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   fGeo(0x0)
  68 {
  69   // default ctor
  70   fGeo = new AliTRDgeometry();
  71   fRefLayers = new Int_t[fgkNRefLayers];
  72   fRefLayers[0] = 3;
  73   fRefLayers[1] = 2;
  74   fRefLayers[2] = 1;
  75   zChannelGen();
  76 }
  77
  78 AliTRDgtuParam::~AliTRDgtuParam()
  79 {
  80   // dtor
  81
  82   delete fGeo;
  83   delete [] fRefLayers;
  84 }
  85
  86 AliTRDgtuParam* AliTRDgtuParam::Instance()
  87 {
  88   // get (or create) the single instance
  89
  90   if (fgInstance == 0)
  91     fgInstance = new AliTRDgtuParam();
  92
  93   return fgInstance;
  94 }
  95
  96 void AliTRDgtuParam::Terminate()
  97 {
  98   // destruct the instance
  99
 100   if (fgInstance != 0) {
 101     delete fgInstance;
 102     fgInstance = 0x0;
 103   }
 104 }
 105
 106 Bool_t AliTRDgtuParam::IsInZChannel(Int_t stack, Int_t layer, Int_t zchannel, Int_t zpos) const
 107 {
 108   return (fZSubChannel[stack][zchannel][layer][zpos] != 0);
 109 }
 110
 111 Int_t AliTRDgtuParam::GetZSubchannel(Int_t stack, Int_t layer, Int_t zchannel, Int_t zpos) const
 112 {
 113   return fZSubChannel[stack][zchannel][layer][zpos];
 114 }
 115
 116 Int_t AliTRDgtuParam::GetRefLayer(Int_t refLayerIdx) const
 117 {
 118   if (refLayerIdx >= 0 && refLayerIdx < fgkNRefLayers)
 119     return fRefLayers[refLayerIdx];
 120   else
 121     return -1;
 122 }
 123
 124 Int_t AliTRDgtuParam::zChannelGen()
 125 {
 126   // generate the z-channel map
 127   // assuming that the tracks come from the vertex
 128   // +/- fVertexSize in z-direction
 129
 130   Int_t iSec = 0; // sector is irrelevant
 131   Bool_t collision = kFALSE;
 132
 133   for (Int_t iStack = 0; iStack < fGeo->Nstack(); iStack++) {
 134
 135     Float_t X[6] = { 0 };
 136     Float_t Z[6][16] = {{ 0 }};
 137     Float_t dZ[6][16] = {{ 0 }};
 138
 139     for (Int_t iLayer = 0; iLayer < fGeo->Nlayer(); iLayer++) {
 140       AliTRDpadPlane *pp = fGeo->GetPadPlane(iLayer, iStack);
 141       X[iLayer]  = fGeo->GetTime0(iLayer) - fGeo->CdrHght(); // ???
 142       for (Int_t iRow = 0; iRow < fGeo->GetRowMax(iLayer, iStack, iSec); iRow++) {
 143         Z[iLayer][iRow]  = pp->GetRowPos(iRow); // this is the right (pos. z-direction) border of the pad
 144         dZ[iLayer][iRow] = pp->GetRowSize(iRow); // length of the pad in z-direction
 145         for (Int_t i = 0; i < fgkNZChannels; i++)
 146             fZSubChannel[iStack][i][iLayer][iRow] = 0;
 147       }
 148     }
 149
 150     for (Int_t fixRow = 0; fixRow < fGeo->GetRowMax(fgkFixLayer, iStack, iSec); fixRow++) {
