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 "AliTRDCommonParam.h"
  41 #include "Cal/AliTRDCalDet.h"
  42 #include "Cal/AliTRDCalROC.h"
  43
  44 ClassImp(AliTRDtrackingChamber)
  45
  46 //_______________________________________________________
  47 AliTRDtrackingChamber::AliTRDtrackingChamber()
  48   :TObject()
  49   ,fDetector(-1)
  50   ,fX0(0.)
  51   // ,fExB(0.)
  52   // ,fVD(0.)
  53   // ,fT0(0.)
  54   // ,fS2PRF(0.)
  55   // ,fDiffL(0.)
  56   // ,fDiffT(0.)
  57 {}
  58
  59 //_______________________________________________________
  60 void AliTRDtrackingChamber::Clear(const Option_t *opt)
  61 {
  62   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++) fTB[itb].Clear(opt);
  63 }
  64
  65 //_______________________________________________________
  66 Bool_t AliTRDtrackingChamber::Build(AliTRDgeometry *const geo, Bool_t hlt)
  67 {
  68 // Init chamber and all time bins (AliTRDchamberTimeBin)
  69 // Calculates radial position of the chamber based on
  70 // radial positions of the time bins (calibration/alignment aware)
  71 //
  72   if(fDetector < 0 || fDetector >= AliTRDgeometry::kNdet){
  73     AliWarning(Form("Detector index not set correctly to %d", fDetector));
  74     return kFALSE;
  75   }
  76
  77   Int_t stack = AliTRDgeometry::GetStack(fDetector);
  78   Int_t layer = AliTRDgeometry::GetLayer(fDetector);
  79   AliTRDpadPlane *pp = geo->GetPadPlane(layer, stack);
  80   Double_t zl = pp->GetRow0ROC() - pp->GetRowEndROC();
  81   Double_t z0 = geo->GetRow0(layer, stack, 0) - zl;
  82   Int_t nrows = pp->GetNrows();
  83
  84   Int_t index[50], jtb = 0;
  85   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
  86     if(!fTB[itb]) continue;
  87     fTB[itb].SetRange(z0, zl);
  88     fTB[itb].SetNRows(nrows);
  89     fTB[itb].SetPlane(layer);
  90     fTB[itb].SetStack(stack);
  91     fTB[itb].SetSector(AliTRDgeometry::GetSector(fDetector));
  92     fTB[itb].BuildIndices();
  93     index[jtb++] = itb;
  94   }
  95   if(jtb<2) return kFALSE;
  96
  97   AliTRDcalibDB *calib = AliTRDcalibDB::Instance();
  98   Float_t t0;
  99   if(!hlt){
 100     t0    = calib->GetT0Average(fDetector);
 101   }else{
 102     t0    = calib->GetT0Det()->GetValue(fDetector);
 103   }
 104   // fVD    = calib->GetVdriftAverage(fDetector);
 105   // fS2PRF = calib->GetPRFROC(fDetector)->GetMean(); fS2PRF *= fS2PRF;
 106   // fExB   = AliTRDCommonParam::Instance()->GetOmegaTau(fVD);
 107   // AliTRDCommonParam::Instance()->GetDiffCoeff(fDiffL, fDiffT, fVD);
 108
 109   // ESTIMATE POSITION OF PAD PLANE FOR THIS CHAMBER
 110   //fTB[Int_t(t0)].SetT0();
 111   Double_t x0 = fTB[index[0]].GetX();
 112   Double_t x1 = fTB[index[1]].GetX();
 113   Double_t dx = (x0 - x1)/(index[1] - index[0]);
 114   fX0 = x0 + dx*(index[0] - t0);
 115   return kTRUE;
 116 }
 117
 118 //_______________________________________________________
 119 Int_t AliTRDtrackingChamber::GetNClusters() const
 120 {
 121 // Basic loop method
 122 // Returns number of clusters in chamber
 123 //
 124   Int_t n = 0;
 125   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
 126     n += Int_t(fTB[itb]);
 127   }
 128   return n;
 129 }
 130
 131 //_______________________________________________________
 132 void AliTRDtrackingChamber::Bootstrap(const AliTRDReconstructor *rec)
 133 {
 134 // Basic loop method
 135 // Bootstrap each time bin
 136 //
 137   AliTRDchamberTimeBin *jtb = &fTB[0];
 138   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++, ++jtb){
 139     (*jtb).Bootstrap(rec, fDetector);
 140   }
 141 }
 142
 143 //_______________________________________________________
 144 void  AliTRDtrackingChamber::SetOwner()
 145 {
 146 // Basic loop method
 147 // Set ownership in time bins
 148 //
 149   AliTRDchamberTimeBin *jtb = &fTB[0];
 150   for(Int_t itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++, ++jtb){
 151     if(!(Int_t(*jtb))) continue;
 152     (*jtb).SetOwner();
 153   }
 154 }
 155
 156 //_______________________________________________________
 157 Double_t AliTRDtrackingChamber::GetQuality()
 158 {
 159   //
 160   // Calculate chamber quality for seeding.
