Choix de la configuration baropodométrique

La Figure 43 représente les valeurs des pressions plantaires d’une personne en station debout : il est possible de constater « rapidement » et de façon globale une surpression au niveau du pied de façon visuelle60 tout en ayant en même temps une notion de l’état des 9 capteurs d’un pied ainsi que la localisation de chaque capteur. La modalité visuelle permet de véhiculer des informations de localisation et de valeur, celle-ci étant représentée par la longueur des barres. À cette longueur s’ajoute une sémantique de couleurs qui vient renforcer le message. Combien de sons faut-il pour représenter de façon sonore autant d’informations ? C’est la question à laquelle les paragraphes suivants tentent de répondre.

Dans le cas de la modalité audio que nous avons choisi d’utiliser, Il s’agit de représenter les informations provenant de 9 capteurs positionnés sur une semelle. En associant au minimum un son à chaque capteur, il est nécessaire d’utiliser 18 sons différents pour deux pieds. Dans ce cas, ces informations ne permettront pas une compréhension complète étant donné qu’il faut non seulement présenter l’attribut de position des capteurs, leur localisation sur le pied mais aussi présenter l’attribut de valeur, c'est-à-dire leur niveau de pression.

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Cependant, cela est vrai dans une situation statique (position debout) mais se révèlerait certainement plus difficile dans une situation dynamique de type marche

Figure 43 : La modalité visuelle permet à travers une vue d'ensemble de constater les zones en surpression (rouge), ayant une pression normale(verts) et les zones en sous pression (bleus). Source Médicapteurs.

4.2.3.1 Attributs de pression

L’attribution d’une fréquence sonore unique à un capteur permet d’indiquer la présence ou l’absence d’un événement61 (Figure 44) mais cela implique la coexistence de 18 sons différents.

Avec un seul son par capteur, Il est possible d’indiquer si une pression est supérieure à un seuil donné, Figure 45a, ou si la pression est comprise entre deux seuils (Figure 45b). Dans le premier cas, il y a une zone de pressions qui ne sera pas sonifiée qui s’étend de zéro à seuil 1. Dans le deuxième cas, il y a deux zones, l’une comprise entre zéro et seuil 1 et l’autre comprise entre seuil 2 et au-delà.

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Bien entendu, cela permet d’indiquer aussi la durée de l’événement mais cela n’apporte rien en termes de pression

L’attribution de deux fréquences discrètes, basse et haute (Figure 46), permet d’indiquer trois seuils de pression :

 entre zéro et seuil bas : pas de sons

 entre seuil bas et seuil haut : le son 1 est joué  au-dessus du seuil haut : le son 2 est joué.

L’indication des variations de pression peut se faire aussi par des variations de fréquences sonores (Figure 47). Cependant, ces plages devront être indépendantes, chaque capteur devra posséder une plage de fréquence propre, évoluant entre sa fréquence basse et sa fréquence haute et correspondant aux extrêmes de pression minimum et maximum afin d’éviter toute équivoque. Cela nécessite cependant 36 notes différentes (2 pieds x 9 capteurs x 2 notes), si les notes pour chaque pied sont identiques, seulement 18 notes seront nécessaires mais le risque existe que la même note soit jouée en même temps pour les deux pieds pendant la phase de double appui62.

Dans les deux cas (notes discrètes ou variation entre deux notes) il restera une zone qui ne sera pas sonifiée (Figure 48a et b). Dans les cas à une ou deux notes il reste toujours au moins une zone non sonifiée, pourtant, quelle qu’elle soit c’est une zone où une pression est exercée. C’est une configuration où deux comportements du son diffèrent (pas de son ou son joué) pour deux situations où une pression est exercée, ce qui n’est pas homogène

62 _{Période pendant laquelle les deux pieds sont en contact avec le sol, voir}

Figure 10, page 26

Figure 44 : Attribution d'une note à chaque capteur.

Figure 45 : L'utilisation d'une note permet d'indiquer uniquement une information relative à un seuil.

C1a : la note est produite si p>seuil1.