 151
 152       Double_t fixZmin = Z[fgkFixLayer][fixRow] - dZ[fgkFixLayer][fixRow];
 153       Double_t fixZmax = Z[fgkFixLayer][fixRow];
 154       Double_t fixX    = X[fgkFixLayer] + 1.5; // ??? 1.5 from where?
 155
 156       for (Int_t iLayer = 0; iLayer < fGeo->Nlayer(); iLayer++) {
 157         Double_t leftZ, rightZ;
 158
 159         if (iLayer <= fgkFixLayer) {
 160           leftZ  = (fixZmin + fVertexSize) * (X[iLayer] + 1.5) / fixX - fVertexSize;
 161           rightZ = (fixZmax - fVertexSize) * (X[iLayer] + 1.5) / fixX + fVertexSize;
 162         }
 163         else {
 164           leftZ  = (fixZmin - fVertexSize) * (X[iLayer] + 1.5) / fixX + fVertexSize;
 165           rightZ = (fixZmax + fVertexSize) * (X[iLayer] + 1.5) / fixX - fVertexSize;
 166         }
 167
 168         Double_t epsilon = 0.001;
 169         for (Int_t iRow = 0; iRow < fGeo->GetRowMax(iLayer, iStack, iSec); iRow++) {
 170           if ( (Z[iLayer][iRow] )                    > (leftZ  + epsilon) &&
 171                (Z[iLayer][iRow] - dZ[iLayer][iRow] ) < (rightZ - epsilon) ) {
 172             fZChannelMap[iStack][fixRow][iLayer][iRow] = 1;
 173             if (fZSubChannel[iStack][fixRow % fgkNZChannels][iLayer][iRow] != 0) {
 174               AliError("Collision in Z-Channel assignment occured! No reliable tracking!!!");
 175               collision = kTRUE;
 176             }
 177             else
 178               fZSubChannel[iStack][fixRow % fgkNZChannels][iLayer][iRow] = fixRow / fgkNZChannels + 1;
 179           }
 180
 181         }
 182       }
 183     }
 184   }
 185
 186   return ~collision;
 187 }
 188
 189 Bool_t AliTRDgtuParam::DisplayZChannelMap(Int_t zchannel, Int_t subchannel) const
 190 {
 191   // display the z-channel map
 192
 193   if (zchannel > fgkNZChannels) {
 194     AliError("Invalid Z channel!");
 195     return kFALSE;
 196   }
 197
 198   Int_t zchmin = zchannel >= 0 ? zchannel : 0;
 199   Int_t zchmax = zchannel >= 0 ? zchannel + 1 : fgkNZChannels;
 200   Int_t i = 0;
 201   Int_t j = 0;
 202   TCanvas *c = new TCanvas("zchmap", "Z-Chhannel Mapping");
 203   c->cd();
 204   TGraph **graphz = new TGraph*[fgkNZChannels];
 205   for (Int_t zch = zchmin; zch < zchmax; zch++)
 206     graphz[zch] = new TGraph;
 207   TGraphAsymmErrors *graph = new TGraphAsymmErrors();
 208   graph->SetTitle("Z-Channel Map");
 209   graph->SetPoint(i, 0, 0); // vertex
 210   graph->SetPointError(i++, 20, 20, 0, 0);
 211   //  graph->SetRange //????
 212   for (Int_t iLayer = 0; iLayer < fGeo->Nlayer(); iLayer++) {
 213     for (Int_t iStack = 0; iStack < fGeo->Nstack(); iStack++) {
 214       AliTRDpadPlane *pp = fGeo->GetPadPlane(iLayer, iStack);
 215       for (Int_t iRow = 0; iRow < fGeo->GetRowMax(iLayer, iStack, 0); iRow++) {
 216         graph->SetPoint(i, pp->GetRowPos(iRow), fGeo->GetTime0(iLayer) - fGeo->CdrHght());
 217         graph->SetPointError(i++, pp->GetRowSize(iRow), 0, 0, 0);
 218         for (Int_t zch = zchmin; zch < zchmax; zch++)
 219           if (fZSubChannel[iStack][zch][iLayer][iRow] != 0)
 220             if (subchannel == 0 || fZSubChannel[iStack][zch][iLayer][iRow] == subchannel)
