- bug fix in tracklet fit due to moving away from TLinearFitter
[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() const             { return fC; }
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 Double_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   static TLinearFitter*  GetFitterY();
128   static TLinearFitter*  GetFitterZ();
129   Int_t     GetIndexes(Int_t i) const{ return i<0 || i>=kNclusters ? -1 : fIndexes[i];}
130   Int_t     GetLabels(Int_t i) const { return fLabels[i];}  
131   Float_t   GetMomentum(Float_t *err = NULL) const;
132   Int_t     GetN() const             { return (Int_t)fN&kMask;}
133   Int_t     GetN2() const            { return GetN();}
134   Int_t     GetNUsed() const         { return Int_t((fN>>kNbits)&kMask);}
135   Int_t     GetNShared() const       { return Int_t(((fN>>kNbits)>>kNbits)&kMask);}
136   Float_t   GetQuality(Bool_t kZcorr) const;
137   Float_t   GetPadLength() const     { return fPad[0];}
138   Float_t   GetPadWidth() const      { return fPad[1];}
139   Int_t     GetPlane() const         { return AliTRDgeometry::GetLayer(fDet);    }
140
141   Float_t*  GetProbability(Bool_t force=kFALSE);
142   Float_t   GetPt() const            { return fPt; }
143   inline Double_t  GetPID(Int_t is=-1) const;
144   Float_t   GetS2Y() const           { return fS2Y;}
145   Float_t   GetS2Z() const           { return fS2Z;}
146   Float_t   GetSigmaY() const        { return fS2Y > 0. ? TMath::Sqrt(fS2Y) : 0.2;}
147   Float_t   GetSnp() const           { return fYref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
148   Float_t   GetTgl() const           { return fZref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
149   Float_t   GetTilt() const          { return fPad[2];}
150   UInt_t    GetTrackletWord() const  { return 0;}
151   UShort_t  GetVolumeId() const;
152   Float_t   GetX0() const            { return fX0;}
153   Float_t   GetX() const             { return fX0 - fX;}
154   Float_t   GetY() const             { return fYfit[0] - fYfit[1] * fX;}
155   Double_t  GetYat(Double_t x) const { return fYfit[0] - fYfit[1] * (fX0-x);}
156   Float_t   GetYfit(Int_t id) const  { return fYfit[id];}
157   Float_t   GetYref(Int_t id) const  { return fYref[id];}
158   Float_t   GetZ() const             { return fZfit[0] - fZfit[1] * fX;}
159   Double_t  GetZat(Double_t x) const { return fZfit[0] - fZfit[1] * (fX0-x);}
160   Float_t   GetZfit(Int_t id) const  { return fZfit[id];}
161   Float_t   GetZref(Int_t id) const  { return fZref[id];}
162   Int_t     GetYbin() const          { return Int_t(GetY()/0.016);}
163   Int_t     GetZbin() const          { return Int_t(GetZ()/fPad[0]);}
164
165   inline AliTRDcluster* NextCluster();
166   inline AliTRDcluster* PrevCluster();
167   void      Print(Option_t *o = "") const;
168   inline void ResetClusterIter(Bool_t forward = kTRUE);
169   void      Reset(Option_t *opt="");
170
171   void      SetC(Float_t c)          { fC = c;}
172   void      SetChi2(Float_t chi2)    { fChi2 = chi2;}
173   inline void SetCovRef(const Double_t *cov);
174   void      SetErrorMsg(Int_t err)   { fErrorMsg = err;}
175   void      SetIndexes(Int_t i, Int_t idx) { fIndexes[i]  = idx; }
176   void      SetLabels(Int_t *lbls)   { memcpy(fLabels, lbls, 3*sizeof(Int_t)); }
177   void      SetKink(Bool_t k = kTRUE){ SetBit(kKink, k);}
178   void      SetPID(Bool_t k = kTRUE) { SetBit(kPID, k);}
179   void      SetStandAlone(Bool_t st) { SetBit(kStandAlone, st); }
180   void      SetPt(Double_t pt)       { fPt = pt;}
181   void      SetOwner();
182   void      SetPadPlane(AliTRDpadPlane *p);
183   void      SetPadLength(Float_t l)  { fPad[0] = l;}
184   void      SetPadWidth(Float_t w)   { fPad[1] = w;}
185   void      SetTilt(Float_t tilt)    { fPad[2] = tilt; }
186   void      SetDetector(Int_t d)     { fDet = d;  }
187   void      SetDX(Float_t inDX)      { fdX = inDX;}
188   void      SetReconstructor(const AliTRDReconstructor *rec) {fkReconstructor = rec;}
189   void      SetX0(Float_t x0)        { fX0 = x0; }
190   void      SetYref(Int_t i, Float_t y) { fYref[i]     = y;}
191   void      SetZref(Int_t i, Float_t z) { fZref[i]     = z;}
192 //   void      SetUsabilityMap(Long_t um)  { fUsable = um; }
193   void      Update(const AliTRDtrackV1* trk);
194   void      UpdateUsed();
195   void      UseClusters();
196
197 protected:
198   void        Copy(TObject &ref) const;
199
200 private:
201   inline void SetN(Int_t n);
202   inline void SetNUsed(Int_t n);
203   inline void SetNShared(Int_t n);
204   inline void Swap(Int_t &n1, Int_t &n2);
205   inline void Swap(Double_t &d1, Double_t &d2);
206
207   const AliTRDReconstructor *fkReconstructor;//! local reconstructor
208   AliTRDcluster  **fClusterIter;            //! clusters iterator
209   Int_t            fIndexes[kNclusters];    //! Indexes
