new tracking for PbPb and pp (Alex)
[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   Float_t   GetOccupancyTB() const;
143   Float_t   GetQuality(Bool_t kZcorr) const;
144   Float_t   GetPadLength() const     { return fPad[0];}
145   Float_t   GetPadWidth() const      { return fPad[1];}
146   Int_t     GetPlane() const         { return AliTRDgeometry::GetLayer(fDet);    }
147
148   Float_t*  GetProbability(Bool_t force=kFALSE);
149   Float_t   GetPt() const            { return fPt; }
150   inline Double_t  GetPID(Int_t is=-1) const;
151   Float_t   GetS2Y() const           { return fS2Y;}
152   Float_t   GetS2Z() const           { return fS2Z;}
153   Float_t   GetSigmaY() const        { return fS2Y > 0. ? TMath::Sqrt(fS2Y) : 0.2;}
154   Float_t   GetSnp() const           { return fYref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
155   Float_t   GetTgl() const           { return fZref[1]/TMath::Sqrt(1+fYref[1]*fYref[1]);}
156   Float_t   GetTilt() const          { return fPad[2];}
157   UInt_t    GetTrackletWord() const  { return 0;}
158   UShort_t  GetVolumeId() const;
159   Float_t   GetX0() const            { return fX0;}
160   Float_t   GetX() const             { return fX0 - fX;}
161   Float_t   GetY() const             { return fYfit[0] - fYfit[1] * fX;}
162   Double_t  GetYat(Double_t x) const { return fYfit[0] - fYfit[1] * (fX0-x);}
163   Float_t   GetYfit(Int_t id) const  { return fYfit[id];}
164   Float_t   GetYref(Int_t id) const  { return fYref[id];}
165   Float_t   GetZ() const             { return fZfit[0] - fZfit[1] * fX;}
166   Double_t  GetZat(Double_t x) const { return fZfit[0] - fZfit[1] * (fX0-x);}
167   Float_t   GetZfit(Int_t id) const  { return fZfit[id];}
168   Float_t   GetZref(Int_t id) const  { return fZref[id];}
169   Int_t     GetYbin() const          { return Int_t(GetY()/0.016);}
170   Int_t     GetZbin() const          { return Int_t(GetZ()/fPad[0]);}
171
172   inline AliTRDcluster* NextCluster();
173   inline AliTRDcluster* PrevCluster();
174   void      Print(Option_t *o = "") const;
175   inline void ResetClusterIter(Bool_t forward = kTRUE);
176   void      Reset(Option_t *opt="");
177
178   void      SetC(Float_t c, Int_t typ=0) { fC[typ] = c;}
179   void      SetChi2(Float_t chi2)    { fChi2 = chi2;}
180   inline void SetCovRef(const Double_t *cov);
181   void      SetErrorMsg(ETRDtrackletError err)  { SETBIT(fErrorMsg, err);}
182   void      SetIndexes(Int_t i, Int_t idx) { fIndexes[i]  = idx; }
183   void      SetLabels(Int_t *lbls)   { memcpy(fLabels, lbls, 3*sizeof(Int_t)); }
184   void      SetKink(Bool_t k = kTRUE){ SetBit(kKink, k);}
185   void      SetPrimary(Bool_t k = kTRUE){ SetBit(kPrimary, k);}  
186   void      SetPID(Bool_t k = kTRUE) { SetBit(kPID, k);}
187   void      SetStandAlone(Bool_t st) { SetBit(kStandAlone, st); }
188   void      SetPt(Double_t pt)       { fPt = pt;}
189   void      SetOwner();
190   void      SetPadPlane(AliTRDpadPlane * const p);
191   void      SetPadLength(Float_t l)  { fPad[0] = l;}
192   void      SetPadWidth(Float_t w)   { fPad[1] = w;}
193   void      SetTilt(Float_t tilt)    { fPad[2] = tilt; }
194   void      SetDetector(Int_t d)     { fDet = d;  }
195   void      SetDX(Float_t inDX)      { fdX = inDX;}
196   void      SetReconstructor(const AliTRDReconstructor *rec) {fkReconstructor = rec;}
197   void      SetX0(Float_t x0)        { fX0 = x0; }
198   void      SetYref(Int_t i, Float_t y) { fYref[i]     = y;}
199   void      SetZref(Int_t i, Float_t z) { fZref[i]     = z;}
200 //   void      SetUsabilityMap(Long_t um)  { fUsable = um; }
201   void      Update(const AliTRDtrackV1* trk);
202   void      UpdateUsed();
203   void      UseClusters();
204
205 protected:
206   void        Copy(TObject &ref) const;
207
208 private:
209   inline void SetN(Int_t n);
210   inline void SetNUsed(Int_t n);
211   inline void SetNShared(Int_t n);
212   inline void Swap(Int_t &n1, Int_t &n2) const;
213   inline void Swap(Double_t &d1, Double_t &d2) const;
214
215   const AliTRDReconstructor *fkReconstructor;//! local reconstructor
216   AliTRDcluster  **fClusterIter;            //! clusters iterator