 221               graphz[zch]->SetPoint(j++, pp->GetRowPos(iRow)  - pp->GetRowSize(iRow)/2, fGeo->GetTime0(iLayer) - fGeo->CdrHght());
 222       }
 223     }
 224   }
 225   graph->SetMarkerStyle(kDot);
 226   graph->Draw("AP");
 227   for (Int_t zch = zchmin; zch < zchmax; zch++) {
 228     graphz[zch]->SetMarkerStyle(kCircle);
 229     graphz[zch]->SetMarkerColor(zch+2);
 230     graphz[zch]->SetMarkerSize(0.3 + zch*0.2);
 231     graphz[zch]->Draw("P");
 232   }
 233   return kTRUE;
 234 }
 235
 236 Int_t AliTRDgtuParam::GetCiAlpha(Int_t layer) const
 237 {
 238   // get the constant for the calculation of alpha
 239
 240   Int_t Ci = (Int_t) (GetChamberThickness() / fGeo->GetTime0(layer) * GetBinWidthY() / GetBinWidthdY() * (1 << (GetBitExcessAlpha() + GetBitExcessY() + 1)) );
 241   return Ci;
 242 }
 243
 244 Int_t AliTRDgtuParam::GetCiYProj(Int_t layer) const
 245 {
 246   // get the constant for the calculation of y_proj
 247
 248   Float_t Xmid = (fGeo->GetTime0(0) + fGeo->GetTime0(fGeo->Nlayer()-1)) / 2.;
 249   Int_t Ci = (Int_t) (- (fGeo->GetTime0(layer) - Xmid) / GetChamberThickness() * GetBinWidthdY() / GetBinWidthY() * (1 << GetBitExcessYProj()) );
 250   return Ci;
 251 }
 252
 253 Int_t AliTRDgtuParam::GetYt(Int_t stack, Int_t layer, Int_t zrow) const
 254 {
 255     return (Int_t) (- ( (layer % 2 ? 1 : -1) *
 256                         (GetGeo()->GetPadPlane(layer, stack)->GetRowPos(zrow) - GetGeo()->GetPadPlane(layer, stack)->GetRowSize(zrow) / 2) *
 257                         TMath::Tan(- 2.0 / 180.0 * TMath::Pi()) ) / 0.016 );
 258 }
 259
 260 Bool_t AliTRDgtuParam::GenerateRecoCoefficients(Int_t trackletMask)
 261 {
 262   fCurrTrackletMask = trackletMask;
 263
 264   TMatrix a(GetNLayers(), 3);
 265   TMatrix b(3, GetNLayers());
 266   TMatrix c(3, 3);
 267
 268   for (Int_t layer = 0; layer < GetNLayers(); layer++) {
 269       if ( (trackletMask & (1 << layer)) == 0) {
 270           a(layer, 0) = 0;
 271           a(layer, 1) = 0;
 272           a(layer, 2) = 0;
 273       }
 274       else {
 275           a(layer, 0) = 1;
 276           a(layer, 1) = fGeo->GetTime0(layer);
 277           a(layer, 2) = (layer % 2 ? 1 : -1) * fGeo->GetTime0(layer);
 278       }
 279   }
 280
 281   b.Transpose(a);
 282   c = b * a;
 283   c.InvertFast();
 284   b = c * b;
 285
 286   for (Int_t layer = 0; layer < GetNLayers(); layer++) {
 287       fAki[layer] = b.GetMatrixArray()[layer];
 288       fBki[layer] = b.GetMatrixArray()[GetNLayers() + layer];
 289       fCki[layer] = b.GetMatrixArray()[2 * GetNLayers() + layer];
 290     }
 291   return kTRUE;
 292 }
 293
 294 Float_t AliTRDgtuParam::GetAki(Int_t k, Int_t i)
 295 {
 296   // get A_ki for the calculation of the tracking parameters
 297   if (fCurrTrackletMask != k)
 298     GenerateRecoCoefficients(k);
 299
 300   return fAki[i];
 301 }
 302
 303 Float_t AliTRDgtuParam::GetBki(Int_t k, Int_t i)
 304 {
 305   // get B_ki for the calculation of the tracking parameters
 306
 307   if (fCurrTrackletMask != k)
 308     GenerateRecoCoefficients(k);
 309
