macros/mcminiesd.C

   1 // This is an example macro which loops on all ESD events in a file set
   2 // and stores the selected information in form of mini ESD tree.
   3 // It also extracts the corresponding MC information in a parallel MC tree.
   4 //
   5 // Input: galice.root,Kinematics.root,AliESDs.root (read only)
   6 // Output: miniesd.root (recreate)
   7 //
   8 // Usage: faster if compiled
   9 // gSystem->SetIncludePath("-I$ROOTSYS/include -I$ALICE_ROOT/include -I$ALICE_ROOT/TPC");
  10 // gROOT->LoadMacro("mcminiesd.C+");
  11 // mcminiesd()
  12 //
  13 // Author: Peter Hristov
  14 // e-mail: Peter.Hristov@cern.ch
  15
  16 #if !defined(__CINT__) || defined(__MAKECINT__)
  17
  18 // Root include files
  19 #include <Riostream.h>
  20 #include <TFile.h>
  21 #include <TTree.h>
  22 #include <TBranch.h>
  23 #include <TStopwatch.h>
  24 #include <TObject.h>
  25 #include <TParticle.h>
  26 #include <TLorentzVector.h>
  27 #include <TVector3.h>
  28 #include <TArrayF.h>
  29 #include <TDatabasePDG.h>
  30 #include <TParticlePDG.h>
  31
  32 // AliRoot include files
  33 #include "AliESD.h"
  34 #include "AliESDVertex.h"
  35 #include "AliRunLoader.h"
  36 #include "AliRun.h"
  37 #include "AliStack.h"
  38 #include "AliHeader.h"
  39 #include "AliGenEventHeader.h"
  40 #include "AliTPCtrack.h"
  41 #include "AliTracker.h"
  42
  43 #endif
  44
  45 void selectRecTracks(AliESD* esdOut, Int_t * select, Int_t &nkeep0) {
  46   // Select also all the reconstructed tracks in case it was not done before
  47   Int_t nrec = esdOut->GetNumberOfTracks();
  48   for(Int_t irec=0; irec<nrec; irec++) {
  49     AliESDtrack * track = esdOut->GetTrack(irec);
  50     UInt_t label = TMath::Abs(track->GetLabel());
  51     if (label>=10000000) continue; // Underlying event. 10000000 is the
  52                                    // value of fkMASKSTEP in AliRunDigitizer
  53     if (!select[label]) {
  54       select[label] = 1;
  55       nkeep0++;
  56     }
  57   }
  58 }
  59
  60 void copyGeneralESDInfo(AliESD* esdIn, AliESD* esdOut) {
  61   // Event and run number
  62   esdOut->SetEventNumber(esdIn->GetEventNumber());
  63   esdOut->SetRunNumber(esdIn->GetRunNumber());
  64
  65   // Trigger
  66   esdOut->SetTriggerMask(esdIn->GetTriggerMask());
  67
  68   // Magnetic field
  69   esdOut->SetMagneticField(esdIn->GetMagneticField());
  70
  71   // Copy ESD vertex
  72   const AliESDVertex * vtxIn = esdIn->GetVertex();
  73   AliESDVertex * vtxOut = 0x0;
  74   if (vtxIn) {
  75     Double_t pos[3];
  76     vtxIn->GetXYZ(pos);
  77     Double_t cov[6];
  78     vtxIn->GetCovMatrix(cov);
  79
  80     vtxOut = new AliESDVertex(pos,cov,
  81                                              vtxIn->GetChi2(),
  82                                              vtxIn->GetNContributors());
  83   }
  84   else
  85     vtxOut = new AliESDVertex();
  86
  87   esdOut->SetVertex(vtxOut);
  88 }
  89
  90 void selectMiniESD(AliESD* esdIn, AliESD* &esdOut) {
  91   // This function copies the general ESD information
  92   // and selects the reconstructed tracks of interest
  93   // The second argument is a reference to pointer since we
  94   // want to operate not with the content, but with the pointer itself
  95
  96   printf("--------------------\n");
  97   printf("Selecting data mini ESD\n");
  98   TStopwatch timer;
  99   timer.Start();
 100
 101   // Create the new output ESD
 102   esdOut = new AliESD();
 103
 104   // Copy the general information
 105   copyGeneralESDInfo(esdIn, esdOut);
 106
 107   // Select tracks
 108   Int_t ntrk = esdIn->GetNumberOfTracks();
 109
 110   // Loop on tracks
 111   for (Int_t itrk=0; itrk<ntrk; itrk++) {
 112
 113     AliESDtrack * trackIn = esdIn->GetTrack(itrk);
 114     UInt_t status=trackIn->GetStatus();
 115
 116     //select only tracks with TPC or ITS refit
 117     if ((status&AliESDtrack::kTPCrefit)==0
 118         && (status&AliESDtrack::kITSrefit)==0