217   Int_t            fIndexes[kNclusters];    //! Indexes
218   Float_t          fExB;                    // tg(a_L) @ tracklet location
219   Float_t          fVD;                     // drift velocity @ tracklet location
220   Float_t          fT0;                     // time 0 @ tracklet location
221   Float_t          fS2PRF;                  // sigma^2 PRF for xd->0 and phi=a_L 
222   Float_t          fDiffL;                  // longitudinal diffusion coefficient
223   Float_t          fDiffT;                  // transversal diffusion coefficient
224   Char_t           fClusterIdx;             //! clusters iterator
225   UChar_t          fErrorMsg;               // processing error
226   UInt_t           fN;                      // number of clusters attached/used/shared
227   Short_t          fDet;                    // TRD detector
228   AliTRDcluster   *fClusters[kNclusters];   // Clusters
229   Float_t          fPad[4];                 // local pad definition : length/width/tilt/anode wire offset 
230   Float_t          fYref[2];                //  Reference y, dydx
231   Float_t          fZref[2];                //  Reference z, dz/dx
232   Float_t          fYfit[2];                //  Fit y, dy/dx
233   Float_t          fZfit[2];                //  Fit z
234   Float_t          fPt;                     //  Pt estimate @ tracklet [GeV/c]
235   Float_t          fdX;                     // length of time bin
236   Float_t          fX0;                     // anode wire position
237   Float_t          fX;                      // radial position of the tracklet
238   Float_t          fY;                      // r-phi position of the tracklet
239   Float_t          fZ;                      // z position of the tracklet
240   Float_t          fS2Y;                    // estimated resolution in the r-phi direction 
241   Float_t          fS2Z;                    // estimated resolution in the z direction 
242   Float_t          fC[2];                   // Curvature for standalone [0] rieman [1] vertex constrained 
243   Float_t          fChi2;                   // Global chi2  
244   Float_t          fdEdx[kNslices];         // dE/dx measurements for tracklet
245   Float_t          fProb[AliPID::kSPECIES]; // PID probabilities
246   Int_t            fLabels[3];              // most frequent MC labels and total number of different labels
247   Double_t         fRefCov[7];              // covariance matrix of the track in the yz plane + the rest of the diagonal elements
248   Double_t         fCov[3];                 // covariance matrix of the tracklet in the xy plane
249
250   ClassDef(AliTRDseedV1, 12)                 // The offline TRD tracklet 
251 };
252
253 //____________________________________________________________
254 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Z() const
255 {
256   Double_t dz = fZref[0]-fZfit[0]; dz*=dz;
257   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
258   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
259   return s2 > 0. ? dz/s2 : 0.; 
260 }
261
262 //____________________________________________________________
263 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Y() const
264 {
265   Double_t dy = fYref[0]-fYfit[0]; dy*=dy;
266   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
267   Double_t s2 = fRefCov[0]+cov[0];
268   return s2 > 0. ? dy/s2 : 0.; 
269 }
270
271 //____________________________________________________________
272 inline Float_t AliTRDseedV1::GetChi2Phi() const
273 {
274   Double_t dphi = fYref[1]-fYfit[1]; dphi*=dphi;
275   Double_t cov[3]; GetCovAt(fX, cov);
276   Double_t s2 = fRefCov[2]+cov[2];
277   return s2 > 0. ? dphi/s2 : 0.; 
278 }
279
280
281
282 //____________________________________________________________
283 inline Double_t AliTRDseedV1::GetPID(Int_t is) const
284 {
285   if(is<0) return fProb[AliPID::kElectron];
286   if(is<AliPID::kSPECIES) return fProb[is];
287   return 0.;
288 }
289
290 //____________________________________________________________
291 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::NextCluster()
292 {
293 // Mimic the usage of STL iterators.
