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