TRD/AliTRDtrackingChamber.cxx

   1 /**************************************************************************
   2 * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3 *                                                                        *
   4 * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5 * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6 *                                                                        *
   7 * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8 * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9 * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10 * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11 * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12 * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13 * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14 **************************************************************************/
  15
  16 /* $Id: AliTRDtrackingChamber.cxx 23810 2008-02-08 09:00:27Z hristov $ */
  17
  18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                        //
  20 //  Tracking in one chamber                                               //
  21 //                                                                        //
  22 //  Authors:                                                              //
  23 //    Alex Bercuci <A.Bercuci@gsi.de>                                     //
  24 //    Markus Fasel <M.Fasel@gsi.de>                                       //
  25 //                                                                        //
  26 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  27
  28 #include "AliTRDtrackingChamber.h"
  29
  30 #include "TMath.h"
  31 #include "TMatrixTBase.h"
  32 #include <TTreeStream.h>
  33
  34 #include "AliTRDReconstructor.h"
  35 #include "AliTRDrecoParam.h"
  36 #include "AliTRDtrackerV1.h"
  37 #include "AliTRDgeometry.h"
  38 #include "AliTRDpadPlane.h"
  39 #include "AliTRDcalibDB.h"
  40 #include "Cal/AliTRDCalDet.h"
  41 #include "Cal/AliTRDCalROC.h"
  42
  43 ClassImp(AliTRDtrackingChamber)
  44
  45 //_______________________________________________________
  46 AliTRDtrackingChamber::AliTRDtrackingChamber()
  47   :TObject()
  48   ,fDetector(-1)
  49   ,fX0(0.)
  50 {}
  51
  52 //_______________________________________________________
  53 void AliTRDtrackingChamber::Clear(const Option_t *opt)
  54 {
  55   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++) fTB[itb].Clear(opt);
  56 }
  57
  58 //_______________________________________________________
  59 void AliTRDtrackingChamber::InsertCluster(AliTRDcluster *c, Int_t index)
  60 {
  61   fTB[c->GetPadTime()].InsertCluster(c, index);
  62 }
  63
  64 //_______________________________________________________
  65 Bool_t AliTRDtrackingChamber::Build(AliTRDgeometry *const geo, const AliTRDCalDet *cal, Bool_t hlt)
  66 {
  67 // Init chamber and all time bins (AliTRDchamberTimeBin)
  68 // Calculates radial position of the chamber based on
  69 // radial positions of the time bins (calibration/alignment aware)
  70 //
  71   if(fDetector < 0 || fDetector >= AliTRDgeometry::kNdet){
  72     AliWarning(Form("Detector index not set correctly to %d", fDetector));
  73     return kFALSE;
  74   }
  75
  76   Int_t stack = geo->GetStack(fDetector);
  77   Int_t layer = geo->GetLayer(fDetector);
  78   AliTRDpadPlane *pp = geo->GetPadPlane(layer, stack);
  79   Double_t zl = pp->GetRow0ROC() - pp->GetRowEndROC();
