Étape « exploitation »

Cette étape fait la charnière entre les données traitées et mises en forme et le rendu qui correspond à l’étape suivante.

Ici sont définis les différents paramètres qui vont influencer le comportement des sons produits. Il s’agit de moments particuliers de l’évolution des données d’entrée : le moment où les sons doivent être déclenchés, celui où ils doivent être arrêtés et aussi du moment où la pression plantaire passe par un maximum, c'est-à-dire le pic de pression. Quand nous parlons des données d’entrée, il s’agit des zones et de la variation de leur pression totale. Ainsi, pour chacune des 3 zones définies existe-t-il autant de ces moments.

Déclenchement des sons :

Le déclenchement des sons peut se produire à différents moments :

 Le premier cas est quand la somme des pressions correspondant à une zone est différente de zéro

 Le deuxième cas apparait quand la pression est supérieure à un seuil donné  Un autre cas est quand le pic descendant a été détecté.

 Le dernier cas correspond au moment où le son précédent s’est arrêté : ce cas ne peut pas se produire car nous avons fait le choix que les sons ne s’arrêtaient pas d’eux-mêmes et qu’il devait toujours se produire un événement particulier qui les arrêterait.

Arrêt des sons :

Les sons doivent s’arrêter quand certaines conditions sont réunies :

 la somme des pressions correspondant à une zone atteint zéro ou elle est inférieure à un seuil donné. C’est le cas du son 1 et du son 2 Figure 70. Cela a pour conséquence le cumul des sons

 Une zone envoie à une autre l’ordre de s’arrêter. C’est le cas du son 1 et du son 2 Figure 71. Dans ce cas-là, le son 2 envoie l’ordre au son 1 de s’arrêter, les sons se succèdent. Le son 2, lui, s’arrêtera lors que la pression p2 atteindra zéro ou sera inférieure à un seuil donné

Il faut noter qu’il n’y pas de meilleure configuration à priori , c’est aux résultats d’expérimentation de le déterminer.

Figure 70 : arrêt des sons. Dans la configuration proposée, Le son 1 et le son 2 doivent s'arrêter quand le dernier niveau de pression, p2, passe au-dessous d'un seuil mini

Figure 71 : arrêt des sons. Le son 1 est arrêté par le démarrage du son 2, suite au passage de la pression p2 au-dessus du seuil de déclenchement. Le son 2 doit s'arrêter quand le niveau de pression passe au-dessous d'un seuil mini

Détection du pic de pression :

N’étant pas au cœur de notre problématique, nous avons mis en place une stratégie de détection de pic en temps réel basée sur différentes propositions d’algorithmes que nous avons implémentés et comparés.

La première solution envisagée est la surveillance de la variation de la moyenne sur 3 points, Figure 72. Il s’agit de vérifier si la valeur du point central 𝑦₁ est supérieure à la moyenne des deux points voisins 𝑦₀ 𝑒𝑡 𝑦₂. Les données doivent être lissées afin que les trois valeurs soient équidistantes. Cet algorithme s’avérant trop sensible au bruit, il n’a pas été retenu.

Figure 72 : Détection de pic par l'utilisation d'une moyenne sur 3 points.

La deuxième solution est relativement semblable et consiste à comparer la distance entre deux points 𝑦₀ 𝑒𝑡 𝑦₂ avec la somme de la distance de ces deux à un point central 𝑦_1, Figure 73. Cet algorithme est très simple mais très sensible aux maximas locaux.

Figure 73 : Détection de pic par calcul de la distance euclidienne.

La solution retenue, décrite au paragraphe suivant, s’est avérée fonctionner correctement et à moindre coût, en tous cas dans les cas de marche normale et de marche pathologique relativement proche, telle la boiterie. En effet, la détection de pic de pression pour certaines pathologies nécessite certainement l’utilisation de modèles qui les décrivent, et cela va au-delà du cadre de notre travail.

Notre choix s’est arrêté sur une détection par comptage d’un certain nombre de valeurs décroissantes (Figure 74a) au-delà desquelles le maximum est considéré comme venant d’être effectivement dépassé. Cependant, cela a deux inconvénients, le premier est qu’il peut s’agir d’un minimum local (Figure 74b & Figure 74c). Cette fausse détection peut être évitée par l’ajout d’un filtrage sur les données issues des capteurs afin d’atténuer des variations aussi brusques. Cela peut aussi être fait en augmentant le nombre de valeurs décroissantes nécessaires mais cela nous amène au deuxième inconvénient : plus le nombre de valeurs décroissantes est important et plus le déclenchement du son se fera tardivement. Cela décale d’autant le feedback à destination de l’utilisateur. Pour la sonification du pic de pression de la zone antérieure du pied (Figure 74d), cela peut être délicat étant donné que le pic se produit autour de 150 ms avant la fin du pas. La solution intermédiaire que nous avons choisie après des évaluations préliminaires est d’utiliser un filtrage associé à une détection de 5 valeurs décroissantes, cela signifie au minimum 5 informations ayant une période de 10 ms soit un temps restant pour la sonification de 100ms. Cet algorithme est aussi utilisé par (Sulewski, 2010)⁷², avec le même nombre de valeurs.

Figure 74 : événements particuliers se produisant lors de l’exécution d’un pas. a) pic de pression se produisant sur la zone talon. b) Minimum local devant être filtré. c) autre minimum local. d) illustration du problème pouvant se produire si l’algorithme de détection de pic est trop long

À partir du moment où ces événements sont détectés et signalés à l’étape « rendu », celle-ci se chargera du type de son à produire ainsi que de leur comportement les uns vis-à-vis des autres.