210   Float_t          fExB;                    //! tg(a_L) @ tracklet location
211   Float_t          fVD;                     //! drift velocity @ tracklet location
212   Float_t          fT0;                     //! time 0 @ tracklet location
213   Float_t          fS2PRF;                  //! sigma^2 PRF for xd->0 and phi=a_L 
214   Float_t          fDiffL;                  //! longitudinal diffusion coefficient
215   Float_t          fDiffT;                  //! transversal diffusion coefficient
216   Char_t           fClusterIdx;             //! clusters iterator
217   UChar_t          fErrorMsg;               // processing error
218   UInt_t           fN;                      // number of clusters attached/used/shared
219   Short_t          fDet;                    // TRD detector
220   AliTRDcluster   *fClusters[kNclusters];   // Clusters
221   Float_t          fPad[3];                 // local pad definition : length/width/tilt 
222   Float_t          fYref[2];                //  Reference y, dydx
223   Float_t          fZref[2];                //  Reference z, dz/dx
224   Float_t          fYfit[2];                //  Fit y, dy/dx
225   Float_t          fZfit[2];                //  Fit z
226   Float_t          fPt;                     //  Pt estimate @ tracklet [GeV/c]
227   Float_t          fdX;                     // length of time bin
228   Float_t          fX0;                     // anode wire position
229   Float_t          fX;                      // radial position of the tracklet
230   Float_t          fY;                      // r-phi position of the tracklet
231   Float_t          fZ;                      // z position of the tracklet
232   Float_t          fS2Y;                    // estimated resolution in the r-phi direction 
233   Float_t          fS2Z;                    // estimated resolution in the z direction 
234   Float_t          fC;                      // Curvature
235   Float_t          fChi2;                   // Global chi2  
236   Float_t          fdEdx[kNslices];         // dE/dx measurements for tracklet
237   Float_t          fProb[AliPID::kSPECIES]; // PID probabilities
238   Int_t            fLabels[3];              // most frequent MC labels and total number of different labels
239   Double_t         fRefCov[7];              // covariance matrix of the track in the yz plane + the rest of the diagonal elements
240   Double_t         fCov[3];                 // covariance matrix of the tracklet in the xy plane
241   static TLinearFitter   *fgFitterY;        // Linear Fitter for tracklet fit in xy-plane
242   static TLinearFitter   *fgFitterZ;        // Linear Fitter for tracklet fit in xz-plane
243
244   ClassDef(AliTRDseedV1, 8)                 // The offline TRD tracklet 
245 };
246
247 //____________________________________________________________
248 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Z() const
249 {
250   Double_t dz = fZref[0]-fZfit[0]; dz*=dz;
251   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
252   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
253   return s2 > 0. ? dz/s2 : 0.; 
254 }
255
256 //____________________________________________________________
257 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Y() const
258 {
259   Double_t dy = fYref[0]-fYfit[0]; dy*=dy;
260   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
261   Double_t s2 = fRefCov[0]+cov[0];
262   return s2 > 0. ? dy/s2 : 0.; 
263 }
264
265 //____________________________________________________________
266 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Phi() const
267 {
268   Double_t dphi = fYref[1]-fYfit[1]; dphi*=dphi;
269   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
270   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
271   return s2 > 0. ? dphi/s2 : 0.; 
272 }
273
274
275
276 //____________________________________________________________
277 inline Double_t AliTRDseedV1::GetPID(Int_t is) const
278 {
279   if(is<0) return fProb[AliPID::kElectron];
280   if(is<AliPID::kSPECIES) return fProb[is];
281   return 0.;
282 }
283
284 //____________________________________________________________
285 inline void AliTRDseedV1::Init(const AliRieman *rieman)
286 {
287   fZref[0] = rieman->GetZat(fX0);
288   fZref[1] = rieman->GetDZat(fX0);
289   fYref[0] = rieman->GetYat(fX0);
290   fYref[1] = rieman->GetDYat(fX0);
291   if(fkReconstructor && fkReconstructor->IsHLT()){
292     fRefCov[0] = 1;
293     fRefCov[2] = 10;
294   }else{
295     fRefCov[0] = rieman->GetErrY(fX0);
296     fRefCov[2] = rieman->GetErrZ(fX0);
297   }
298   fC       = rieman->GetC(); 
299   fChi2    = rieman->GetChi2();
300 }
301
302 //____________________________________________________________
303 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::NextCluster()
304 {
305 // Mimic the usage of STL iterators.