 161   //
 162   //
 163   // Parameters :
 164   //   layers : Array of propagation layers for this plane.
 165   //
 166   // Output :
 167   //   plane quality factor for seeding
 168   //
 169   // Detailed description
 170   //
 171   // The quality of the plane for seeding is higher if:
 172   //  1. the average timebin population is closer to an integer number
 173   //  2. the distribution of clusters/timebin is closer to a uniform distribution.
 174   //    - the slope of the first derivative of a parabolic fit is small or
 175   //    - the slope of a linear fit is small
 176   //
 177
 178   Int_t ncl   = 0;
 179   Int_t nused = 0;
 180   Int_t nClLayer;
 181   for(int itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
 182     if(!(nClLayer = fTB[itb].GetNClusters())) continue;
 183     ncl += nClLayer;
 184     for(Int_t incl = 0; incl < nClLayer; incl++){
 185       if((fTB[itb].GetCluster(incl))->IsUsed()) nused++;
 186     }
 187   }
 188
 189   // calculate the deviation of the mean number of clusters from the
 190   // closest integer values
 191   Float_t nclMed = float(ncl-nused)/AliTRDtrackerV1::GetNTimeBins();
 192   Int_t ncli = Int_t(nclMed);
 193   Float_t nclDev = TMath::Abs(nclMed - TMath::Max(ncli, 1));
 194   nclDev -= (nclDev>.5) && ncli ? 1. : 0.;
 195   return TMath::Exp(-5.*TMath::Abs(nclDev));
 196
 197 //      // get slope of the derivative
 198 //      if(!fitter.Eval()) return quality;
 199 //      fitter.PrintResults(3);
 200 //      Double_t a = fitter.GetParameter(1);
 201 //
 202 //      printf("ncl_dev(%f)  a(%f)\n", ncl_dev, a);
 203 //      return quality*TMath::Exp(-a);
 204
 205 }
 206
 207
 208 //_______________________________________________________
 209 Bool_t AliTRDtrackingChamber::GetSeedingLayer(AliTRDchamberTimeBin *&fakeLayer, AliTRDgeometry * const geo, const AliTRDReconstructor *rec)
 210 {
 211   //
 212   // Creates a seeding layer
 213   //
 214
 215   // constants
 216   const Int_t kMaxRows = 16;
 217   const Int_t kMaxCols = 144;
 218   const Int_t kMaxPads = 2304;
 219   Int_t timeBinMin = rec->GetRecoParam()->GetNumberOfPresamples();
 220   Int_t timeBinMax = rec->GetRecoParam()->GetNumberOfPostsamples();
 221
 222   // Get the geometrical data of the chamber
 223   Int_t layer = geo->GetLayer(fDetector);
 224   Int_t stack = geo->GetStack(fDetector);
 225   Int_t sector= geo->GetSector(fDetector);
 226   AliTRDpadPlane *pp = geo->GetPadPlane(layer, stack);
 227   Int_t nCols = pp->GetNcols();
 228   Float_t ymin = TMath::Min(pp->GetCol0(), pp->GetColEnd());
 229   Float_t ymax = TMath::Max(pp->GetCol0(), pp->GetColEnd());
 230   Float_t zmin = TMath::Min(pp->GetRow0(), pp->GetRowEnd());
 231   Float_t zmax = TMath::Max(pp->GetRow0(), pp->GetRowEnd());
 232   Float_t z0 = -1., zl = -1.;
 233   Int_t nRows = pp->GetNrows();
 234   Float_t binlength = (ymax - ymin)/nCols;
 235   //AliInfo(Form("ymin(%f) ymax(%f) zmin(%f) zmax(%f) nRows(%d) binlength(%f)", ymin, ymax, zmin, zmax, nRows, binlength));
 236
 237   // Fill the histogram
 238   Int_t nClusters;
 239   Int_t *histogram[kMaxRows];                                                                                   // 2D-Histogram
 240   Int_t hvals[kMaxPads + 1];    memset(hvals, 0, sizeof(Int_t)*kMaxPads);        // one entry in addition for termination flag
 241   Float_t *sigmas[kMaxRows];
 242   Float_t svals[kMaxPads];      memset(svals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 243   AliTRDcluster *c = NULL;
 244   for(Int_t irs = 0; irs < kMaxRows; irs++){
 245     histogram[irs] = &hvals[irs*kMaxCols];
 246     sigmas[irs] = &svals[irs*kMaxCols];
 247   }
 248   for(Int_t iTime = timeBinMin; iTime < AliTRDseedV1::kNtb-timeBinMax; iTime++){
 249     if(!(nClusters = fTB[iTime].GetNClusters())) continue;
 250     z0 = fTB[iTime].GetZ0();
 251     zl = fTB[iTime].GetDZ0();
 252     for(Int_t incl = 0; incl < nClusters; incl++){