 119         ) continue;
 120
 121     //select only tracks with "combined" PID
 122     if ((status&AliESDtrack::kESDpid)==0) continue;
 123
 124     AliESDtrack * trackOut = new AliESDtrack(*trackIn);
 125
 126     // Reset most of the redundant information
 127     trackOut->MakeMiniESDtrack();
 128
 129     esdOut->AddTrack(trackOut);
 130
 131     // Do not delete trackIn, it is a second pointer to an
 132     // object belonging to the TClonesArray
 133     delete trackOut;
 134   }
 135
 136   printf("%d tracks selected\n",esdOut->GetNumberOfTracks());
 137   esdOut->Print();
 138   timer.Stop();
 139   timer.Print();
 140   printf("--------------------\n");
 141 }
 142
 143 void fixMotherDaughter(TClonesArray& particles, Int_t * map) {
 144   // Fix mother-daughter relationship
 145   // using the map of old to new indexes
 146   Int_t nkeep = particles.GetEntriesFast();
 147   for (Int_t i=0; i<nkeep; i++) {
 148     TParticle * part = (TParticle*)particles[i];
 149
 150     // mother
 151     Int_t mum = part->GetFirstMother();
 152     if (mum>-1 && i>map[mum])
 153       part->SetFirstMother(map[mum]);
 154
 155     // old indexes
 156     Int_t fd = part->GetFirstDaughter();
 157     Int_t ld = part->GetLastDaughter();
 158
 159     // invalidate daughters
 160     part->SetFirstDaughter(-1);
 161     part->SetLastDaughter(-1);
 162
 163     for (Int_t id=TMath::Max(fd,0); id<=ld; id++) {
 164       if (map[id]>-1) {
 165         // this daughter was selected
 166         if(part->GetFirstDaughter() < 0) part->SetFirstDaughter(map[id]);
 167         part->SetLastDaughter(map[id]);
 168       }
 169     }
 170   }
 171 }
 172
 173 void checkConsistency(TClonesArray& particles) {
 174   // Check consistency
 175   // each mother is before the daughters,
 176   // each daughter from the mother's list
 177   // points back to its mother
 178   Int_t nkeep = particles.GetEntriesFast();
 179   for (Int_t i=0; i<nkeep; i++) {
 180     TParticle * part = (TParticle*)particles[i];
 181
 182     Int_t mum = part->GetFirstMother();
 183
 184     if (mum>-1 && i<mum) {
 185       cout << "Problem: mother " << mum << " after daughter " << i << endl;
 186     }
 187
 188     Int_t fd = part->GetFirstDaughter();
 189     Int_t ld = part->GetLastDaughter();
 190
 191     if (fd > ld ) cout << "Problem " << fd << " > " << ld << endl;
 192     if (fd > -1 && fd < i )
 193       cout << "Problem: mother " << i << " after daughter " << ld << endl;
 194
 195     for (Int_t id=TMath::Max(fd,0); id<=ld; id++) {
 196       TParticle * daughter = (TParticle*)particles[id];
 197       if (daughter->GetFirstMother() != i) {
 198         cout << "Problem "<< i << " not "
 199              << daughter->GetFirstMother()  << endl;
 200         daughter->Print();
 201       }
 202     }
 203
 204   }
 205 }
 206
 207
 208 void kinetree(AliRunLoader* runLoader, AliESD* &esdOut, TClonesArray* &ministack) {
 209
 210   printf("--------------------\n");
 211   printf("Selecting MC mini ESD\n");
 212   TStopwatch timer;
 213   timer.Start();
 214
 215   // Particle properties
 216   TDatabasePDG * pdgdb = TDatabasePDG::Instance();
 217
 218   // Particle stack
 219   AliStack * stack = runLoader->Stack();
 220
 221   Int_t npart = stack->GetNtrack();
 222
 223   // Particle momentum and vertex. Will be extracted from TParticle
 224   TLorentzVector momentum;
 225   TArrayF vertex(3);
 226   runLoader->GetHeader()->GenEventHeader()->PrimaryVertex(vertex);
 227   TVector3 dvertex;
 228
 229   // Counter for selected particles
 230   Int_t nkeep0 = 0;
 231
 232   Int_t * select = new Int_t[npart];
 233
 234   // Loop on particles: physics selection
 235   for (Int_t ipart=0; ipart<npart; ipart++) {
 236
 237     select[ipart] = 0;
 238
 239     TParticle * part = stack->Particle(ipart);
 240
 241     if (!part) {
 242       cout << "Empty particle " << ipart << endl;
 243       continue;
 244     }
 245
 246     // Particle momentum and vertex of origin
