Robust Sqrt functionality for [2x2] sym matrix
[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    ,kFitFailed          // fit failed det=0
79    ,kFitOutside         // ref radial position outside chamber - wrong covariance
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);
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(Bool_t tilt=kFALSE, Bool_t zcorr=kFALSE);
94   Bool_t    Init(AliTRDtrackV1 *track);
95   inline void      Init(const AliRieman *fit);
96   Bool_t    IsEqual(const TObject *inTracklet) const;
97   Bool_t    IsCalibrated() const     { return TestBit(kCalib);}
98   Bool_t    IsOwner() const          { return TestBit(kOwner);}
99   Bool_t    IsKink() const           { return TestBit(kKink);}
100   Bool_t    HasPID() const           { return TestBit(kPID);}
101   Bool_t    IsOK() const             { return GetN() > 4 && GetNUsed() < 4;}
102   Bool_t    IsRowCross() const       { return TestBit(kRowCross);}
103   Bool_t    IsUsable(Int_t i) const  { return fClusters[i] && !fClusters[i]->IsUsed();}
104   Bool_t    IsStandAlone() const     { return TestBit(kStandAlone);}
105
106   Float_t   GetC(Int_t typ=0) const    { return fC[typ]; }
107   Float_t   GetChi2() const          { return fChi2; }
108   inline Float_t   GetChi2Z() const;
109   inline Float_t   GetChi2Y() const;
110   inline Float_t   GetChi2Phi() const;
111   void      GetCovAt(Double_t x, Double_t *cov) const;
112   void      GetCovXY(Double_t *cov) const { memcpy(cov, &fCov[0], 3*sizeof(Double_t));}
113   void      GetCovRef(Double_t *cov) const { memcpy(cov, &fRefCov, 7*sizeof(Double_t));}
114   static Int_t GetCovSqrt(const Double_t * const c, Double_t *d);
115   static Double_t GetCovInv(const Double_t * const c, Double_t *d);
116   UChar_t   GetErrorMsg() const      { return fErrorMsg;}
117   Float_t   GetdX() const            { return fdX;}
118   const Float_t*  GetdEdx() const    { return &fdEdx[0];}
119   Float_t   GetdQdl(Int_t ic, Float_t *dx=NULL) const;
120   Float_t   GetdYdX() const          { return fYfit[1]; } 
121   Float_t   GetdZdX() const          { return fZref[1]; }
122   Int_t     GetdY() const            { return Int_t(GetY()/0.014);}
123   Int_t     GetDetector() const      { return fDet;}
124   void      GetCalibParam(Float_t &exb, Float_t &vd, Float_t &t0, Float_t &s2, Float_t &dl, Float_t &dt) const    { 
125               exb = fExB; vd = fVD; t0 = fT0; s2 = fS2PRF; dl = fDiffL; dt = fDiffT;}
126   AliTRDcluster*  GetClusters(Int_t i) const               { return i<0 || i>=kNclusters ? NULL: fClusters[i];}
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   GetOccupancyTB() const;
135   Float_t   GetQuality(Bool_t kZcorr) const;
136   Float_t   GetPadLength() const     { return fPad[0];}
137   Float_t   GetPadWidth() const      { return fPad[1];}
138   Int_t     GetPlane() const         { return AliTRDgeometry::GetLayer(fDet);    }
139
140   Float_t*  GetProbability(Bool_t force=kFALSE);
141   Float_t   GetPt() const            { return fPt; }
142   inline Double_t  GetPID(Int_t is=-1) const;
143   Float_t   GetS2Y() const           { return fS2Y;}
144   Float_t   GetS2Z() const           { return fS2Z;}
145   Float_t   GetSigmaY() const        { return fS2Y > 0. ? TMath::Sqrt(fS2Y) : 0.2;}
146   Float_t   GetSnp() const           { return fYref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
147   Float_t   GetTgl() const           { return fZref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
148   Float_t   GetTilt() const          { return fPad[2];}
149   UInt_t    GetTrackletWord() const  { return 0;}
150   UShort_t  GetVolumeId() const;
151   Float_t   GetX0() const            { return fX0;}
152   Float_t   GetX() const             { return fX0 - fX;}
