Line data Source code
1 : /**************************************************************************
2 : * Copyright(c) 2007, 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: $ */
17 :
18 : // This class extracts the signal parameters (energy, time, quality)
19 : // from ALTRO samples. Energy is in ADC counts, time is in time bin units.
20 : // A fitting algorithm evaluates the energy and the time from Minuit minimization
21 : //
22 : // Typical use case:
23 : // AliPHOSRawFitter *fitter=new AliPHOSRawFitter();
24 : // fitter->SetChannelGeo(module,cellX,cellZ,caloFlag);
25 : // fitter->SetCalibData(fgCalibData) ;
26 : // fitter->Eval(sig,sigStart,sigLength);
27 : // Double_t amplitude = fitter.GetEnergy();
28 : // Double_t time = fitter.GetTime();
29 : // Bool_t isLowGain = fitter.GetCaloFlag()==0;
30 :
31 : // Author: Dmitri Peressounko (Oct.2008)
32 : // Modified: Yuri Kharlov (Jul.2009)
33 :
34 : // --- ROOT system ---
35 : #include "TArrayI.h"
36 : #include "TList.h"
37 : #include "TMath.h"
38 : #include "TMinuit.h"
39 :
40 : // --- AliRoot header files ---
41 : #include "AliLog.h"
42 : #include "AliPHOSCalibData.h"
43 : #include "AliPHOSRawFitterv1.h"
44 : #include "AliPHOSPulseGenerator.h"
45 :
46 22 : ClassImp(AliPHOSRawFitterv1)
47 :
48 : //-----------------------------------------------------------------------------
49 : AliPHOSRawFitterv1::AliPHOSRawFitterv1():
50 0 : AliPHOSRawFitterv0(),
51 0 : fSampleParamsLow(0x0),
52 0 : fSampleParamsHigh(0x0),
53 0 : fToFit(0x0)
54 0 : {
55 : //Default constructor.
56 0 : if(!gMinuit)
57 0 : gMinuit = new TMinuit(100);
58 0 : fSampleParamsHigh =new TArrayD(7) ;
59 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(2.174,0) ;
60 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(0.106,1) ;
61 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(0.173,2) ;
62 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(0.06106,3) ;
63 : //last two parameters are pedestal and overflow
64 0 : fSampleParamsLow=new TArrayD(7) ;
65 0 : fSampleParamsLow->AddAt(2.456,0) ;
66 0 : fSampleParamsLow->AddAt(0.137,1) ;
67 0 : fSampleParamsLow->AddAt(2.276,2) ;
68 0 : fSampleParamsLow->AddAt(0.08246,3) ;
69 0 : fToFit = new TList() ;
70 0 : }
71 :
72 : //-----------------------------------------------------------------------------
73 : AliPHOSRawFitterv1::~AliPHOSRawFitterv1()
74 0 : {
75 : //Destructor.
76 : //Destructor
77 0 : if(fSampleParamsLow){
78 0 : delete fSampleParamsLow ;
79 0 : fSampleParamsLow=0 ;
80 0 : }
81 0 : if(fSampleParamsHigh){
82 0 : delete fSampleParamsHigh ;
83 0 : fSampleParamsHigh=0;
84 0 : }
85 0 : if(fToFit){
86 0 : delete fToFit ;
87 0 : fToFit=0 ;
88 0 : }
89 0 : }
90 :
91 : //-----------------------------------------------------------------------------
92 : AliPHOSRawFitterv1::AliPHOSRawFitterv1(const AliPHOSRawFitterv1 &phosFitter ):
93 0 : AliPHOSRawFitterv0(phosFitter),
94 0 : fSampleParamsLow(0x0),
95 0 : fSampleParamsHigh(0x0),
96 0 : fToFit(0x0)
97 0 : {
98 : //Copy constructor.
99 0 : fToFit = new TList() ;
100 0 : fSampleParamsLow =new TArrayD(*(phosFitter.fSampleParamsLow)) ;
101 0 : fSampleParamsHigh=new TArrayD(*(phosFitter.fSampleParamsHigh)) ;
102 0 : }
103 :
104 : //-----------------------------------------------------------------------------
105 : AliPHOSRawFitterv1& AliPHOSRawFitterv1::operator = (const AliPHOSRawFitterv1 &phosFitter)
106 : {
107 : //Assignment operator.