 310   return fBki[i];
 311 }
 312
 313 Float_t AliTRDgtuParam::GetCki(Int_t k, Int_t i)
 314 {
 315   // get B_ki for the calculation of the tracking parameters
 316
 317   if (fCurrTrackletMask != k)
 318     GenerateRecoCoefficients(k);
 319
 320   return fCki[i];
 321 }
 322
 323 /*
 324 Float_t AliTRDgtuParam::GetD(Int_t k) const
 325 {
 326   // get the determinant for the calculation of the tracking parameters
 327
 328   TMatrix t(3, 3);
 329   for (Int_t i = 0; i < GetNLayers(); i++) {
 330     if ( !((k >> i) & 0x1) )
 331       continue;
 332     Float_t xi = fGeo->GetTime0(i);
 333     t(0,0) += 1;
 334     t(1,0) += xi;
 335     t(2,0) += TMath::Power(-1, i) * xi;
 336     t(0,1) += xi;
 337     t(1,1) += TMath::Power(xi, 2);
 338     t(2,1) += TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 339     t(0,2) += TMath::Power(-1, i) * xi;
 340     t(1,2) += TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 341     t(2,2) += TMath::Power(xi, 2);
 342   }
 343   return t.Determinant();
 344 }
 345
 346 Bool_t AliTRDgtuParam::GetFitParams(TVectorD& rhs, Int_t k)
 347 {
 348   // calculate the fitting parameters
 349   // will be changed!
 350
 351   TMatrix t(3,3);
 352   for (Int_t i = 0; i < GetNLayers(); i++) {
 353     if ( !((k >> i) & 0x1) )
 354       continue;
 355     Float_t xi = fGeo->GetTime0(i);
 356     t(0,0) += 1;
 357     t(1,0) += xi;
 358     t(2,0) += TMath::Power(-1, i) * xi;
 359     t(0,1) += xi;
 360     t(1,1) += TMath::Power(xi, 2);
 361     t(2,1) += TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 362     t(0,2) -= TMath::Power(-1, i) * xi;
 363     t(1,2) -= TMath::Power(-1, i) * TMath::Power(xi, 2);
 364     t(2,2) -= TMath::Power(xi, 2);
 365   }
 366   TDecompLU lr(t);
 367   lr.Solve(rhs);
 368   return lr.Decompose();
 369 }
 370 */
 371
 372 Bool_t AliTRDgtuParam::GetIntersectionPoints(Int_t k, Float_t &x1, Float_t &x2)
 373 {
 374   // get the x-coord. of the assumed circle/straight line intersection points
 375
 376   Int_t l1 = -1;
 377   Int_t l2 = -1;
 378   Int_t nHits = 0;
 379   for (Int_t layer = 0; layer < GetNLayers(); layer++) {
 380     if ( (k >> layer) & 0x1 ) {
 381       if (l1 < 0)
 382         l1 = layer;
 383       l2 = layer;
 384       nHits++;
 385     }
 386   }
 387
 388   x1 = fGeo->GetTime0(l1) + 10./6 * (nHits -1);
 389   x2 = fGeo->GetTime0(l2) - 10./6 * (nHits -1);
 390
 391   return ( (l1 >= 0) && (l2 >= 0) );
 392 }
 393
 394 Float_t AliTRDgtuParam::GetRadius(Int_t a, Float_t b, Float_t x1, Float_t x2)
 395 {
 396   // get the radius for the track
 397   Float_t d = (1 + b * b /2 ) * (x2 - x1);
 398   Float_t c1 = x1 * x2 / 2;
 399 //  Float_t c2 = (x1 + x2) / (x1 * x2);
 400 //  printf("c1: %f\n", c1);
 401   Float_t r = 0;
 402   if ( (a >> 1) != 0)
 403     r = (375. / 10000.) * c1 * 256 / (a >> 1);
 404   return r;
 405
 406   Float_t y1 = a + b*x1;
 407   Float_t y2 = a + b*x2;
 408   Float_t alpha = TMath::Abs( TMath::ATan(y2/x2) - TMath::ATan(y1/x1) );
 409   d = TMath::Sqrt( TMath::Power(x2-x1, 2) + TMath::Power(y2-y1, 2) );
 410   r = d / 2. / TMath::Sin(alpha);
 411   return r;
 412 }