153   Float_t   GetY() const             { return fYfit[0] - fYfit[1] * fX;}
154   Double_t  GetYat(Double_t x) const { return fYfit[0] - fYfit[1] * (fX0-x);}
155   Float_t   GetYfit(Int_t id) const  { return fYfit[id];}
156   Float_t   GetYref(Int_t id) const  { return fYref[id];}
157   Float_t   GetZ() const             { return fZfit[0] - fZfit[1] * fX;}
158   Double_t  GetZat(Double_t x) const { return fZfit[0] - fZfit[1] * (fX0-x);}
159   Float_t   GetZfit(Int_t id) const  { return fZfit[id];}
160   Float_t   GetZref(Int_t id) const  { return fZref[id];}
161   Int_t     GetYbin() const          { return Int_t(GetY()/0.016);}
162   Int_t     GetZbin() const          { return Int_t(GetZ()/fPad[0]);}
163
164   inline AliTRDcluster* NextCluster();
165   inline AliTRDcluster* PrevCluster();
166   void      Print(Option_t *o = "") const;
167   inline void ResetClusterIter(Bool_t forward = kTRUE);
168   void      Reset(Option_t *opt="");
169
170   void      SetC(Float_t c, Int_t typ=0) { fC[typ] = c;}
171   void      SetChi2(Float_t chi2)    { fChi2 = chi2;}
172   inline void SetCovRef(const Double_t *cov);
173   void      SetErrorMsg(Int_t err)   { fErrorMsg = err;}
174   void      SetIndexes(Int_t i, Int_t idx) { fIndexes[i]  = idx; }
175   void      SetLabels(Int_t *lbls)   { memcpy(fLabels, lbls, 3*sizeof(Int_t)); }
176   void      SetKink(Bool_t k = kTRUE){ SetBit(kKink, k);}
177   void      SetPID(Bool_t k = kTRUE) { SetBit(kPID, k);}
178   void      SetStandAlone(Bool_t st) { SetBit(kStandAlone, st); }
179   void      SetPt(Double_t pt)       { fPt = pt;}
180   void      SetOwner();
181   void      SetPadPlane(AliTRDpadPlane *p);
182   void      SetPadLength(Float_t l)  { fPad[0] = l;}
183   void      SetPadWidth(Float_t w)   { fPad[1] = w;}
184   void      SetTilt(Float_t tilt)    { fPad[2] = tilt; }
185   void      SetDetector(Int_t d)     { fDet = d;  }
186   void      SetDX(Float_t inDX)      { fdX = inDX;}
187   void      SetReconstructor(const AliTRDReconstructor *rec) {fkReconstructor = rec;}
188   void      SetX0(Float_t x0)        { fX0 = x0; }
189   void      SetYref(Int_t i, Float_t y) { fYref[i]     = y;}
190   void      SetZref(Int_t i, Float_t z) { fZref[i]     = z;}
191 //   void      SetUsabilityMap(Long_t um)  { fUsable = um; }
192   void      Update(const AliTRDtrackV1* trk);
193   void      UpdateUsed();
194   void      UseClusters();
195
196 protected:
197   void        Copy(TObject &ref) const;
198
199 private:
200   inline void SetN(Int_t n);
201   inline void SetNUsed(Int_t n);
202   inline void SetNShared(Int_t n);
203   inline void Swap(Int_t &n1, Int_t &n2);
204   inline void Swap(Double_t &d1, Double_t &d2);
205
206   const AliTRDReconstructor *fkReconstructor;//! local reconstructor
207   AliTRDcluster  **fClusterIter;            //! clusters iterator
208   Int_t            fIndexes[kNclusters];    //! Indexes
209   Float_t          fExB;                    // tg(a_L) @ tracklet location
210   Float_t          fVD;                     // drift velocity @ tracklet location
211   Float_t          fT0;                     // time 0 @ tracklet location
212   Float_t          fS2PRF;                  // sigma^2 PRF for xd->0 and phi=a_L 
213   Float_t          fDiffL;                  // longitudinal diffusion coefficient
214   Float_t          fDiffT;                  // transversal diffusion coefficient
215   Char_t           fClusterIdx;             //! clusters iterator
216   UChar_t          fErrorMsg;               // processing error
217   UInt_t           fN;                      // number of clusters attached/used/shared
218   Short_t          fDet;                    // TRD detector
219   AliTRDcluster   *fClusters[kNclusters];   // Clusters
220   Float_t          fPad[3];                 // local pad definition : length/width/tilt 