108 0 : if(this != &phosFitter) {
109 0 : fToFit = new TList() ;
110 0 : if(fSampleParamsLow){
111 0 : fSampleParamsLow = phosFitter.fSampleParamsLow ;
112 0 : fSampleParamsHigh= phosFitter.fSampleParamsHigh ;
113 0 : }
114 : else{
115 0 : fSampleParamsLow =new TArrayD(*(phosFitter.fSampleParamsLow)) ;
116 0 : fSampleParamsHigh=new TArrayD(*(phosFitter.fSampleParamsHigh)) ;
117 : }
118 : }
119 0 : return *this;
120 0 : }
121 :
122 : //-----------------------------------------------------------------------------
123 : Bool_t AliPHOSRawFitterv1::Eval(const UShort_t *signal, Int_t sigStart, Int_t sigLength)
124 : {
125 : //Extract an energy deposited in the crystal,
126 : //crystal' position (module,column,row),
127 : //time and gain (high or low).
128 : //First collects sample, then evaluates it and if it has
129 : //reasonable shape, fits it with Gamma2 function and extracts
130 : //energy and time.
131 :
132 0 : if (fCaloFlag == 2 || fNBunches > 1) {
133 0 : fQuality = 1000;
134 0 : return kTRUE;
135 : }
136 :
137 : Float_t pedMean = 0;
138 : Float_t pedRMS = 0;
139 : Int_t nPed = 0;
140 : const Float_t kBaseLine = 1.0;
141 : const Int_t kPreSamples = 10;
142 :
143 0 : TArrayI *fSamples = new TArrayI(sigLength); // array of sample amplitudes
144 0 : TArrayI *fTimes = new TArrayI(sigLength); // array of sample time stamps
145 0 : for (Int_t i=0; i<sigLength; i++) {
146 0 : if (i<kPreSamples) {
147 0 : nPed++;
148 0 : pedMean += signal[i];
149 0 : pedRMS += signal[i]*signal[i] ;
150 0 : }
151 0 : fSamples->AddAt(signal[i],sigLength-i-1);
152 0 : fTimes ->AddAt(i ,i);
153 : }
154 :
155 0 : fEnergy = -111;
156 0 : fQuality= 999. ;
157 : const Float_t sampleMaxHG=102.332 ; //maximal height of HG sample with given parameterization
158 : const Float_t sampleMaxLG=277.196 ; //maximal height of LG sample with given parameterization
159 : const Float_t maxEtoFit=5 ; //fit only samples above this energy, accept all samples (with good aRMS) below it
160 : Double_t pedestal = 0;
161 :
162 0 : if (fPedSubtract) {
163 0 : if (nPed > 0) {
164 0 : fPedestalRMS=(pedRMS - pedMean*pedMean/nPed)/nPed ;
165 0 : if(fPedestalRMS > 0.)
166 0 : fPedestalRMS = TMath::Sqrt(fPedestalRMS) ;
167 0 : fEnergy -= (Double_t)(pedMean/nPed); // pedestal subtraction
168 : }
169 : else
170 0 : return kFALSE;
171 0 : }
172 : else {
173 : //take pedestals from DB
174 0 : pedestal = (Double_t) fAmpOffset ;
175 0 : if (fCalibData) {
176 0 : Float_t truePed = fCalibData->GetADCpedestalEmc(fModule, fCellZ, fCellX) ;
177 0 : Int_t altroSettings = fCalibData->GetAltroOffsetEmc(fModule, fCellZ, fCellX) ;
178 0 : pedestal += truePed - altroSettings ;
179 0 : }
180 : else{
181 0 : AliWarning(Form("Can not read data from OCDB")) ;
182 : }
183 0 : fEnergy-=pedestal ;
184 : }
185 :
186 0 : if (fEnergy < kBaseLine) fEnergy = 0;
187 : //Evaluate time
188 : Int_t iStart = 0;
189 0 : while(iStart<sigLength && fSamples->At(iStart)-pedestal <kBaseLine) iStart++ ;
190 0 : fTime = sigStart-sigLength+iStart;
191 :
192 : //calculate time and energy
193 : Int_t maxBin=0 ;
194 : Int_t maxAmp=0 ;
195 : Double_t aMean =0. ;
196 : Double_t aRMS =0. ;