  80   Double_t z0 = geo->GetRow0(layer, stack, 0) - zl;
  81   Int_t nrows = pp->GetNrows();
  82
  83   Int_t index[50], jtb = 0;
  84   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
  85     if(!fTB[itb]) continue;
  86     fTB[itb].SetRange(z0, zl);
  87     fTB[itb].SetNRows(nrows);
  88     fTB[itb].BuildIndices();
  89     index[jtb++] = itb;
  90   }
  91   if(jtb<2) return kFALSE;
  92
  93
  94   // ESTIMATE POSITION OF PAD PLANE FOR THIS CHAMBER
  95   Double_t x0 = fTB[index[0]].GetX();
  96   Double_t x1 = fTB[index[1]].GetX();
  97   Double_t dx = (x0 - x1)/(index[1] - index[0]);
  98
  99   Int_t t0 = (Int_t)cal->GetValue(fDetector);
 100   if(!hlt){
 101     Double_t mean = 0.0;
 102     AliTRDCalROC *roc = AliTRDcalibDB::Instance()->GetT0ROC(fDetector);
 103     for(Int_t k = 0; k<roc->GetNchannels(); k++) mean += roc->GetValue(k);
 104     mean /= roc->GetNchannels();
 105     t0 = (Int_t)(cal->GetValue(fDetector) + mean);
 106   }
 107   fTB[t0].SetT0();
 108   fX0 = x0 + dx*(index[0] - t0);
 109   return kTRUE;
 110 }
 111
 112 //_______________________________________________________
 113 Int_t AliTRDtrackingChamber::GetNClusters() const
 114 {
 115 // Basic loop method
 116 // Returns number of clusters in chamber
 117 //
 118   Int_t n = 0;
 119   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
 120     n += Int_t(fTB[itb]);
 121   }
 122   return n;
 123 }
 124
 125 //_______________________________________________________
 126 void AliTRDtrackingChamber::Bootstrap(const AliTRDReconstructor *rec)
 127 {
 128 // Basic loop method
 129 // Bootstrap each time bin
 130 //
 131   AliTRDchamberTimeBin *jtb = &fTB[0];
 132   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++, ++jtb){
 133     (*jtb).Bootstrap(rec, fDetector);
 134   }
 135 }
 136
 137 //_______________________________________________________
 138 void  AliTRDtrackingChamber::SetOwner()
 139 {
 140 // Basic loop method
 141 // Set ownership in time bins
 142 //
 143   AliTRDchamberTimeBin *jtb = &fTB[0];
 144   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++, ++jtb){
 145     if(!(Int_t(*jtb))) continue;
 146     (*jtb).SetOwner();
 147   }
 148 }
 149
 150 //_______________________________________________________
 151 Double_t AliTRDtrackingChamber::GetQuality()
 152 {
 153   //
 154   // Calculate chamber quality for seeding.
 155   //
 156   //
 157   // Parameters :
 158   //   layers : Array of propagation layers for this plane.
 159   //
 160   // Output :
 161   //   plane quality factor for seeding
 162   //
 163   // Detailed description
 164   //
 165   // The quality of the plane for seeding is higher if:
 166   //  1. the average timebin population is closer to an integer number
 167   //  2. the distribution of clusters/timebin is closer to a uniform distribution.
 168   //    - the slope of the first derivative of a parabolic fit is small or
 169   //    - the slope of a linear fit is small
 170   //
 171
 172   Int_t ncl   = 0;
 173   Int_t nused = 0;
 174   Int_t nClLayer;
 175   for(int itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
 176     if(!(nClLayer = fTB[itb].GetNClusters())) continue;
 177     ncl += nClLayer;
 178     for(Int_t incl = 0; incl < nClLayer; incl++){
 179       if((fTB[itb].GetCluster(incl))->IsUsed()) nused++;
 180     }
 181   }
 182
 183   // calculate the deviation of the mean number of clusters from the
 184   // closest integer values
 185   Float_t nclMed = float(ncl-nused)/AliTRDtrackerV1::GetNTimeBins();