221   Float_t          fYref[2];                //  Reference y, dydx
222   Float_t          fZref[2];                //  Reference z, dz/dx
223   Float_t          fYfit[2];                //  Fit y, dy/dx
224   Float_t          fZfit[2];                //  Fit z
225   Float_t          fPt;                     //  Pt estimate @ tracklet [GeV/c]
226   Float_t          fdX;                     // length of time bin
227   Float_t          fX0;                     // anode wire position
228   Float_t          fX;                      // radial position of the tracklet
229   Float_t          fY;                      // r-phi position of the tracklet
230   Float_t          fZ;                      // z position of the tracklet
231   Float_t          fS2Y;                    // estimated resolution in the r-phi direction 
232   Float_t          fS2Z;                    // estimated resolution in the z direction 
233   Float_t          fC[2];                   // Curvature for standalone [0] rieman [1] vertex constrained 
234   Float_t          fChi2;                   // Global chi2  
235   Float_t          fdEdx[kNslices];         // dE/dx measurements for tracklet
236   Float_t          fProb[AliPID::kSPECIES]; // PID probabilities
237   Int_t            fLabels[3];              // most frequent MC labels and total number of different labels
238   Double_t         fRefCov[7];              // covariance matrix of the track in the yz plane + the rest of the diagonal elements
239   Double_t         fCov[3];                 // covariance matrix of the tracklet in the xy plane
240
241   ClassDef(AliTRDseedV1, 10)                 // The offline TRD tracklet 
242 };
243
244 //____________________________________________________________
245 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Z() const
246 {
247   Double_t dz = fZref[0]-fZfit[0]; dz*=dz;
248   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
249   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
250   return s2 > 0. ? dz/s2 : 0.; 
251 }
252
253 //____________________________________________________________
254 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Y() const
255 {
256   Double_t dy = fYref[0]-fYfit[0]; dy*=dy;
257   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
258   Double_t s2 = fRefCov[0]+cov[0];
259   return s2 > 0. ? dy/s2 : 0.; 
260 }
261
262 //____________________________________________________________
263 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Phi() const
264 {
265   Double_t dphi = fYref[1]-fYfit[1]; dphi*=dphi;
266   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
267   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
268   return s2 > 0. ? dphi/s2 : 0.; 
269 }
270
271
272
273 //____________________________________________________________
274 inline Double_t AliTRDseedV1::GetPID(Int_t is) const
275 {
276   if(is<0) return fProb[AliPID::kElectron];
277   if(is<AliPID::kSPECIES) return fProb[is];
278   return 0.;
279 }
280
281 //____________________________________________________________
282 inline void AliTRDseedV1::Init(const AliRieman *rieman)
283 {
284   fZref[0] = rieman->GetZat(fX0);
285   fZref[1] = rieman->GetDZat(fX0);
286   fYref[0] = rieman->GetYat(fX0);
287   fYref[1] = rieman->GetDYat(fX0);
288   if(fkReconstructor && fkReconstructor->IsHLT()){
289     fRefCov[0] = 1;
290     fRefCov[2] = 10;
291   }else{
292     fRefCov[0] = rieman->GetErrY(fX0);
293     fRefCov[2] = rieman->GetErrZ(fX0);
294   }
295   fC[0]    = rieman->GetC(); 
296   fChi2    = rieman->GetChi2();
297 }
298
299 //____________________________________________________________
300 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::NextCluster()
301 {
302 // Mimic the usage of STL iterators.
