Example of filtering macro which works both with the reconstructed objects and the...
[u/mrichter/AliRoot.git] / 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
42 #endif
43
44 void selectRecTracks(AliESD* esdOut, Int_t * select, Int_t &nkeep0) {
45   // Select also all the reconstructed tracks in case it was not done before
46   Int_t nrec = esdOut->GetNumberOfTracks();
47   for(Int_t irec=0; irec<nrec; irec++) {
48     AliESDtrack * track = esdOut->GetTrack(irec);
49     UInt_t label = TMath::Abs(track->GetLabel());
50     if (label>=10000000) continue; // Underlying event. 10000000 is the
51                                    // value of fkMASKSTEP in AliRunDigitizer
52     if (!select[label]) {
53       select[label] = 1;
54       nkeep0++;
55     }
56   }
57 }
58
59 void copyGeneralESDInfo(AliESD* esdIn, AliESD* esdOut) {
60   // Event and run number
61   esdOut->SetEventNumber(esdIn->GetEventNumber());
62   esdOut->SetRunNumber(esdIn->GetRunNumber());
63   
64   // Trigger
65   esdOut->SetTrigger(esdIn->GetTrigger());
66
67   // Magnetic field
68   esdOut->SetMagneticField(esdIn->GetMagneticField());
69
70   // Copy ESD vertex
71   const AliESDVertex * vtxIn = esdIn->GetVertex();
72   Double_t pos[3];
73   vtxIn->GetXYZ(pos);
74   Double_t cov[6];
75   vtxIn->GetCovMatrix(cov);
76   
77   AliESDVertex * vtxOut = new AliESDVertex(pos,cov,
78                                            vtxIn->GetChi2(),
79                                            vtxIn->GetNContributors());
80   Double_t tp[3];
81   vtxIn->GetTruePos(tp);
82   vtxOut->SetTruePos(tp);
83   
84   esdOut->SetVertex(vtxOut);
85 }
86
87 void selectMiniESD(AliESD* esdIn, AliESD* &esdOut) {
88   // This function copies the general ESD information
89   // and selects the reconstructed tracks of interest
90   // The second argument is a reference to pointer since we 
91   // want to operate not with the content, but with the pointer itself
92
93   printf("--------------------\n");
94   printf("Selecting data mini ESD\n");
95   TStopwatch timer;
96   timer.Start();
97
98   // Create the new output ESD
99   esdOut = new AliESD();
100
101   // Copy the general information
102   copyGeneralESDInfo(esdIn, esdOut);
103      
104   // Select tracks
105   Int_t ntrk = esdIn->GetNumberOfTracks();
106   
107   // Loop on tracks
108   for (Int_t itrk=0; itrk<ntrk; itrk++) {
109     
110     AliESDtrack * trackIn = esdIn->GetTrack(itrk);
111     UInt_t status=trackIn->GetStatus();
112
113     //select only tracks with TPC or ITS refit
114     if ((status&AliESDtrack::kTPCrefit)==0
115         && (status&AliESDtrack::kITSrefit)==0
116         ) continue;
117
118     //select only tracks with "combined" PID
119     if ((status&AliESDtrack::kESDpid)==0) continue;
120     
121     AliESDtrack * trackOut = new AliESDtrack(*trackIn);
122     
123     // Reset most of the redundant information
124     trackOut->MakeMiniESDtrack();
125     
126     esdOut->AddTrack(trackOut);
127     
128     // Do not delete trackIn, it is a second pointer to an
129     // object belonging to the TClonesArray
130     delete trackOut;
131   }
132
133   printf("%d tracks selected\n",esdOut->GetNumberOfTracks());
134   esdOut->Print();
135   timer.Stop();
136   timer.Print();
137   printf("--------------------\n");
138 }
139
140 void fixMotherDaughter(TClonesArray& particles, Int_t * map) {
141   // Fix mother-daughter relationship
142   // using the map of old to new indexes
143   Int_t nkeep = particles.GetEntriesFast();
144   for (Int_t i=0; i<nkeep; i++) {
145     TParticle * part = (TParticle*)particles[i];
146     
147     // mother
148     Int_t mum = part->GetFirstMother();      
149     if (mum>-1 && i>map[mum]) 
150       part->SetFirstMother(map[mum]);
151     
152     // old indexes
153     Int_t fd = part->GetFirstDaughter();
154     Int_t ld = part->GetLastDaughter();
155     
156     // invalidate daughters
157     part->SetFirstDaughter(-1);
158     part->SetLastDaughter(-1);
159     
160     for (Int_t id=TMath::Max(fd,0); id<=ld; id++) {
161       if (map[id]>-1) {
162         // this daughter was selected