 253       c = fTB[iTime].GetCluster(incl);
 254       histogram[c->GetPadRow()][c->GetPadCol()]++;
 255       sigmas[c->GetPadRow()][c->GetPadCol()] += c->GetSigmaZ2();
 256     }
 257   }
 258
 259 // Now I have everything in the histogram, do the selection
 260   //Int_t nPads = nCols * nRows;
 261   // This is what we are interested in: The center of gravity of the best candidates
 262   Float_t cogyvals[kMaxPads]; memset(cogyvals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 263   Float_t cogzvals[kMaxPads]; memset(cogzvals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 264   Float_t *cogy[kMaxRows];
 265   Float_t *cogz[kMaxRows];
 266
 267   // Lookup-Table storing coordinates according to the bins
 268   Float_t yLengths[kMaxCols]; memset(yLengths, 0, kMaxCols*sizeof(Float_t));
 269   Float_t zLengths[kMaxRows]; memset(zLengths, 0, kMaxRows*sizeof(Float_t));
 270   for(Int_t icnt = 0; icnt < nCols; icnt++){
 271     yLengths[icnt] = pp->GetColPos(nCols - 1 - icnt) + binlength/2;
 272   }
 273   for(Int_t icnt = 0; icnt < nRows; icnt++){
 274     zLengths[icnt] = pp->GetRowPos(icnt) - pp->GetRowSize(icnt)/2;
 275   }
 276
 277   // A bitfield is used to mask the pads as usable
 278   Short_t mask[kMaxCols]; memset(mask, 0 ,sizeof(Short_t) * kMaxCols);//bool mvals[kMaxPads];
 279   for(UChar_t icount = 0; icount < nRows; icount++){
 280     cogy[icount] = &cogyvals[icount*kMaxCols];
 281     cogz[icount] = &cogzvals[icount*kMaxCols];
 282   }
 283   // In this array the array position of the best candidates will be stored
 284   Int_t   cand[AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack];
 285   Float_t sigcands[AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack];
 286
 287   // helper variables
 288   Int_t indices[kMaxPads]; memset(indices, -1, sizeof(Int_t)*kMaxPads);
 289   Int_t nCandidates = 0;
 290   Float_t norm, cogv;
 291   // histogram filled -> Select best bins
 292   Int_t nPads = nCols * nRows;
 293   // take out all the bins which have less than 3 entries (faster sorting)
 294   Int_t content[kMaxPads], dictionary[kMaxPads], nCont = 0, padnumber = 0;
 295   Int_t *iter = &hvals[0], *citer = &content[0], *diter =  &dictionary[0]; // iterators for preselection
 296   const Int_t threshold = 2;
 297   hvals[nPads] = -1; // termination for iterator
 298   do{
 299     if(*iter > threshold){
 300       *(citer++) = *iter;
 301       *(diter++) = padnumber;
 302       nCont++;
 303     }
 304     padnumber++;
 305   }while(*(++iter) != -1);
 306   TMath::Sort(nCont, content, indices);
 307
 308   Int_t col, row, lower, lower1, upper, upper1;
 309   for(Int_t ib = 0; ib < nCont; ib++){
 310     if(nCandidates >= AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack){
 311       AliDebug(1, Form("Number of seed candidates %d exceeded maximum allowed per stack %d", nCandidates, AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack));
 312       break;
 313     }
 314     // Positions
 315     row = dictionary[indices[ib]]/nCols;
 316     col = dictionary[indices[ib]]%nCols;
 317     // here will be the threshold condition:
 318     if((mask[col] & (1 << row)) != 0) continue;         // Pad is masked: continue
 319     //  if(histogram[row][col] < TMath::Max(threshold, 1)){     // of course at least one cluster is needed
 320     //          break;                  // number of clusters below threshold: break;
 321     //  }
 322     // passing: Mark the neighbors
 323     lower  = TMath::Max(col - 1, 0); upper  = TMath::Min(col + 2, nCols);
 324     lower1 = TMath::Max(row - 1, 0); upper1 = TMath::Min(row + 2, nCols);
 325     for(Int_t ic = lower; ic < upper; ++ic)
 326       for(Int_t ir = lower1; ir < upper1; ++ir){
 327         if(ic == col && ir == row) continue;
 328         mask[ic] |= (1 << ir);
 329       }
 330     // Storing the position in an array
 331     // testing for neigboring
 332     cogv = 0;
