStack][i][iLayer][iRow] = 0;
 157       }
 158     }
 159
 160     for (Int_t fixRow = 0; fixRow < fGeo->GetRowMax(fgkFixLayer, iStack, iSec); fixRow++) {
 161
 162       Double_t fixZmin = z[fgkFixLayer][fixRow] - dZ[fgkFixLayer][fixRow];
 163       Double_t fixZmax = z[fgkFixLayer][fixRow];
 164       Double_t fixX    = x[fgkFixLayer] + 1.5; // ??? 1.5 from where?
 165
 166       for (Int_t iLayer = 0; iLayer < fGeo->Nlayer(); iLayer++) {
 167         Double_t leftZ, rightZ;
 168
 169         if (iLayer <= fgkFixLayer) {
 170           leftZ  = (fixZmin + fVertexSize) * (x[iLayer] + 1.5) / fixX - fVertexSize;
 171           rightZ = (fixZmax - fVertexSize) * (x[iLayer] + 1.5) / fixX + fVertexSize;
 172         }
 173         else {
 174           leftZ  = (fixZmin - fVertexSize) * (x[iLayer] + 1.5) / fixX + fVertexSize;
 175           rightZ = (fixZmax + fVertexSize) * (x[iLayer] + 1.5) / fixX - fVertexSize;
 176         }
 177
 178         Double_t epsilon = 0.001;
 179         for (Int_t iRow = 0; iRow < fGeo->GetRowMax(iLayer, iStack, iSec); iRow++) {
 180           if ( (z[iLayer][iRow] )                    > (leftZ  + epsilon) &&
 181                (z[iLayer][iRow] - dZ[iLayer][iRow] ) < (rightZ - epsilon) ) {
 182             fZChannelMap[iStack][fixRow][iLayer][iRow] = 1;
 183             if (fZSubChannel[iStack][fixRow % fgkNZChannels][iLayer][iRow] != 0) {
 184               AliError("Collision in Z-Channel assignment occured! No reliable tracking!!!");
 185               collision = kTRUE;
 186             }
 187             else
 188               fZSubChannel[iStack][fixRow % fgkNZChannels][iLayer][iRow] = fixRow / fgkNZChannels + 1;
 189           }
 190
 191         }
 192       }
 193     }
 194   }
 195
 196   return ~collision;
 197 }
 198
 199 Bool_t AliTRDgtuParam::DisplayZChannelMap(Int_t zchannel, Int_t subchannel) const
 200 {
 201   // display the z-channel map
 202
 203   if (zchannel >= fgkNZChannels) {
 204     AliError("Invalid Z channel!");
 205     return kFALSE;
 206   }
 207
 208   Int_t zchmin = zchannel >= 0 ? zchannel : 0;
 209   Int_t zchmax = zchannel >= 0 ? zchannel + 1 : fgkNZChannels;
 210   Int_t i = 0;
 211   Int_t j = 0;
 212   TCanvas *c = new TCanvas("zchmap", "Z-Chhannel Mapping");
 213   c->cd();
 214   TGraph **graphz = new TGraph*[fgkNZChannels];
 215   for (Int_t zch = zchmin; zch < zchmax; zch++)
 216     graphz[zch] = new TGraph;
 217   TGraphAsymmErrors *graph = new TGraphAsymmErrors();
 218   graph->SetTitle("Z-Channel Map");
 219   graph->SetPoint(i, 0, 0); // vertex
 220   graph->SetPointError(i++, 20, 20, 0, 0);
 221   //  graph->SetRange //????