 186   Int_t ncli = Int_t(nclMed);
 187   Float_t nclDev = TMath::Abs(nclMed - TMath::Max(ncli, 1));
 188   nclDev -= (nclDev>.5) && ncli ? 1. : 0.;
 189   return TMath::Exp(-5.*TMath::Abs(nclDev));
 190
 191 //      // get slope of the derivative
 192 //      if(!fitter.Eval()) return quality;
 193 //      fitter.PrintResults(3);
 194 //      Double_t a = fitter.GetParameter(1);
 195 //
 196 //      printf("ncl_dev(%f)  a(%f)\n", ncl_dev, a);
 197 //      return quality*TMath::Exp(-a);
 198
 199 }
 200
 201
 202 //_______________________________________________________
 203 Bool_t AliTRDtrackingChamber::GetSeedingLayer(AliTRDchamberTimeBin *&fakeLayer, AliTRDgeometry * const geo, const AliTRDReconstructor *rec)
 204 {
 205   //
 206   // Creates a seeding layer
 207   //
 208
 209   // constants
 210   const Int_t kMaxRows = 16;
 211   const Int_t kMaxCols = 144;
 212   const Int_t kMaxPads = 2304;
 213   Int_t timeBinMin = rec->GetRecoParam()->GetNumberOfPresamples();
 214   Int_t timeBinMax = rec->GetRecoParam()->GetNumberOfPostsamples();
 215
 216   // Get the geometrical data of the chamber
 217   Int_t layer = geo->GetLayer(fDetector);
 218   Int_t stack = geo->GetStack(fDetector);
 219   Int_t sector= geo->GetSector(fDetector);
 220   AliTRDpadPlane *pp = geo->GetPadPlane(layer, stack);
 221   Int_t nCols = pp->GetNcols();
 222   Float_t ymin = TMath::Min(pp->GetCol0(), pp->GetColEnd());
 223   Float_t ymax = TMath::Max(pp->GetCol0(), pp->GetColEnd());
 224   Float_t zmin = TMath::Min(pp->GetRow0(), pp->GetRowEnd());
 225   Float_t zmax = TMath::Max(pp->GetRow0(), pp->GetRowEnd());
 226   Float_t z0 = -1., zl = -1.;
 227   Int_t nRows = pp->GetNrows();
 228   Float_t binlength = (ymax - ymin)/nCols;
 229   //AliInfo(Form("ymin(%f) ymax(%f) zmin(%f) zmax(%f) nRows(%d) binlength(%f)", ymin, ymax, zmin, zmax, nRows, binlength));
 230
 231   // Fill the histogram
 232   Int_t nClusters;
 233   Int_t *histogram[kMaxRows];                                                                                   // 2D-Histogram
 234   Int_t hvals[kMaxPads + 1];    memset(hvals, 0, sizeof(Int_t)*kMaxPads);        // one entry in addition for termination flag
 235   Float_t *sigmas[kMaxRows];
 236   Float_t svals[kMaxPads];      memset(svals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 237   AliTRDcluster *c = NULL;
 238   for(Int_t irs = 0; irs < kMaxRows; irs++){
 239     histogram[irs] = &hvals[irs*kMaxCols];
 240     sigmas[irs] = &svals[irs*kMaxCols];
 241   }
 242   for(Int_t iTime = timeBinMin; iTime < AliTRDseedV1::kNtb-timeBinMax; iTime++){
 243     if(!(nClusters = fTB[iTime].GetNClusters())) continue;
 244     z0 = fTB[iTime].GetZ0();
 245     zl = fTB[iTime].GetDZ0();
 246     for(Int_t incl = 0; incl < nClusters; incl++){
 247       c = fTB[iTime].GetCluster(incl);
 248       histogram[c->GetPadRow()][c->GetPadCol()]++;
 249       sigmas[c->GetPadRow()][c->GetPadCol()] += c->GetSigmaZ2();
 250     }
 251   }
 252
 253 // Now I have everything in the histogram, do the selection
 254   //Int_t nPads = nCols * nRows;
 255   // This is what we are interested in: The center of gravity of the best candidates
 256   Float_t cogyvals[kMaxPads]; memset(cogyvals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 257   Float_t cogzvals[kMaxPads]; memset(cogzvals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 258   Float_t *cogy[kMaxRows];
 259   Float_t *cogz[kMaxRows];
 260
 261   // Lookup-Table storing coordinates according to the bins
