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