197 : Double_t wts =0 ;
198 : Int_t tStart=0 ;
199 :
200 0 : for (Int_t i=0; i<sigLength; i++){
201 0 : if(signal[i] > pedestal){
202 0 : Double_t de = signal[i] - pedestal ;
203 0 : if(de > 1.) {
204 0 : aMean += de*i ;
205 0 : aRMS += de*i*i ;
206 0 : wts += de;
207 0 : }
208 0 : if(de > 2 && tStart==0)
209 0 : tStart = i ;
210 0 : if(maxAmp < signal[i]){
211 : maxBin = i ;
212 : maxAmp = signal[i] ;
213 0 : }
214 0 : }
215 : }
216 :
217 0 : if (maxBin==sigLength-1){//bad "rising" sample
218 0 : fEnergy = 0. ;
219 0 : fTime = -999. ;
220 0 : fQuality= 999. ;
221 0 : return kTRUE ;
222 : }
223 :
224 0 : fEnergy=Double_t(maxAmp)-pedestal ;
225 0 : fOverflow =0 ; //look for plato on the top of sample
226 0 : if (fEnergy>500 && //this is not fluctuation of soft sample
227 0 : maxBin<sigLength-1 && fSamples->At(maxBin+1)==maxAmp){ //and there is a plato
228 0 : fOverflow = kTRUE ;
229 0 : }
230 :
231 0 : if (wts > 0) {
232 0 : aMean /= wts;
233 0 : aRMS = aRMS/wts - aMean*aMean;
234 0 : }
235 :
236 : //do not take too small energies
237 0 : if (fEnergy < kBaseLine)
238 0 : fEnergy = 0;
239 :
240 : //do not test quality of too soft samples
241 0 : if (fEnergy < maxEtoFit){
242 0 : fTime = tStart;
243 0 : if (aRMS < 2.) //sigle peak
244 0 : fQuality = 999. ;
245 : else
246 0 : fQuality = 0. ;
247 0 : return kTRUE ;
248 : }
249 :
250 : // if sample has reasonable mean and RMS, try to fit it with gamma2
251 :
252 0 : gMinuit->mncler(); // Reset Minuit's list of paramters
253 0 : gMinuit->SetPrintLevel(-1) ; // No Printout
254 0 : gMinuit->SetFCN(AliPHOSRawFitterv1::UnfoldingChiSquare) ;
255 :
256 : // To set the address of the minimization function
257 :
258 0 : fToFit->Clear("nodelete") ;
259 : Double_t b=0,bmin=0,bmax=0 ;
260 0 : if (fCaloFlag == 0){ // Low gain
261 0 : fSampleParamsLow->AddAt(pedestal,4) ;
262 0 : if (fOverflow)
263 0 : fSampleParamsLow->AddAt(double(maxAmp),5) ;
264 : else
265 0 : fSampleParamsLow->AddAt(double(1023),5) ;
266 0 : fSampleParamsLow->AddAt(double(iStart),6) ;
267 0 : fToFit->AddFirst((TObject*)fSampleParamsLow) ;
268 0 : b=fSampleParamsLow->At(2) ;
269 : bmin=0.5 ;
270 : bmax=10. ;
271 0 : }
272 0 : else if (fCaloFlag == 1){ // High gain
273 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(pedestal,4) ;
274 0 : if (fOverflow)
275 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(double(maxAmp),5) ;
276 : else
277 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(double(1023),5);
278 0 : fSampleParamsHigh->AddAt(double(iStart),6);
279 0 : fToFit->AddFirst((TObject*)fSampleParamsHigh) ;
280 0 : b=fSampleParamsHigh->At(2) ;
281 : bmin=0.05 ;
282 : bmax=0.4 ;
283 0 : }
284 0 : fToFit->AddLast((TObject*)fSamples) ;
285 0 : fToFit->AddLast((TObject*)fTimes) ;
286 :
287 0 : gMinuit->SetObjectFit((TObject*)fToFit) ; // To tranfer pointer to UnfoldingChiSquare
288 0 : Int_t ierflg ;
289 0 : gMinuit->mnparm(0, "t0", 1.*tStart, 0.01, -500., 500., ierflg) ;
290 0 : if(ierflg != 0){
291 : // AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : t0=%e\n",1.*tStart) ) ;
292 0 : fEnergy = 0. ;
293 0 : fTime =-999. ;
294 0 : fQuality= 999. ;
295 0 : return kTRUE ; //will scan further
