detailed analysis of pad rows sets of clusters attached to tracklets
[u/mrichter/AliRoot.git] / TRD / AliTRDseedV1.h
1 #ifndef ALITRDSEEDV1_H
2 #define ALITRDSEEDV1_H
3 /* Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
4 * See cxx source for full Copyright notice                               */
5
6 /* $Id$ */
7
8 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
9 //                                                                        //
10 // \class AliTRDseedV1
11 // \brief The TRD offline tracklet
12 // \author Alexandru Bercuci
13 //                                                                        //
14 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
15
16 #ifndef ALITRDTRACKLETBASE_H
17 #include "AliTRDtrackletBase.h"
18 #endif
19
20 #ifndef ROOT_TMath
21 #include "TMath.h"
22 #endif
23
24 #ifndef ALITRDGEOMETRY_H
25 #include "AliTRDgeometry.h"
26 #endif
27
28 #ifndef ALIPID_H
29 #include "AliPID.h"
30 #endif
31
32 #ifndef ALIRIEMAN_H
33 #include "AliRieman.h"
34 #endif
35
36 #ifndef ALITRDCLUSTER_H 
37 #include "AliTRDcluster.h"
38 #endif
39
40 #include "AliTRDReconstructor.h"
41
42 class TTreeSRedirector;
43 class TLinearFitter;
44
45 class AliRieman;
46
47 class AliTRDtrackingChamber;
48 class AliTRDtrackV1;
49 class AliTRDpadPlane;
50 class AliTRDseedV1 : public AliTRDtrackletBase
51 {
52   friend class AliHLTTRDTracklet;
53
54 public:
55   enum ETRDtrackletBuffers {    
56     kNbits     = 6      // bits to store number of clusters
57    ,kMask      = 0x3f   // bit mask
58    ,kNtb       = 31     // max clusters/pad row
59    ,kNclusters = 2*kNtb // max number of clusters/tracklet
60    ,kNslices   = 10     // max dEdx slices
61   };
62
63   // bits from 0-13 are reserved by ROOT (see TObject.h)
64   enum ETRDtrackletStatus {
65     kOwner      = BIT(14) // owner of its clusters
66    ,kRowCross   = BIT(15) // pad row cross tracklet
67    ,kPID        = BIT(16) // PID contributor
68    ,kCalib      = BIT(17) // calibrated tracklet
69    ,kKink       = BIT(18) // kink prolongation tracklet
70    ,kStandAlone = BIT(19) // tracklet build during stand alone track finding
71   };
72   enum ETRDtrackletError {
73     kAttachClFound = 1  // not enough clusters found
74    ,kAttachRowGap       // found gap attached rows
75    ,kAttachRow          // found 3 rows
76    ,kAttachMultipleCl   // multiple clusters attached to time bin
77    ,kAttachClAttach     // not enough clusters attached
78   };
79
80   AliTRDseedV1(Int_t det = -1);
81   ~AliTRDseedV1();
82   AliTRDseedV1(const AliTRDseedV1 &ref);
83   AliTRDseedV1& operator=(const AliTRDseedV1 &ref);
84
85   Bool_t    AttachClusters(AliTRDtrackingChamber *const chamber, Bool_t tilt = kFALSE);
86   void      Bootstrap(const AliTRDReconstructor *rec);
87   void      Calibrate();
88   void      CookdEdx(Int_t nslices);
89   void      CookLabels();
90   Bool_t    CookPID();
91   Bool_t    Fit(Bool_t tilt=kFALSE, Bool_t zcorr=kFALSE);
92   Bool_t    Init(AliTRDtrackV1 *track);
93   inline void      Init(const AliRieman *fit);
94   Bool_t    IsEqual(const TObject *inTracklet) const;
95   Bool_t    IsCalibrated() const     { return TestBit(kCalib);}
96   Bool_t    IsOwner() const          { return TestBit(kOwner);}
97   Bool_t    IsKink() const           { return TestBit(kKink);}
98   Bool_t    HasPID() const           { return TestBit(kPID);}
99   Bool_t    IsOK() const             { return GetN() > 4 && GetNUsed() < 4;}
100   Bool_t    IsRowCross() const       { return TestBit(kRowCross);}
101   Bool_t    IsUsable(Int_t i) const  { return fClusters[i] && !fClusters[i]->IsUsed();}