303 // Forward iterator
304
305   fClusterIdx++; fClusterIter++;
306   while(fClusterIdx < kNclusters){
307     if(!(*fClusterIter)){ 
308       fClusterIdx++; 
309       fClusterIter++;
310       continue;
311     }
312     return *fClusterIter;
313   }
314   return NULL;
315 }
316
317 //____________________________________________________________
318 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::PrevCluster()
319 {
320 // Mimic the usage of STL iterators.
321 // Backward iterator
322
323   fClusterIdx--; fClusterIter--;
324   while(fClusterIdx >= 0){
325     if(!(*fClusterIter)){ 
326       fClusterIdx--; 
327       fClusterIter--;
328       continue;
329     }
330     return *fClusterIter;
331   }
332   return NULL;
333 }
334
335 //____________________________________________________________
336 inline void AliTRDseedV1::ResetClusterIter(Bool_t forward) 
337 {
338 // Mimic the usage of STL iterators.
339 // Facilitate the usage of NextCluster for forward like 
340 // iterator (kTRUE) and PrevCluster for backward like iterator (kFALSE)
341
342   if(forward){
343     fClusterIter = &fClusters[0]; fClusterIter--; 
344     fClusterIdx=-1;
345   } else {
346     fClusterIter = &fClusters[kNclusters-1]; fClusterIter++; 
347     fClusterIdx=kNclusters;
348   }
349 }
350
351 //____________________________________________________________
352 inline void AliTRDseedV1::SetCovRef(const Double_t *cov)
353
354 // Copy some "important" covariance matrix elements
355 //  var(y)
356 // cov(y,z)  var(z)
357 //                  var(snp)
358 //                           var(tgl)
359 //                        cov(tgl, 1/pt)  var(1/pt)
360
361   memcpy(&fRefCov[0], cov, 3*sizeof(Double_t)); // yz full covariance
362   fRefCov[3] = cov[ 5];  // snp variance 
363   fRefCov[4] = cov[ 9];  // tgl variance
364   fRefCov[5] = cov[13];  // cov(tgl, 1/pt)
365   fRefCov[6] = cov[14];  // 1/pt variance
366 }
367
368
369 //____________________________________________________________
370 inline void AliTRDseedV1::SetN(Int_t n)
371 {
372   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
373   fN &= ~kMask; 
374   fN |= (n&kMask);
375 }
376
377 //____________________________________________________________
378 inline void AliTRDseedV1::SetNUsed(Int_t n)
379 {
380   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
381   UInt_t mask(kMask<<kNbits); 
382   fN &= ~mask;
383   n=n<<kNbits; fN |= (n&mask);
384 }
385
386 //____________________________________________________________
387 inline void AliTRDseedV1::SetNShared(Int_t n)
388 {
389   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
390   UInt_t mask((kMask<<kNbits)<<kNbits); 
391   fN &= ~mask;
392   n = (n<<kNbits)<<kNbits; fN|=(n&mask);
393 }
394
395 //____________________________________________________________
396 inline void AliTRDseedV1::Swap(Int_t &n1, Int_t &n2)
397 {
398 // swap values of n1 with n2
399   Int_t tmp(n1);
400   n1=n2; n2=tmp;
401 }
402
403 //____________________________________________________________
404 inline void AliTRDseedV1::Swap(Double_t &d1, Double_t &d2)
405 {
406 // swap values of d1 with d2
407   Double_t tmp(d1);
408   d1=d2; d2=tmp;
409 }
410
411
412 #endif
413
414
415