 222   for (Int_t iLayer = 0; iLayer < fGeo->Nlayer(); iLayer++) {
 223     for (Int_t iStack = 0; iStack < fGeo->Nstack(); iStack++) {
 224       AliTRDpadPlane *pp = fGeo->GetPadPlane(iLayer, iStack);
 225       for (Int_t iRow = 0; iRow < fGeo->GetRowMax(iLayer, iStack, 0); iRow++) {
 226         graph->SetPoint(i, pp->GetRowPos(iRow), fGeo->GetTime0(iLayer) - fGeo->CdrHght());
 227         graph->SetPointError(i++, pp->GetRowSize(iRow), 0, 0, 0);
 228         for (Int_t zch = zchmin; zch < zchmax; zch++)
 229           if (fZSubChannel[iStack][zch][iLayer][iRow] != 0)
 230             if (subchannel == 0 || fZSubChannel[iStack][zch][iLayer][iRow] == subchannel)
 231               graphz[zch]->SetPoint(j++, pp->GetRowPos(iRow)  - pp->GetRowSize(iRow)/2, fGeo->GetTime0(iLayer) - fGeo->CdrHght());
 232       }
 233     }
 234   }
 235   graph->SetMarkerStyle(kDot);
 236   graph->Draw("AP");
 237   gROOT->Add(graph);
 238   for (Int_t zch = zchmin; zch < zchmax; zch++) {
 239     graphz[zch]->SetMarkerStyle(kCircle);
 240     graphz[zch]->SetMarkerColor(zch+2);
 241     graphz[zch]->SetMarkerSize(0.3 + zch*0.2);
 242     graphz[zch]->Draw("P");
 243     gROOT->Add(graphz[zch]);
 244   }
 245   return kTRUE;
 246 }
 247
 248 Int_t AliTRDgtuParam::GetCiAlpha(Int_t layer) const
 249 {
 250   // get the constant for the calculation of alpha
 251
 252   Int_t ci = (Int_t) (GetChamberThickness() / fGeo->GetTime0(layer) * GetBinWidthY() / GetBinWidthdY() * (1 << (GetBitExcessAlpha() + GetBitExcessY() + 1)) );
 253   return ci;
 254 }
 255
 256 Int_t AliTRDgtuParam::GetCiYProj(Int_t layer) const
 257 {
 258   // get the constant for the calculation of y_proj
 259
 260   Float_t xmid = (fGeo->GetTime0(0) + fGeo->GetTime0(fGeo->Nlayer()-1)) / 2.;
 261   Int_t ci = (Int_t) (- (fGeo->GetTime0(layer) - xmid) / GetChamberThickness() * GetBinWidthdY() / GetBinWidthY() * (1 << GetBitExcessYProj()) );
 262   return ci;
 263 }
 264
 265 Int_t AliTRDgtuParam::GetYt(Int_t stack, Int_t layer, Int_t zrow) const
 266 {
 267     return (Int_t) (- ( (layer % 2 ? 1 : -1) *
 268                         (GetGeo()->GetPadPlane(layer, stack)->GetRowPos(zrow) - GetGeo()->GetPadPlane(layer, stack)->GetRowSize(zrow) / 2) *
 269                         TMath::Tan(- 2.0 / 180.0 * TMath::Pi()) ) / 0.016 );
 270 }
 271
 272 Bool_t AliTRDgtuParam::GenerateRecoCoefficients(Int_t trackletMask)
 273 {
 274   // calculate the coefficients for the straight line fit
 275   // depending on the mask of contributing tracklets
 276
 277   fCurrTrackletMask = trackletMask;
 278
 279   TMatrix a(GetNLayers(), 3);
 280   TMatrix b(3, GetNLayers());
 281   TMatrix c(3, 3);
 282
 283   for (Int_t layer = 0; layer < GetNLayers(); layer++) {
 284       if ( (trackletMask & (1 << layer)) == 0) {
 285           a(layer, 0) = 0;
 286           a(layer, 1) = 0;
 287           a(layer, 2) = 0;
 288       }
 289       else {
 290           a(layer, 0) = 1;
 291           a(layer, 1) = fGeo->GetTime0(layer);
 292           a(layer, 2) = (layer % 2 ? 1 : -1) * fGeo->GetTime0(layer);
 293       }
 294   }
 295
 296   b.Transpose(a);
 297   c = b * a;
 298   c.InvertFast();
 299   b = c * b;
 300
 301   for (Int_t layer = 0; layer < GetNLayers(); layer++) {
 302       fAki[layer] = b.GetMatrixArray()[layer];
 303       fBki[layer] = b.GetMatrixArray()[GetNLayers() + layer];
 304       fCki[layer] = b.GetMatrixArray()[2 * GetNLayers() + layer];
 305     }