 247     part->Momentum(momentum);
 248     dvertex.SetXYZ(part->Vx()-vertex[0],
 249                    part->Vy()-vertex[1],
 250                    part->Vz()-vertex[2]);
 251
 252     // Now select only the "interesting" particles
 253
 254     // Select all particles from the primary vertex:
 255     // resonances and products of resonance decays
 256     if(dvertex.Mag()<0.0001) {
 257       select[ipart] = 1;
 258       nkeep0++;
 259       continue;
 260     }
 261
 262     // Reject particles born outside ITS
 263     if (dvertex.Perp()>100) continue;
 264
 265     // Reject particles with too low momentum, they don't rich TPC
 266     if (part->Pt()<0.1) continue;
 267
 268     // Reject "final state" neutral particles
 269     // This has to be redone after this loop
 270     Int_t pdgcode = part->GetPdgCode();
 271     TParticlePDG * pdgpart = pdgdb->GetParticle(pdgcode);
 272     Int_t charge  = 0;
 273     if (pdgpart) charge = (Int_t) pdgpart->Charge();
 274
 275     if (!charge) {
 276       if (part->GetFirstDaughter()<0) continue;
 277     }
 278
 279     // Select the rest of particles except the case
 280     // particle -> particle + X
 281     // for example bremstrahlung and delta electrons
 282     Int_t mumid = part->GetFirstMother();
 283     TParticle * mother = stack->Particle(mumid);
 284     if (mother) {
 285       Int_t mumpdg = mother->GetPdgCode();
 286       Bool_t skip = kFALSE;
 287       for (Int_t id=mother->GetFirstDaughter();
 288            id<=mother->GetLastDaughter();
 289            id++) {
 290         TParticle * daughter=stack->Particle(id);
 291         if (!daughter) continue;
 292         if (mumpdg == daughter->GetPdgCode()) {
 293           skip=kTRUE;
 294           break;
 295         }
 296       }
 297       if (skip) continue;
 298     }
 299
 300     // All the criteria are OK, this particle is selected
 301     select[ipart] = 1;
 302     nkeep0++;
 303
 304   } // end loop over particles in the current event
 305
 306   selectRecTracks(esdOut, select, nkeep0);
 307
 308   // Container for the selected particles
 309   TClonesArray * pparticles = new TClonesArray("TParticle",nkeep0);
 310   TClonesArray &particles = *pparticles;
 311
 312   // Map of the indexes in the stack and the new ones in the TClonesArray
 313   Int_t * map = new Int_t[npart];
 314
 315   // Counter for selected particles
 316   Int_t nkeep = 0;
 317
 318   for (Int_t ipart=0; ipart<npart; ipart++) {
 319
 320     map[ipart] = -99; // Reset the map
 321
 322     if (select[ipart]) {
 323
 324       TParticle * part = stack->Particle(ipart);
 325       map[ipart] = nkeep;
 326       new(particles[nkeep++]) TParticle(*part);
 327
 328     }
 329   }
 330
 331   if (nkeep0 != nkeep) printf("Strange %d is not %d\n",nkeep0,nkeep);
 332
 333   delete [] select;
 334
 335   // Fix mother-daughter relationship
 336   fixMotherDaughter(particles,map);
 337
 338   // Check consistency
 339   checkConsistency(particles);
 340
 341   // Now remove the "final state" neutral particles
 342
 343   TClonesArray * particles1 = new TClonesArray("TParticle",nkeep);
 344   Int_t * map1 = new Int_t[nkeep];
 345   Int_t nkeep1 = 0;
 346
 347   // Loop on particles
 348   for (Int_t ipart=0; ipart<nkeep; ipart++) {
 349
 350     map1[ipart] = -99; // Reset the map
 351
 352     TParticle * part = (TParticle*)particles[ipart];
 353
 354     // Reject "final state" neutral particles
 355     // This has to be redone after this loop
 356     Int_t pdgcode = part->GetPdgCode();
 357     TParticlePDG * pdgpart = pdgdb->GetParticle(pdgcode);
 358     Int_t charge  =  0;
 359     if (pdgpart) charge = (Int_t) pdgpart->Charge();
 360
 361     if (!charge) {
 362       if (part->GetFirstDaughter()<0) continue;
 363     }
 364
 365     // Select the particle
 366     map1[ipart] = nkeep1;
 367     TClonesArray &ar = *particles1;
 368     new(ar[nkeep1++]) TParticle(*part);
 369   }
 370
 371   particles.Delete();