102   Bool_t    IsStandAlone() const     { return TestBit(kStandAlone);}
103
104   Float_t   GetC() const             { return fC; }
105   Float_t   GetChi2() const          { return fChi2; }
106   inline Float_t   GetChi2Z() const;
107   inline Float_t   GetChi2Y() const;
108   inline Float_t   GetChi2Phi() const;
109   void      GetCovAt(Double_t x, Double_t *cov) const;
110   void      GetCovXY(Double_t *cov) const { memcpy(cov, &fCov[0], 3*sizeof(Double_t));}
111   void      GetCovRef(Double_t *cov) const { memcpy(cov, &fRefCov, 7*sizeof(Double_t));}
112   static Double_t GetCovSqrt(const Double_t * const c, Double_t *d);
113   static Double_t GetCovInv(const Double_t * const c, Double_t *d);
114   UChar_t   GetErrorMsg() const      { return fErrorMsg;}
115   Float_t   GetdX() const            { return fdX;}
116   const Float_t*  GetdEdx() const    { return &fdEdx[0];}
117   Float_t   GetdQdl(Int_t ic, Float_t *dx=NULL) const;
118   Float_t   GetdYdX() const          { return fYfit[1]; } 
119   Float_t   GetdZdX() const          { return fZref[1]; }
120   Int_t     GetdY() const            { return Int_t(GetY()/0.014);}
121   Int_t     GetDetector() const      { return fDet;}
122   void      GetCalibParam(Float_t &exb, Float_t &vd, Float_t &t0, Float_t &s2, Float_t &dl, Float_t &dt) const    { 
123               exb = fExB; vd = fVD; t0 = fT0; s2 = fS2PRF; dl = fDiffL; dt = fDiffT;}
124   AliTRDcluster*  GetClusters(Int_t i) const               { return i<0 || i>=kNclusters ? NULL: fClusters[i];}
125   static TLinearFitter*  GetFitterY();
126   static TLinearFitter*  GetFitterZ();
127   Int_t     GetIndexes(Int_t i) const{ return i<0 || i>=kNclusters ? -1 : fIndexes[i];}
128   Int_t     GetLabels(Int_t i) const { return fLabels[i];}  
129   Float_t   GetMomentum(Float_t *err = NULL) const;
130   Int_t     GetN() const             { return (Int_t)fN&kMask;}
131   Int_t     GetN2() const            { return GetN();}
132   Int_t     GetNUsed() const         { return Int_t((fN>>kNbits)&kMask);}
133   Int_t     GetNShared() const       { return Int_t(((fN>>kNbits)>>kNbits)&kMask);}
134   Float_t   GetQuality(Bool_t kZcorr) const;
135   Float_t   GetPadLength() const     { return fPad[0];}
136   Float_t   GetPadWidth() const      { return fPad[1];}
137   Int_t     GetPlane() const         { return AliTRDgeometry::GetLayer(fDet);    }
138
139   Float_t*  GetProbability(Bool_t force=kFALSE);
140   Float_t   GetPt() const            { return fPt; }
141   inline Double_t  GetPID(Int_t is=-1) const;
142   Float_t   GetS2Y() const           { return fS2Y;}
143   Float_t   GetS2Z() const           { return fS2Z;}
144   Float_t   GetSigmaY() const        { return fS2Y > 0. ? TMath::Sqrt(fS2Y) : 0.2;}
145   Float_t   GetSnp() const           { return fYref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
146   Float_t   GetTgl() const           { return fZref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
147   Float_t   GetTilt() const          { return fPad[2];}
148   UInt_t    GetTrackletWord() const  { return 0;}
149   UShort_t  GetVolumeId() const;
150   Float_t   GetX0() const            { return fX0;}
151   Float_t   GetX() const             { return fX0 - fX;}
152   Float_t   GetY() const             { return fYfit[0] - fYfit[1] * fX;}
153   Double_t  GetYat(Double_t x) const { return fYfit[0] - fYfit[1] * (fX0-x);}
154   Float_t   GetYfit(Int_t id) const  { return fYfit[id];}
155   Float_t   GetYref(Int_t id) const  { return fYref[id];}
156   Float_t   GetZ() const             { return fZfit[0] - fZfit[1] * fX;}
157   Double_t  GetZat(Double_t x) const { return fZfit[0] - fZfit[1] * (fX0-x);}