296 : }
297 : Double_t amp0=0;
298 0 : if (fCaloFlag == 0) // Low gain
299 0 : amp0 = fEnergy/sampleMaxLG;
300 0 : else if (fCaloFlag == 1) // High gain
301 0 : amp0 = fEnergy/sampleMaxHG;
302 :
303 0 : gMinuit->mnparm(1, "Energy", amp0 , 0.01*amp0, 0, 0, ierflg) ;
304 0 : if(ierflg != 0){
305 : // AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : E=%e\n", amp0)) ;
306 0 : fEnergy = 0. ;
307 0 : fTime =-999. ;
308 0 : fQuality= 999. ;
309 0 : return kTRUE ; //will scan further
310 : }
311 :
312 0 : gMinuit->mnparm(2, "p2", b, 0.01*b, bmin, bmax, ierflg) ;
313 0 : if(ierflg != 0){
314 : // AliWarning(Form("Unable to set initial value for fit procedure : E=%e\n", amp0)) ;
315 0 : fEnergy = 0. ;
316 0 : fTime =-999. ;
317 0 : fQuality= 999. ;
318 0 : return kTRUE ; //will scan further
319 : }
320 :
321 0 : Double_t p0 = 0.0001 ; // "Tolerance" Evaluation stops when EDM = 0.0001*p0 ; The number of function call slightly
322 : // depends on it.
323 0 : Double_t p1 = 1.0 ;
324 0 : Double_t p2 = 0.0 ;
325 0 : gMinuit->mnexcm("SET STR", &p2, 0, ierflg) ; // force TMinuit to reduce function calls
326 0 : gMinuit->mnexcm("SET GRA", &p1, 1, ierflg) ; // force TMinuit to use my gradient
327 : // gMinuit->SetMaxIterations(100);
328 0 : gMinuit->mnexcm("SET NOW", &p2 , 0, ierflg) ; // No Warnings
329 :
330 0 : gMinuit->mnexcm("MIGRAD", &p0, 0, ierflg) ; // minimize
331 :
332 0 : Double_t err=0.,t0err=0. ;
333 0 : Double_t t0=0.,efit=0. ;
334 0 : gMinuit->GetParameter(0,t0, t0err) ;
335 0 : gMinuit->GetParameter(1,efit, err) ;
336 :
337 0 : Double_t bfit=0., berr=0. ;
338 0 : gMinuit->GetParameter(2,bfit,berr) ;
339 :
340 : //Calculate total energy
341 : //this is parameterization of dependence of pulse height on parameter b
342 0 : if(fCaloFlag == 0) // Low gain
343 0 : efit *= 99.54910 + 78.65038*bfit ;
344 0 : else if(fCaloFlag == 1) // High gain
345 0 : efit *= 80.33109 + 128.6433*bfit ;
346 :
347 0 : if(efit < 0. || efit > 10000.){
348 : //set energy to previously found max
349 0 : fTime =-999.;
350 0 : fQuality= 999 ;
351 0 : return kTRUE;
352 : }
353 :
354 : //evaluate fit quality
355 0 : Double_t fmin=0.,fedm=0.,errdef=0. ;
356 0 : Int_t npari,nparx,istat;
357 0 : gMinuit->mnstat(fmin,fedm,errdef,npari,nparx,istat) ;
358 0 : fQuality = fmin/sigLength ;
359 : //compare quality with some parameterization
360 0 : if (fCaloFlag == 0) // Low gain
361 0 : fQuality /= 2.00 + 0.0020*fEnergy ;
362 0 : else if (fCaloFlag == 1) // High gain
363 0 : fQuality /= 0.75 + 0.0025*fEnergy ;
364 :
365 0 : fEnergy = efit ;
366 0 : fTime += t0 - 4.024*bfit ; //-10.402*bfit+4.669*bfit*bfit ; //Correction for 70 samples
367 : // fTime += sigStart;
368 :
369 0 : delete fSamples ;
370 0 : delete fTimes ;
371 : return kTRUE;
372 0 : }
373 : //-----------------------------------------------------------------------------
374 : Double_t AliPHOSRawFitterv1::Gamma2(Double_t dt,Double_t en,Double_t b,TArrayD * params){ //Function for fitting samples
375 : //parameters:
376 : //dt-time after start
377 : //en-amplutude
378 : //function parameters
379 :
380 0 : Double_t ped=params->At(4) ;
381 0 : if(dt<0.)