 372   delete pparticles;
 373   cout << nkeep1 << " particles finally selected" << endl;
 374
 375   fixMotherDaughter(*particles1,map1);
 376   checkConsistency(*particles1);
 377
 378   // Remap the labels of reconstructed tracks
 379
 380   AliESD * esdNew = new AliESD();
 381
 382   copyGeneralESDInfo(esdOut,esdNew);
 383
 384   // Tracks
 385   Int_t nrec = esdOut->GetNumberOfTracks();
 386   for(Int_t irec=0; irec<nrec; irec++) {
 387     AliESDtrack * track = esdOut->GetTrack(irec);
 388     UInt_t label = TMath::Abs(track->GetLabel());
 389     if (label<10000000) { // Signal event. 10000000 is the
 390                           // value of fkMASKSTEP in AliRunDigitizer
 391       track->SetLabel(TMath::Sign(map1[map[label]],track->GetLabel()));
 392     }
 393     esdNew->AddTrack(track);
 394   }
 395
 396   delete esdOut;
 397   esdOut = esdNew;
 398
 399   ministack = particles1;
 400
 401
 402   delete [] map;
 403   delete [] map1;
 404
 405
 406   timer.Stop();
 407   timer.Print();
 408   printf("--------------------\n");
 409 }
 410
 411
 412
 413 AliTPCtrack * particle2track(TParticle * part) {
 414
 415   // Converts TParticle to AliTPCtrack
 416
 417   UInt_t index;
 418   Double_t xx[5];
 419   Double_t cc[15];
 420   Double_t xref;
 421   Double_t alpha;
 422
 423   // Calculate alpha: the rotation angle of the corresponding TPC sector
 424   alpha = part->Phi()*180./TMath::Pi();
 425   if (alpha<0) alpha+= 360.;
 426   if (alpha>360) alpha -= 360.;
 427
 428   Int_t sector = (Int_t)(alpha/20.);
 429   alpha = 10. + 20.*sector;
 430   alpha /= 180;
 431   alpha *= TMath::Pi();
 432
 433
 434   // Reset the covariance matrix
 435   for (Int_t i=0; i<15; i++) cc[i]=0.;
 436
 437
 438   // Index
 439   index = part->GetUniqueID();
 440
 441   // Get the vertex of origin and the momentum
 442   TVector3 ver(part->Vx(),part->Vy(),part->Vz());
 443   TVector3 mom(part->Px(),part->Py(),part->Pz());
 444
 445
 446   // Rotate to the local (sector) coordinate system
 447   ver.RotateZ(-alpha);
 448   mom.RotateZ(-alpha);
 449
 450   // X of the referense plane
 451   xref = ver.X();
 452
 453   // Track parameters
 454   // fX     = xref         X-coordinate of this track (reference plane)
 455   // fAlpha = Alpha        Rotation angle the local (TPC sector)
 456   // fP0    = YL           Y-coordinate of a track
 457   // fP1    = ZG           Z-coordinate of a track
 458   // fP2    = C*x0         x0 is center x in rotated frame
 459   // fP3    = Tgl          tangent of the track momentum dip angle
 460   // fP4    = C            track curvature
 461
 462   // Magnetic field
 463   TVector3 field(0.,0.,1/AliKalmanTrack::GetConvConst());
 464   // radius [cm] of track projection in (x,y)
 465   Double_t rho =
 466     mom.Pt()*AliKalmanTrack::GetConvConst();
 467
 468   Double_t charge =
 469     TDatabasePDG::Instance()->GetParticle(part->GetPdgCode())->Charge();
 470   charge /=3.;
 471
 472   if (TMath::Abs(charge) < 0.9) charge=1.e-9;
 473
 474   TVector3 vrho = mom.Cross(field);
 475   vrho *= charge;
 476   vrho.SetMag(rho);
 477
 478   vrho += ver;
 479   Double_t x0 = vrho.X();
 480
 481   xx[0] = ver.Y();
 482   xx[1] = ver.Z();
 483   xx[3] = mom.Pz()/mom.Pt();
 484   xx[4] = -charge/rho;
 485   xx[2] = xx[4]*x0;
 486   //  if (TMath::Abs(charge) < 0.9) xx[4] = 0;
 487
 488   AliTPCtrack * tr = new AliTPCtrack(index, xx, cc, xref, alpha);
 489   tr->SetLabel(index);
 490   return tr;
 491
 492 }
 493
 494 void mcminiesd() {
 495
 496   printf("====================\n");
 497   printf("Main program\n");
 498   TStopwatch timer;
 499   timer.Start();
 500
 501   // Input "data" file, tree, and branch
 502   TFile * fIn = TFile::Open("AliESDs.root");
 503   TTree * tIn = (TTree*)fIn->Get("esdTree");
 504   TBranch * bIn = tIn->GetBranch("ESD");
 505
 506   AliESD * esdIn = 0; // The input ESD object is put here
 507   bIn->SetAddress(&esdIn);
 508
 509   // Output file, trees, and branches.