 333     norm = 0;
 334     lower = TMath::Max(col - 1, 0);
 335     upper = TMath::Min(col + 2, nCols);
 336     for(Int_t inb = lower; inb < upper; ++inb){
 337       cogv += yLengths[inb] * histogram[row][inb];
 338       norm += histogram[row][inb];
 339     }
 340     cogy[row][col] = cogv / norm;
 341     cogv = 0; norm = 0;
 342     lower = TMath::Max(row - 1, 0);
 343     upper = TMath::Min(row + 2, nRows);
 344     for(Int_t inb = lower; inb < upper; ++inb){
 345       cogv += zLengths[inb] * histogram[inb][col];
 346       norm += histogram[inb][col];
 347     }
 348     cogz[row][col] = Float_t(cogv) /  norm;
 349     // passed the filter
 350     cand[nCandidates] = row*nCols + col;        // store the position of a passig candidate into an Array
 351     sigcands[nCandidates] = sigmas[row][col] / histogram[row][col]; // never be a floating point exeption
 352     // Analysis output
 353     nCandidates++;
 354   }
 355   if(!nCandidates) return kFALSE;
 356
 357   Float_t pos[3], sig[2];
 358   Short_t signal[7]; memset(&signal[0], 0, 7*sizeof(Short_t));
 359
 360   new(fakeLayer) AliTRDchamberTimeBin(layer, stack, sector, z0, zl);
 361   fakeLayer->SetReconstructor(rec);
 362   fakeLayer->SetNRows(nRows);
 363   fakeLayer->SetOwner(kFALSE);
 364   if(nCandidates){
 365     UInt_t fakeIndex = 0;
 366     for(Int_t ican = 0; ican < nCandidates; ican++){
 367       row = cand[ican] / nCols;
 368       col = cand[ican] % nCols;
 369       //temporary
 370       Int_t n = 0; Double_t x = 0., y = 0., z = 0.;
 371       for(int itb=0; itb<AliTRDseedV1::kNtb; itb++){
 372         if(!(nClusters = fTB[itb].GetNClusters())) continue;
 373         for(Int_t incl = 0; incl < nClusters; incl++){
 374           c = fTB[itb].GetCluster(incl);
 375           if(c->GetPadRow() != row) continue;
 376           if(TMath::Abs(c->GetPadCol() - col) > 2) continue;
 377           x += c->GetX();
 378           y += c->GetY();
 379           z += c->GetZ();
 380           n++;
 381         }
 382       }
 383       if(!n) continue;
 384       pos[0] = x/n;
 385       pos[1] = y/n;
 386       pos[2] = z/n;
 387       sig[0] = .02;
 388       sig[1] = sigcands[ican];
 389       fakeLayer->InsertCluster(new AliTRDcluster(fDetector, 0., pos, sig, NULL, 3, signal, col, row, 0, 0, 0., 0), fakeIndex++);
 390     }
 391   }
 392   fakeLayer->BuildIndices();
 393   //fakeLayer->Print();
 394
 395   if(rec->GetRecoParam()->GetStreamLevel(AliTRDrecoParam::kTracker) >= 3){
 396     //TMatrixD hist(nRows, nCols);
 397     //for(Int_t i = 0; i < nRows; i++)
 398     //  for(Int_t j = 0; j < nCols; j++)
 399     //          hist(i,j) = histogram[i][j];
 400     TTreeSRedirector &cstreamer = *rec->GetDebugStream(AliTRDrecoParam::kTracker);
 401     cstreamer << "GetSeedingLayer"
 402     << "layer="      << layer
 403     << "ymin="       << ymin
 404     << "ymax="       << ymax
 405     << "zmin="       << zmin
 406     << "zmax="       << zmax
 407     << "L.="         << fakeLayer
 408     //<< "Histogram.=" << &hist
 409     << "\n";
 410   }
 411
 412   return kTRUE;
 413 }
 414
 415
 416 //_______________________________________________________
 417 void AliTRDtrackingChamber::Print(Option_t *opt) const
 418 {
 419   // Print the chamber status
 420   if(!GetNClusters()) return;
 421   AliInfo(Form("fDetector   = %d", fDetector));
 422   AliInfo(Form("fX0         = %7.3f", fX0));
 423   const AliTRDchamberTimeBin *itb = &fTB[0];
 424   for(Int_t jtb=0; jtb<AliTRDseedV1::kNtb; jtb++, itb++) (*itb).Print(opt);
 425 }
 426
 427
 428 //_______________________________________________________
 429 void AliTRDtrackingChamber::Update()
 430 {
 431 // Steer purging of used and shared clusters
 432
 433   AliTRDchamberTimeBin *jtb = &fTB[0];
 434   for(Int_t itb=AliTRDseedV1::kNtb; itb--; ++jtb){
 435     if(!(Int_t(*jtb))) continue;
 436     (*jtb).BuildIndices();
 437   }
 438 }
 439