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