 262   Float_t yLengths[kMaxCols];
 263   Float_t zLengths[kMaxRows];
 264   for(Int_t icnt = 0; icnt < nCols; icnt++){
 265     yLengths[icnt] = pp->GetColPos(nCols - 1 - icnt) + binlength/2;
 266   }
 267   for(Int_t icnt = 0; icnt < nRows; icnt++){
 268     zLengths[icnt] = pp->GetRowPos(icnt) - pp->GetRowSize(icnt)/2;
 269   }
 270
 271   // A bitfield is used to mask the pads as usable
 272   Short_t mask[kMaxCols]; memset(mask, 0 ,sizeof(Short_t) * kMaxCols);//bool mvals[kMaxPads];
 273   for(UChar_t icount = 0; icount < nRows; icount++){
 274     cogy[icount] = &cogyvals[icount*kMaxCols];
 275     cogz[icount] = &cogzvals[icount*kMaxCols];
 276   }
 277   // In this array the array position of the best candidates will be stored
 278   Int_t   cand[AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack];
 279   Float_t sigcands[AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack];
 280
 281   // helper variables
 282   Int_t indices[kMaxPads]; memset(indices, -1, sizeof(Int_t)*kMaxPads);
 283   Int_t nCandidates = 0;
 284   Float_t norm, cogv;
 285   // histogram filled -> Select best bins
 286   Int_t nPads = nCols * nRows;
 287   // take out all the bins which have less than 3 entries (faster sorting)
 288   Int_t content[kMaxPads], dictionary[kMaxPads], nCont = 0, padnumber = 0;
 289   Int_t *iter = &hvals[0], *citer = &content[0], *diter =  &dictionary[0]; // iterators for preselection
 290   const Int_t threshold = 2;
 291   hvals[nPads] = -1; // termination for iterator
 292   do{
 293     if(*iter > threshold){
 294       *(citer++) = *iter;
 295       *(diter++) = padnumber;
 296       nCont++;
 297     }
 298     padnumber++;
 299   }while(*(++iter) != -1);
 300   TMath::Sort(nCont, content, indices);
 301
 302   Int_t col, row, lower, lower1, upper, upper1;
 303   for(Int_t ib = 0; ib < nCont; ib++){
 304     if(nCandidates >= AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack){
 305       AliWarning(Form("Number of seed candidates %d exceeded maximum allowed per stack %d", nCandidates, AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack));
 306       break;
 307     }
 308     // Positions
 309     row = dictionary[indices[ib]]/nCols;
 310     col = dictionary[indices[ib]]%nCols;
 311     // here will be the threshold condition:
 312     if((mask[col] & (1 << row)) != 0) continue;         // Pad is masked: continue
 313     //  if(histogram[row][col] < TMath::Max(threshold, 1)){     // of course at least one cluster is needed
 314     //          break;                  // number of clusters below threshold: break;
 315     //  }
 316     // passing: Mark the neighbors
 317     lower  = TMath::Max(col - 1, 0); upper  = TMath::Min(col + 2, nCols);
 318     lower1 = TMath::Max(row - 1, 0); upper1 = TMath::Min(row + 2, nCols);
 319     for(Int_t ic = lower; ic < upper; ++ic)
 320       for(Int_t ir = lower1; ir < upper1; ++ir){
 321         if(ic == col && ir == row) continue;
 322         mask[ic] |= (1 << ir);
 323       }
 324     // Storing the position in an array
 325     // testing for neigboring
 326     cogv = 0;
 327     norm = 0;
 328     lower = TMath::Max(col - 1, 0);
 329     upper = TMath::Min(col + 2, nCols);
 330     for(Int_t inb = lower; inb < upper; ++inb){
 331       cogv += yLengths[inb] * histogram[row][inb];
 332       norm += histogram[row][inb];
 333     }
 334     cogy[row][col] = cogv / norm;
 335     cogv = 0; norm = 0;
 336     lower = TMath::Max(row - 1, 0);
 337     upper = TMath::Min(row + 2, nRows);