163         if(part->GetFirstDaughter() < 0) part->SetFirstDaughter(map[id]);
164         part->SetLastDaughter(map[id]);
165       }
166     }
167   }
168 }
169
170 void checkConsistency(TClonesArray& particles) {
171   // Check consistency
172   // each mother is before the daughters,
173   // each daughter from the mother's list 
174   // points back to its mother
175   Int_t nkeep = particles.GetEntriesFast();
176   for (Int_t i=0; i<nkeep; i++) {
177     TParticle * part = (TParticle*)particles[i];
178     
179     Int_t mum = part->GetFirstMother();
180     
181     if (mum>-1 && i<mum) {
182       cout << "Problem: mother " << mum << " after daughter " << i << endl;
183     }
184     
185     Int_t fd = part->GetFirstDaughter();
186     Int_t ld = part->GetLastDaughter();
187     
188     if (fd > ld ) cout << "Problem " << fd << " > " << ld << endl;
189     if (fd > -1 && fd < i ) 
190       cout << "Problem: mother " << i << " after daughter " << ld << endl;
191     
192     for (Int_t id=TMath::Max(fd,0); id<=ld; id++) {
193       TParticle * daughter = (TParticle*)particles[id];
194       if (daughter->GetFirstMother() != i) {
195         cout << "Problem "<< i << " not " 
196              << daughter->GetFirstMother()  << endl;
197         daughter->Print();
198       }
199     }
200     
201   }
202 }
203
204
205 void kinetree(AliRunLoader* runLoader, AliESD* &esdOut, TClonesArray* &ministack) {
206
207   printf("--------------------\n");
208   printf("Selecting MC mini ESD\n");
209   TStopwatch timer;
210   timer.Start();
211
212   // Particle properties
213   TDatabasePDG * pdgdb = TDatabasePDG::Instance();
214
215   // Particle stack
216   AliStack * stack = runLoader->Stack();
217
218   Int_t npart = stack->GetNtrack();
219
220   // Particle momentum and vertex. Will be extracted from TParticle
221   TLorentzVector momentum;
222   TArrayF vertex(3);
223   runLoader->GetHeader()->GenEventHeader()->PrimaryVertex(vertex);
224   TVector3 dvertex;
225
226   // Counter for selected particles
227   Int_t nkeep0 = 0;
228
229   Int_t * select = new Int_t[npart];
230
231   // Loop on particles: physics selection
232   for (Int_t ipart=0; ipart<npart; ipart++) {
233       
234     select[ipart] = 0;
235
236     TParticle * part = stack->Particle(ipart);
237
238     if (!part) {
239       cout << "Empty particle " << ipart << endl;
240       continue;
241     }
242
243     // Particle momentum and vertex of origin
244     part->Momentum(momentum);
245     dvertex.SetXYZ(part->Vx()-vertex[0],
246                    part->Vy()-vertex[1],
247                    part->Vz()-vertex[2]);
248
249     // Now select only the "interesting" particles
250
251     // Select all particles from the primary vertex:
252     // resonances and products of resonance decays
253     if(dvertex.Mag()<0.0001) {
254       select[ipart] = 1;
255       nkeep0++;
256       continue;
257     }
258
259     // Reject particles born outside ITS
260     if (dvertex.Perp()>100) continue;
261
262     // Reject particles with too low momentum, they don't rich TPC
263     if (part->Pt()<0.1) continue;
264
265     // Reject "final state" neutral particles
266     // This has to be redone after this loop
267     Int_t pdgcode = part->GetPdgCode();
268     TParticlePDG * pdgpart = pdgdb->GetParticle(pdgcode);
269     Int_t charge  = 0;
270     if (pdgpart) charge = (Int_t) pdgpart->Charge();
271
272     if (!charge) {
273       if (part->GetFirstDaughter()<0) continue;
274     }
275       
276     // Select the rest of particles except the case
277     // particle -> particle + X
278     // for example bremstrahlung and delta electrons
279     Int_t mumid = part->GetFirstMother();
280     TParticle * mother = stack->Particle(mumid);
281     if (mother) {
282       Int_t mumpdg = mother->GetPdgCode();
283       Bool_t skip = kFALSE;
284       for (Int_t id=mother->GetFirstDaughter();
285            id<=mother->GetLastDaughter();
286            id++) {
287         TParticle * daughter=stack->Particle(id);
288         if (!daughter) continue;
289         if (mumpdg == daughter->GetPdgCode()) {
290           skip=kTRUE;
291           break;