158   Float_t   GetZfit(Int_t id) const  { return fZfit[id];}
159   Float_t   GetZref(Int_t id) const  { return fZref[id];}
160   Int_t     GetYbin() const          { return Int_t(GetY()/0.016);}
161   Int_t     GetZbin() const          { return Int_t(GetZ()/fPad[0]);}
162
163   inline AliTRDcluster* NextCluster();
164   inline AliTRDcluster* PrevCluster();
165   void      Print(Option_t *o = "") const;
166   inline void ResetClusterIter(Bool_t forward = kTRUE);
167   void      Reset(Option_t *opt="");
168
169   void      SetC(Float_t c)          { fC = c;}
170   void      SetChi2(Float_t chi2)    { fChi2 = chi2;}
171   inline void SetCovRef(const Double_t *cov);
172   void      SetErrorMsg(Int_t err)   { fErrorMsg = err;}
173   void      SetIndexes(Int_t i, Int_t idx) { fIndexes[i]  = idx; }
174   void      SetLabels(Int_t *lbls)   { memcpy(fLabels, lbls, 3*sizeof(Int_t)); }
175   void      SetKink(Bool_t k = kTRUE){ SetBit(kKink, k);}
176   void      SetPID(Bool_t k = kTRUE) { SetBit(kPID, k);}
177   void      SetStandAlone(Bool_t st) { SetBit(kStandAlone, st); }
178   void      SetPt(Double_t pt)       { fPt = pt;}
179   void      SetOwner();
180   void      SetPadPlane(AliTRDpadPlane *p);
181   void      SetPadLength(Float_t l)  { fPad[0] = l;}
182   void      SetPadWidth(Float_t w)   { fPad[1] = w;}
183   void      SetTilt(Float_t tilt)    { fPad[2] = tilt; }
184   void      SetDetector(Int_t d)     { fDet = d;  }
185   void      SetDX(Float_t inDX)      { fdX = inDX;}
186   void      SetReconstructor(const AliTRDReconstructor *rec) {fkReconstructor = rec;}
187   void      SetX0(Float_t x0)        { fX0 = x0; }
188   void      SetYref(Int_t i, Float_t y) { fYref[i]     = y;}
189   void      SetZref(Int_t i, Float_t z) { fZref[i]     = z;}
190 //   void      SetUsabilityMap(Long_t um)  { fUsable = um; }
191   void      Update(const AliTRDtrackV1* trk);
192   void      UpdateUsed();
193   void      UseClusters();
194
195 protected:
196   void        Copy(TObject &ref) const;
197
198 private:
199   inline void SetN(Int_t n);
200   inline void SetNUsed(Int_t n);
201   inline void SetNShared(Int_t n);
202   inline void Swap(Int_t &n1, Int_t &n2);
203   inline void Swap(Double_t &d1, Double_t &d2);
204
205   const AliTRDReconstructor *fkReconstructor;//! local reconstructor
206   AliTRDcluster  **fClusterIter;            //! clusters iterator
207   Int_t            fIndexes[kNclusters];    //! Indexes
208   Float_t          fExB;                    //! tg(a_L) @ tracklet location
209   Float_t          fVD;                     //! drift velocity @ tracklet location
210   Float_t          fT0;                     //! time 0 @ tracklet location
211   Float_t          fS2PRF;                  //! sigma^2 PRF for xd->0 and phi=a_L 
212   Float_t          fDiffL;                  //! longitudinal diffusion coefficient
213   Float_t          fDiffT;                  //! transversal diffusion coefficient
214   Char_t           fClusterIdx;             //! clusters iterator
215   UChar_t          fErrorMsg;               // processing error
216   UInt_t           fN;                      // number of clusters attached/used/shared
217   Short_t          fDet;                    // TRD detector
218   AliTRDcluster   *fClusters[kNclusters];   // Clusters
219   Float_t          fPad[3];                 // local pad definition : length/width/tilt 
220   Float_t          fYref[2];                //  Reference y, dydx
221   Float_t          fZref[2];                //  Reference z, dz/dx
222   Float_t          fYfit[2];                //  Fit y, dy/dx
223   Float_t          fZfit[2];                //  Fit z