 510   // Both "data" and MC are stored in the same file
 511   TFile * fOut   = TFile::Open("miniesd.root","recreate");
 512   TTree * tOut   = new TTree("esdTree","esdTree");
 513   TTree * tMC = new TTree("mcStackTree","mcStackTree");
 514
 515   AliESD * esdOut = 0; // The newly created ESD object
 516   TBranch * bOut = tOut->Branch("ESD","AliESD",&esdOut);
 517   bOut->SetCompressionLevel(9);
 518
 519   // TParticles are stored in TClonesArray
 520   // The corresponding branch is created using "dummy" TClonesArray
 521   TClonesArray * ministack = new TClonesArray("TParticle");
 522   TBranch * bMC = tMC->Branch("Stack",&ministack);
 523   ministack->Delete();
 524   delete ministack;
 525   bMC->SetCompressionLevel(9);
 526
 527   // Event header
 528   AliHeader * headerIn = 0; //
 529   TBranch * bHeader = tMC->Branch("Header","AliHeader",&headerIn);
 530   bHeader->SetCompressionLevel(9);
 531
 532  // Run loader
 533   AliRunLoader* runLoader = AliRunLoader::Open("galice.root");
 534
 535   // gAlice
 536   runLoader->LoadgAlice();
 537   gAlice = runLoader->GetAliRun();
 538
 539   // Magnetic field
 540   AliTracker::SetFieldMap(gAlice->Field(),1); // 1 means uniform magnetic field
 541
 542   // Now load kinematics and event header
 543   runLoader->LoadKinematics();
 544   runLoader->LoadHeader();
 545
 546   // Loop on events: check that MC and data contain the same number of events
 547   Int_t nevESD = bIn->GetEntries();
 548   Int_t nevMC = (Int_t)runLoader->GetNumberOfEvents();
 549
 550   if (nevESD != nevMC)
 551     cout << "Inconsistent number of ESD("<<nevESD<<") and MC("<<nevMC<<") events" << endl;
 552
 553   // Loop on events
 554   Int_t nev=TMath::Min(nevMC,nevESD);
 555
 556   cout << nev << " events to process" << endl;
 557
 558   for (Int_t iev=0; iev<nev; iev++) {
 559     cout << "Event " << iev << endl;
 560     // Get "data" event
 561     bIn->GetEntry(iev);
 562
 563     // "Data" selection
 564     selectMiniESD(esdIn,esdOut);
 565
 566     // Get MC event
 567     runLoader->GetEvent(iev);
 568
 569     // MC selection
 570     kinetree(runLoader,esdOut,ministack);
 571     bMC->SetAddress(&ministack); // needed because ministack has changed
 572
 573     // Header
 574     headerIn = runLoader->GetHeader();
 575
 576     // Fill the trees
 577     tOut->Fill();
 578     tMC->Fill();
 579     delete esdOut;
 580     esdOut = 0x0;
 581     //    delete esdIn;
 582     //    esdIn = 0x0;
 583     ministack->Delete();
 584     delete ministack;
 585
 586   }
 587
 588   fOut = tOut->GetCurrentFile();
 589   fOut->Write();
 590   fOut->Close();
 591
 592   fIn->Close();
 593
 594   timer.Stop();
 595   timer.Print();
 596   printf("====================\n");
 597 }