292         }
293       }
294       if (skip) continue;
295     }
296     
297     // All the criteria are OK, this particle is selected
298     select[ipart] = 1;
299     nkeep0++;
300
301   } // end loop over particles in the current event
302
303   selectRecTracks(esdOut, select, nkeep0);
304
305   // Container for the selected particles
306   TClonesArray * pparticles = new TClonesArray("TParticle",nkeep0);
307   TClonesArray &particles = *pparticles;
308
309   // Map of the indexes in the stack and the new ones in the TClonesArray
310   Int_t * map = new Int_t[npart];
311
312   // Counter for selected particles
313   Int_t nkeep = 0;
314
315   for (Int_t ipart=0; ipart<npart; ipart++) {
316       
317     map[ipart] = -99; // Reset the map
318       
319     if (select[ipart]) {
320
321       TParticle * part = stack->Particle(ipart);
322       map[ipart] = nkeep;
323       new(particles[nkeep++]) TParticle(*part);
324
325     }
326   }
327
328   if (nkeep0 != nkeep) printf("Strange %d is not %d\n",nkeep0,nkeep);
329
330   delete [] select;
331
332   // Fix mother-daughter relationship
333   fixMotherDaughter(particles,map);
334
335   // Check consistency
336   checkConsistency(particles);
337
338   // Now remove the "final state" neutral particles
339
340   TClonesArray * particles1 = new TClonesArray("TParticle",nkeep);
341   Int_t * map1 = new Int_t[nkeep];
342   Int_t nkeep1 = 0;
343     
344   // Loop on particles
345   for (Int_t ipart=0; ipart<nkeep; ipart++) {
346       
347     map1[ipart] = -99; // Reset the map
348
349     TParticle * part = (TParticle*)particles[ipart];
350     
351     // Reject "final state" neutral particles
352     // This has to be redone after this loop
353     Int_t pdgcode = part->GetPdgCode();
354     TParticlePDG * pdgpart = pdgdb->GetParticle(pdgcode);
355     Int_t charge  =  0;
356     if (pdgpart) charge = (Int_t) pdgpart->Charge();
357     
358     if (!charge) {
359       if (part->GetFirstDaughter()<0) continue;
360     }
361
362     // Select the particle
363     map1[ipart] = nkeep1;
364     TClonesArray &ar = *particles1;
365     new(ar[nkeep1++]) TParticle(*part);
366   }
367
368   particles.Delete();
369   delete pparticles;
370   cout << nkeep1 << " particles finally selected" << endl;
371
372   fixMotherDaughter(*particles1,map1);
373   checkConsistency(*particles1);
374
375   // Remap the labels of reconstructed tracks
376
377   AliESD * esdNew = new AliESD();
378
379   copyGeneralESDInfo(esdOut,esdNew);
380
381   // Needed by the TPC track
382   AliKalmanTrack::SetConvConst(1000/0.299792458/esdOut->GetMagneticField());
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   // Now load kinematics and event header
540   runLoader->LoadKinematics();
541   runLoader->LoadHeader();
542
543   // Loop on events: check that MC and data contain the same number of events
544   Int_t nevESD = bIn->GetEntries();
545   Int_t nevMC = (Int_t)runLoader->GetNumberOfEvents();
546
547   if (nevESD != nevMC)
548     cout << "Inconsistent number of ESD("<<nevESD<<") and MC("<<nevMC<<") events" << endl;
549
550   // Loop on events
551   Int_t nev=TMath::Min(nevMC,nevESD);
552
553   cout << nev << " events to process" << endl;
554
555   for (Int_t iev=0; iev<nev; iev++) {
556     cout << "Event " << iev << endl;
557     // Get "data" event
558     bIn->GetEntry(iev);
559
560     // "Data" selection
561     selectMiniESD(esdIn,esdOut);
562
563     // Get MC event
564     runLoader->GetEvent(iev);
565
566     // MC selection
567     kinetree(runLoader,esdOut,ministack);
568     bMC->SetAddress(&ministack); // needed because ministack has changed
569
570     // Header
571     headerIn = runLoader->GetHeader();
572
573     // Fill the trees
574     tOut->Fill();
575     tMC->Fill();
576     delete esdOut;
577     esdOut = 0x0;
578     //    delete esdIn;
579     //    esdIn = 0x0;
580     ministack->Delete();
581     delete ministack;
582
583   }
584
585   fOut = tOut->GetCurrentFile();
586   fOut->Write();
587   fOut->Close();
588
589   fIn->Close();
590
591   timer.Stop();
592   timer.Print();
593   printf("====================\n");
594 }