224   Float_t          fPt;                     //  Pt estimate @ tracklet [GeV/c]
225   Float_t          fdX;                     // length of time bin
226   Float_t          fX0;                     // anode wire position
227   Float_t          fX;                      // radial position of the tracklet
228   Float_t          fY;                      // r-phi position of the tracklet
229   Float_t          fZ;                      // z position of the tracklet
230   Float_t          fS2Y;                    // estimated resolution in the r-phi direction 
231   Float_t          fS2Z;                    // estimated resolution in the z direction 
232   Float_t          fC;                      // Curvature
233   Float_t          fChi2;                   // Global chi2  
234   Float_t          fdEdx[kNslices];         // dE/dx measurements for tracklet
235   Float_t          fProb[AliPID::kSPECIES]; // PID probabilities
236   Int_t            fLabels[3];              // most frequent MC labels and total number of different labels
237   Double_t         fRefCov[7];              // covariance matrix of the track in the yz plane + the rest of the diagonal elements
238   Double_t         fCov[3];                 // covariance matrix of the tracklet in the xy plane
239   static TLinearFitter   *fgFitterY;        // Linear Fitter for tracklet fit in xy-plane
240   static TLinearFitter   *fgFitterZ;        // Linear Fitter for tracklet fit in xz-plane
241
242   ClassDef(AliTRDseedV1, 8)                 // The offline TRD tracklet 
243 };
244
245 //____________________________________________________________
246 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Z() const
247 {
248   Double_t dz = fZref[0]-fZfit[0]; dz*=dz;
249   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
250   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
251   return s2 > 0. ? dz/s2 : 0.; 
252 }
253
254 //____________________________________________________________
255 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Y() const
256 {
257   Double_t dy = fYref[0]-fYfit[0]; dy*=dy;
258   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
259   Double_t s2 = fRefCov[0]+cov[0];
260   return s2 > 0. ? dy/s2 : 0.; 
261 }
262
263 //____________________________________________________________
264 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Phi() const
265 {
266   Double_t dphi = fYref[1]-fYfit[1]; dphi*=dphi;
267   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
268   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
269   return s2 > 0. ? dphi/s2 : 0.; 
270 }
271
272
273
274 //____________________________________________________________
275 inline Double_t AliTRDseedV1::GetPID(Int_t is) const
276 {
277   if(is<0) return fProb[AliPID::kElectron];
278   if(is<AliPID::kSPECIES) return fProb[is];
279   return 0.;
280 }
281
282 //____________________________________________________________
283 inline void AliTRDseedV1::Init(const AliRieman *rieman)
284 {
285   fZref[0] = rieman->GetZat(fX0);
286   fZref[1] = rieman->GetDZat(fX0);
287   fYref[0] = rieman->GetYat(fX0);
288   fYref[1] = rieman->GetDYat(fX0);
289   if(fkReconstructor && fkReconstructor->IsHLT()){
290     fRefCov[0] = 1;
291     fRefCov[2] = 10;
292   }else{
293     fRefCov[0] = rieman->GetErrY(fX0);
294     fRefCov[2] = rieman->GetErrZ(fX0);
295   }
296   fC       = rieman->GetC(); 
297   fChi2    = rieman->GetChi2();
298 }
299
300 //____________________________________________________________
301 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::NextCluster()
302 {
303 // Mimic the usage of STL iterators.