 338     for(Int_t inb = lower; inb < upper; ++inb){
 339       cogv += zLengths[inb] * histogram[inb][col];
 340       norm += histogram[inb][col];
 341     }
 342     cogz[row][col] = Float_t(cogv) /  norm;
 343     // passed the filter
 344     cand[nCandidates] = row*nCols + col;        // store the position of a passig candidate into an Array
 345     sigcands[nCandidates] = sigmas[row][col] / histogram[row][col]; // never be a floating point exeption
 346     // Analysis output
 347     nCandidates++;
 348   }
 349   if(!nCandidates) return kFALSE;
 350
 351   Float_t pos[3], sig[2];
 352   Short_t signal[7]; memset(&signal[0], 0, 7*sizeof(Short_t));
 353
 354   new(fakeLayer) AliTRDchamberTimeBin(layer, stack, sector, z0, zl);
 355   fakeLayer->SetReconstructor(rec);
 356   fakeLayer->SetNRows(nRows);
 357   fakeLayer->SetOwner(kFALSE);
 358   if(nCandidates){
 359     UInt_t fakeIndex = 0;
 360     for(Int_t ican = 0; ican < nCandidates; ican++){
 361       row = cand[ican] / nCols;
 362       col = cand[ican] % nCols;
 363       //temporary
 364       Int_t n = 0; Double_t x = 0., y = 0., z = 0.;
 365       for(int itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
 366         if(!(nClusters = fTB[itb].GetNClusters())) continue;
 367         for(Int_t incl = 0; incl < nClusters; incl++){
 368           c = fTB[itb].GetCluster(incl);
 369           if(c->GetPadRow() != row) continue;
 370           if(TMath::Abs(c->GetPadCol() - col) > 2) continue;
 371           x += c->GetX();
 372           y += c->GetY();
 373           z += c->GetZ();
 374           n++;
 375         }
 376       }
 377       pos[0] = x/n;
 378       pos[1] = y/n;
 379       pos[2] = z/n;
 380       sig[0] = .02;
 381       sig[1] = sigcands[ican];
 382       fakeLayer->InsertCluster(new AliTRDcluster(fDetector, 0., pos, sig, NULL, 3, signal, col, row, 0, 0, 0., 0), fakeIndex++);
 383     }
 384   }
 385   fakeLayer->BuildIndices();
 386   //fakeLayer->Print();
 387
 388   if(rec->GetRecoParam()->GetStreamLevel(AliTRDrecoParam::kTracker) >= 3){
 389     //TMatrixD hist(nRows, nCols);
 390     //for(Int_t i = 0; i < nRows; i++)
 391     //  for(Int_t j = 0; j < nCols; j++)
 392     //          hist(i,j) = histogram[i][j];
 393     TTreeSRedirector &cstreamer = *rec->GetDebugStream(AliTRDrecoParam::kTracker);
 394     cstreamer << "GetSeedingLayer"
 395     << "layer="      << layer
 396     << "ymin="       << ymin
 397     << "ymax="       << ymax
 398     << "zmin="       << zmin
 399     << "zmax="       << zmax
 400     << "L.="         << fakeLayer
 401     //<< "Histogram.=" << &hist
 402     << "\n";
 403   }
 404
 405   return kTRUE;
 406 }
 407
 408
 409 //_______________________________________________________
 410 void AliTRDtrackingChamber::Print(Option_t *opt) const
 411 {
 412   // Print the chamber status
 413   if(!GetNClusters()) return;
 414   AliInfo(Form("fDetector   = %d", fDetector));
 415   AliInfo(Form("fX0         = %7.3f", fX0));
 416   const AliTRDchamberTimeBin *itb = &fTB[0];
 417   for(Int_t jtb=0; jtb<AliTRDseedV1::kNtb; jtb++, itb++) (*itb).Print(opt);
 418 }
 419
 420
 421 //_______________________________________________________
 422 void AliTRDtrackingChamber::Update()
 423 {
 424 // Steer purging of used and shared clusters
 425
 426   AliTRDchamberTimeBin *jtb = &fTB[0];
 427   for(Int_t itb=AliTRDseedV1::kNtb; itb--; ++jtb){
 428     if(!(Int_t(*jtb))) continue;
 429     (*jtb).BuildIndices();
 430   }
 431 }
 432