 306   return kTRUE;
 307 }
 308
 309 Float_t AliTRDgtuParam::GetAki(Int_t k, Int_t i)
 310 {
 311   // get A_ki for the calculation of the tracking parameters
 312   if (fCurrTrackletMask != k)
 313     GenerateRecoCoefficients(k);
 314
 315   return fAki[i];
 316 }
 317
 318 Float_t AliTRDgtuParam::GetBki(Int_t k, Int_t i)
 319 {
 320   // get B_ki for the calculation of the tracking parameters
 321
 322   if (fCurrTrackletMask != k)
 323     GenerateRecoCoefficients(k);
 324
 325   return fBki[i];
 326 }
 327
 328 Float_t AliTRDgtuParam::GetCki(Int_t k, Int_t i)
 329 {
 330   // get B_ki for the calculation of the tracking parameters
 331
 332   if (fCurrTrackletMask != k)
 333     GenerateRecoCoefficients(k);
 334
 335   return fCki[i];
 336 }
 337
 338 /*
 339 Float_t AliTRDgtuParam::GetD(Int_t k) const
 340 {
 341   // get the determinant for the calculation of the tracking parameters
 342
 343   TMatrix t(3, 3);
 344   for (Int_t i = 0; i < GetNLayers(); i++) {
 345     if ( !((k >> i) & 0x1) )
 346       continue;
 347     Float_t xi = fGeo->GetTime0(i);
 348     t(0,0) += 1;
 349     t(1,0) += xi;
 350     t(2,0) += TMath::Power(-1, i) * xi;
 351     t(0,1) += xi;
 352     t(1,1) += TMath::Power(xi, 2);
 353     t(2,1) += TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 354     t(0,2) += TMath::Power(-1, i) * xi;
 355     t(1,2) += TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 356     t(2,2) += TMath::Power(xi, 2);
 357   }
 358   return t.Determinant();
 359 }
 360
 361 Bool_t AliTRDgtuParam::GetFitParams(TVectorD& rhs, Int_t k)
 362 {
 363   // calculate the fitting parameters
 364   // will be changed!
 365
 366   TMatrix t(3,3);
 367   for (Int_t i = 0; i < GetNLayers(); i++) {
 368     if ( !((k >> i) & 0x1) )
 369       continue;
 370     Float_t xi = fGeo->GetTime0(i);
 371     t(0,0) += 1;
 372     t(1,0) += xi;
 373     t(2,0) += TMath::Power(-1, i) * xi;
 374     t(0,1) += xi;
 375     t(1,1) += TMath::Power(xi, 2);
 376     t(2,1) += TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 377     t(0,2) -= TMath::Power(-1, i) * xi;
 378     t(1,2) -= TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 379     t(2,2) -= TMath::Power(xi, 2);
 380   }
 381   TDecompLU lr(t);
 382   lr.Solve(rhs);
 383   return lr.Decompose();
 384 }
 385 */
 386
 387 Bool_t AliTRDgtuParam::GetIntersectionPoints(Int_t k, Float_t &x1, Float_t &x2)
 388 {
 389   // get the x-coord. of the assumed circle/straight line intersection points
 390
 391   Int_t l1 = -1;
 392   Int_t l2 = -1;
 393   Int_t nHits = 0;
 394   for (Int_t layer = 0; layer < GetNLayers(); layer++) {
 395     if ( (k >> layer) & 0x1 ) {
 396       if (l1 < 0)
 397         l1 = layer;
 398       l2 = layer;
 399       nHits++;
 400     }
 401   }
 402
 403   if ( (l1 >= 0) && (l2 >= 0) ) {
 404     x1 = fGeo->GetTime0(l1) + 10./6 * (nHits -1);
 405     x2 = fGeo->GetTime0(l2) - 10./6 * (nHits -1);
 406     return kTRUE;
 407   }
 408   else
 409     return kFALSE;
 410 }
 411
 412 Float_t AliTRDgtuParam::GetPt(Int_t a, Float_t /* b */, Float_t x1, Float_t x2) const
 413 {
 414   // returns 0.3 * B * 1/a (1/128 GeV/c)
 415   // a : offset, b : slope (not used)
 416
 417   Float_t c1 = x1 * x2 / 2. / 10000.; // conversion cm to m
 418   Float_t r = 0;
 419   if ( (a >> 1) != 0)
 420     r = (0.3 * fMagField / 2. / (fgkBinWidthY/100.)) * (((Int_t) c1) << 8) / (a >> 1); //??? why shift of a?
 421   return r;
 422 }