304 // Forward iterator
305
306   fClusterIdx++; fClusterIter++;
307   while(fClusterIdx < kNclusters){
308     if(!(*fClusterIter)){ 
309       fClusterIdx++; 
310       fClusterIter++;
311       continue;
312     }
313     return *fClusterIter;
314   }
315   return NULL;
316 }
317
318 //____________________________________________________________
319 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::PrevCluster()
320 {
321 // Mimic the usage of STL iterators.
322 // Backward iterator
323
324   fClusterIdx--; fClusterIter--;
325   while(fClusterIdx >= 0){
326     if(!(*fClusterIter)){ 
327       fClusterIdx--; 
328       fClusterIter--;
329       continue;
330     }
331     return *fClusterIter;
332   }
333   return NULL;
334 }
335
336 //____________________________________________________________
337 inline void AliTRDseedV1::ResetClusterIter(Bool_t forward) 
338 {
339 // Mimic the usage of STL iterators.
340 // Facilitate the usage of NextCluster for forward like 
341 // iterator (kTRUE) and PrevCluster for backward like iterator (kFALSE)
342
343   if(forward){
344     fClusterIter = &fClusters[0]; fClusterIter--; 
345     fClusterIdx=-1;
346   } else {
347     fClusterIter = &fClusters[kNclusters-1]; fClusterIter++; 
348     fClusterIdx=kNclusters;
349   }
350 }
351
352 //____________________________________________________________
353 inline void AliTRDseedV1::SetCovRef(const Double_t *cov)
354
355 // Copy some "important" covariance matrix elements
356 //  var(y)
357 // cov(y,z)  var(z)
358 //                  var(snp)
359 //                           var(tgl)
360 //                        cov(tgl, 1/pt)  var(1/pt)
361
362   memcpy(&fRefCov[0], cov, 3*sizeof(Double_t)); // yz full covariance
363   fRefCov[3] = cov[ 5];  // snp variance 
364   fRefCov[4] = cov[ 9];  // tgl variance
365   fRefCov[5] = cov[13];  // cov(tgl, 1/pt)
366   fRefCov[6] = cov[14];  // 1/pt variance
367 }
368
369
370 //____________________________________________________________
371 inline void AliTRDseedV1::SetN(Int_t n)
372 {
373   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
374   fN &= ~kMask; 
375   fN |= (n&kMask);
376 }
377
378 //____________________________________________________________
379 inline void AliTRDseedV1::SetNUsed(Int_t n)
380 {
381   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
382   UInt_t mask(kMask<<kNbits); 
383   fN &= ~mask;
384   n=n<<kNbits; fN |= (n&mask);
385 }
386
387 //____________________________________________________________
388 inline void AliTRDseedV1::SetNShared(Int_t n)
389 {
390   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
391   UInt_t mask((kMask<<kNbits)<<kNbits); 
392   fN &= ~mask;
393   n = (n<<kNbits)<<kNbits; fN|=(n&mask);
394 }
395
396 //____________________________________________________________
397 inline void AliTRDseedV1::Swap(Int_t &n1, Int_t &n2)
398 {
399 // swap values of n1 with n2
400   Int_t tmp(n1);
401   n1=n2; n2=tmp;
402 }
403
404 //____________________________________________________________
405 inline void AliTRDseedV1::Swap(Double_t &d1, Double_t &d2)
406 {
407 // swap values of d1 with d2
408   Double_t tmp(d1);
409   d1=d2; d2=tmp;
410 }
411
412
413 #endif
414
415
416