306 // Forward iterator
307
308   fClusterIdx++; fClusterIter++;
309   while(fClusterIdx < kNclusters){
310     if(!(*fClusterIter)){ 
311       fClusterIdx++; 
312       fClusterIter++;
313       continue;
314     }
315     return *fClusterIter;
316   }
317   return NULL;
318 }
319
320 //____________________________________________________________
321 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::PrevCluster()
322 {
323 // Mimic the usage of STL iterators.
324 // Backward iterator
325
326   fClusterIdx--; fClusterIter--;
327   while(fClusterIdx >= 0){
328     if(!(*fClusterIter)){ 
329       fClusterIdx--; 
330       fClusterIter--;
331       continue;
332     }
333     return *fClusterIter;
334   }
335   return NULL;
336 }
337
338 //____________________________________________________________
339 inline void AliTRDseedV1::ResetClusterIter(Bool_t forward) 
340 {
341 // Mimic the usage of STL iterators.
342 // Facilitate the usage of NextCluster for forward like 
343 // iterator (kTRUE) and PrevCluster for backward like iterator (kFALSE)
344
345   if(forward){
346     fClusterIter = &fClusters[0]; fClusterIter--; 
347     fClusterIdx=-1;
348   } else {
349     fClusterIter = &fClusters[kNclusters-1]; fClusterIter++; 
350     fClusterIdx=kNclusters;
351   }
352 }
353
354 //____________________________________________________________
355 inline void AliTRDseedV1::SetCovRef(const Double_t *cov)
356
357 // Copy some "important" covariance matrix elements
358 //  var(y)
359 // cov(y,z)  var(z)
360 //                  var(snp)
361 //                           var(tgl)
362 //                        cov(tgl, 1/pt)  var(1/pt)
363
364   memcpy(&fRefCov[0], cov, 3*sizeof(Double_t)); // yz full covariance
365   fRefCov[3] = cov[ 5];  // snp variance 
366   fRefCov[4] = cov[ 9];  // tgl variance
367   fRefCov[5] = cov[13];  // cov(tgl, 1/pt)
368   fRefCov[6] = cov[14];  // 1/pt variance
369 }
370
371
372 //____________________________________________________________
373 inline void AliTRDseedV1::SetN(Int_t n)
374 {
375   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
376   fN &= ~kMask; 
377   fN |= (n&kMask);
378 }
379
380 //____________________________________________________________
381 inline void AliTRDseedV1::SetNUsed(Int_t n)
382 {
383   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
384   UInt_t mask(kMask<<kNbits); 
385   fN &= ~mask;
386   n=n<<kNbits; fN |= (n&mask);
387 }
388
389 //____________________________________________________________
390 inline void AliTRDseedV1::SetNShared(Int_t n)
391 {
392   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
393   UInt_t mask((kMask<<kNbits)<<kNbits); 
394   fN &= ~mask;
395   n = (n<<kNbits)<<kNbits; fN|=(n&mask);
396 }
397
398 //____________________________________________________________
399 inline void AliTRDseedV1::Swap(Int_t &n1, Int_t &n2)
400 {
401 // swap values of n1 with n2
402   Int_t tmp(n1);
403   n1=n2; n2=tmp;
404 }
405
406 //____________________________________________________________
407 inline void AliTRDseedV1::Swap(Double_t &d1, Double_t &d2)
408 {
409 // swap values of d1 with d2
410   Double_t tmp(d1);
411   d1=d2; d2=tmp;
412 }
413
414
415 #endif
416
417
418