382 0 : return ped ; //pedestal
383 : else
384 0 : return ped+en*(TMath::Power(dt,params->At(0))*TMath::Exp(-dt*params->At(1))+b*dt*dt*TMath::Exp(-dt*params->At(3))) ;
385 0 : }
386 : //_____________________________________________________________________________
387 : void AliPHOSRawFitterv1::UnfoldingChiSquare(Int_t & /*nPar*/, Double_t * Grad, Double_t & fret, Double_t * x, Int_t iflag)
388 : {
389 : // Number of parameters, Gradient, Chi squared, parameters, what to do
390 :
391 0 : TList * toFit= (TList*)gMinuit->GetObjectFit() ;
392 0 : TArrayD * params=(TArrayD*)toFit->At(0) ;
393 0 : TArrayI * samples = (TArrayI*)toFit->At(1) ;
394 0 : TArrayI * times = (TArrayI*)toFit->At(2) ;
395 :
396 0 : fret = 0. ;
397 0 : if(iflag == 2)
398 0 : for(Int_t iparam = 0 ; iparam < 3 ; iparam++)
399 0 : Grad[iparam] = 0 ; // Will evaluate gradient
400 :
401 0 : Double_t t0=x[0] ;
402 0 : Double_t en=x[1] ;
403 0 : Double_t b=x[2] ;
404 0 : Double_t n=params->At(0) ;
405 0 : Double_t alpha=params->At(1) ;
406 0 : Double_t beta=params->At(3) ;
407 : // Double_t ped=params->At(4) ;
408 :
409 0 : Double_t overflow=params->At(5) ;
410 0 : Int_t iBin = (Int_t) params->At(6) ;
411 0 : Int_t nSamples=TMath::Min(iBin+70,samples->GetSize()) ; //Here we set number of points to fit (70)
412 : // iBin - first non-zero sample
413 0 : Int_t tStep=times->At(iBin+1)-times->At(iBin) ;
414 0 : Double_t ddt=times->At(iBin)-t0-tStep ;
415 0 : Double_t exp1=TMath::Exp(-alpha*ddt) ;
416 0 : Double_t exp2=TMath::Exp(-beta*ddt) ;
417 0 : Double_t dexp1=TMath::Exp(-alpha*tStep) ;
418 0 : Double_t dexp2=TMath::Exp(-beta*tStep) ;
419 0 : for(Int_t i = iBin; i<nSamples ; i++) {
420 0 : Double_t dt=double(times->At(i))-t0 ;
421 0 : Double_t fsample = double(samples->At(i)) ;
422 : Double_t diff=0. ;
423 0 : exp1*=dexp1 ;
424 0 : exp2*=dexp2 ;
425 : // if(fsample>=overflow)
426 : // continue ;
427 0 : if(dt<=0.){
428 : diff=fsample ;
429 0 : fret += diff*diff ;
430 0 : continue ;
431 : }
432 :
433 0 : Double_t dtn=TMath::Power(dt,n) ;
434 0 : Double_t dtnE=dtn*exp1 ;
435 0 : Double_t dt2E=dt*dt*exp2 ;
436 0 : Double_t fit=en*(dtnE + b*dt2E) ;
437 0 : if(fsample>=overflow && fit>=overflow)
438 0 : continue ;
439 :
440 0 : diff = fsample - fit ;
441 0 : fret += diff*diff ;
442 0 : if(iflag == 2){ // calculate gradient
443 0 : Grad[0] += en*diff*(dtnE*(n/dt-alpha)+b*dt2E*(2./dt-beta)) ; //derivative over t0
444 0 : Grad[1] -= diff*(dtnE+b*dt2E) ;
445 0 : Grad[2] -= en*diff*dt2E ;
446 0 : }
447 :
448 0 : }
449 0 : if(iflag == 2)
450 0 : for(Int_t iparam = 0 ; iparam < 3 ; iparam++)
451 0 : Grad[iparam] *= 2. ;
452 0 : }
|