294 // Forward iterator
295
296   fClusterIdx++; fClusterIter++;
297   while(fClusterIdx < kNclusters){
298     if(!(*fClusterIter)){ 
299       fClusterIdx++; 
300       fClusterIter++;
301       continue;
302     }
303     return *fClusterIter;
304   }
305   return NULL;
306 }
307
308 //____________________________________________________________
309 inline AliTRDcluster* AliTRDseedV1::PrevCluster()
310 {
311 // Mimic the usage of STL iterators.
312 // Backward iterator
313
314   fClusterIdx--; fClusterIter--;
315   while(fClusterIdx >= 0){
316     if(!(*fClusterIter)){ 
317       fClusterIdx--; 
318       fClusterIter--;
319       continue;
320     }
321     return *fClusterIter;
322   }
323   return NULL;
324 }
325
326 //____________________________________________________________
327 inline void AliTRDseedV1::ResetClusterIter(Bool_t forward) 
328 {
329 // Mimic the usage of STL iterators.
330 // Facilitate the usage of NextCluster for forward like 
331 // iterator (kTRUE) and PrevCluster for backward like iterator (kFALSE)
332
333   if(forward){
334     fClusterIter = &fClusters[0]; fClusterIter--; 
335     fClusterIdx=-1;
336   } else {
337     fClusterIter = &fClusters[kNclusters-1]; fClusterIter++; 
338     fClusterIdx=kNclusters;
339   }
340 }
341
342 //____________________________________________________________
343 inline void AliTRDseedV1::SetCovRef(const Double_t *cov)
344
345 // Copy some "important" covariance matrix elements
346 //  var(y)
347 // cov(y,z)  var(z)
348 //                  var(snp)
349 //                           var(tgl)
350 //                        cov(tgl, 1/pt)  var(1/pt)
351
352   memcpy(&fRefCov[0], cov, 3*sizeof(Double_t)); // yz full covariance
353   fRefCov[3] = cov[ 5];  // snp variance 
354   fRefCov[4] = cov[ 9];  // tgl variance
355   fRefCov[5] = cov[13];  // cov(tgl, 1/pt)
356   fRefCov[6] = cov[14];  // 1/pt variance
357 }
358
359
360 //____________________________________________________________
361 inline void AliTRDseedV1::SetN(Int_t n)
362 {
363   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
364   fN &= ~kMask; 
365   fN |= (n&kMask);
366 }
367
368 //____________________________________________________________
369 inline void AliTRDseedV1::SetNUsed(Int_t n)
370 {
371   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
372   UInt_t mask(kMask<<kNbits); 
373   fN &= ~mask;
374   n=n<<kNbits; fN |= (n&mask);
375 }
376
377 //____________________________________________________________
378 inline void AliTRDseedV1::SetNShared(Int_t n)
379 {
380   if(n<0 || n>kNclusters) return; 
381   UInt_t mask((kMask<<kNbits)<<kNbits); 
382   fN &= ~mask;
383   n = (n<<kNbits)<<kNbits; fN|=(n&mask);
384 }
385
386 //____________________________________________________________
387 inline void AliTRDseedV1::Swap(Int_t &n1, Int_t &n2) const
388 {
389 // swap values of n1 with n2
390   Int_t tmp(n1);
391   n1=n2; n2=tmp;
392 }
393
394 //____________________________________________________________
395 inline void AliTRDseedV1::Swap(Double_t &d1, Double_t &d2) const
396 {
397 // swap values of d1 with d2
398   Double_t tmp(d1);
399   d1=d2; d2=tmp;
400 }
401
402
403 #endif
404
405
406