C1b : la note est produite si p>seuil 1 et si p<seuil 2. Les zones hachurées correspondent à l’absence d’information sonore.

même si les pressions sont différentes. Trois notes sont donc nécessaires pour décrire une variation complète de pression autour de deux seuils.

Cela porte le nombre de notes différentes à 54 (2 pieds x 9 capteurs x 3 notes) ou, si les notes pour chaque pied sont identiques, à 27. Pour qu’une personne puisse connaitre la position d’un capteur donné, elle devra avoir la capacité de distinguer un triplet de notes parmi les 18 triplets existants. Cela parait difficile compte tenu de la capacité des utilisateurs à distinguer 7 +/-2 niveaux différents (Miller, 1956). Cette approche ne nous semble pas être une bonne solution.

Figure 46 : Attribution de deux fréquences à chaque capteur. Figure 47 : Attribution d'une plage de fréquence à chaque capteur.

Figure 48 a et b : 2 notes permettent d'indiquer des informations relatives à 2 seuils. Les zones hachurées correspondent à l’absence d’information sonore.

4.2.3.2 Attributs de positionnement

Une manière d’éviter le problème d’avoir à indiquer la position des capteurs stimulés est de traiter l’ensemble de la voute plantaire comme une seule zone constituée de 9 capteurs. Dans ce cas, il n’est plus nécessaire d’indiquer qu’une seule information, à savoir la somme de la pression de tous les capteurs. Étant donné que le nombre de sons nécessaires diminue puisque divisé par 9, il est possible d’augmenter dans ce cas leur nombre qui peut aller au-delà de trois comme proposé dans le paragraphe précédent. La palette sonore de pressions sera plus étendue et une variation continue de la fréquence entre un seuil mini et un seuil maxi donné est même imaginable. Cette solution a cependant été envisagée et a fait l’objet d’une phase de pré-tests qui se sont révélés non concluants. En effet cette approche, si elle permet d’informer sur la dynamique du déroulement d’un pas, génère un même son identique pour une pression donnée et ce, que la dite pression se situe au niveau de la zone postérieure (talon) ou au niveau de la zone antérieure du pied. En conclusion, dans ce cas de figure, l’attribut de positionnement ne peut pas être donné par les sons. Cet attribut de positionnement sera bien entendu donné par la proprioception mais la démarche présente vise à mettre en valeur la différence d’informations donnée par la modalité visuelle à travers une seule image et celle donnée par la modalité sonore.

4.2.3.2.1 Définition des zones

Il est nécessaire de faire un choix entre le nombre de zones à décrire et le nombre de sons à utiliser. Ce choix est matérialisé par une courbe de type 𝑓(𝑥) = 1_𝑥 , 𝑥 ∈ [1, 𝑛] sur la base de 3 sons par capteur (Figure 49). Le choix de trois zones et 9 sons est un compromis correct car il a une correspondance réelle avec le déroulement du pied dans le cas de la marche, La phase de mise en charge (attaque du talon), La phase de milieu d’appui (médio- pied) et La phase de fin d’appui (avant pied). Pendant le processus de la marche, ces zones sont aisément identifiables et permettent de donner une réalité à l’attribut position à travers la modalité audio.

Figure 49 : L'utilisation de la modalité audio nécessite de faire un choix entre les attributs de position et de valeur : pour une zone sonifiée, l’attribut position est nul alors que l’attribut valeur est important. A l’inverse l’augmentation des zones augmente l’attribut position et fait diminuer l’attribut valeur.

Pour le traitement des données, nous avons donc fait le choix de regrouper les capteurs en trois zones, talon, médiale et latérale (Figure 50). Pour établir les niveaux de pression de chacun des trois sons, une fourchette de valeurs correspondant à la moyenne plus ou moins un écart-type est calculée sur la totalité des pas enregistrés lors des tests de marche normale. A l’intérieur de cette fourchette (Figure 51) le niveau de pression est considéré comme normal. Au-delà, une modulation du signal sonore devra signifier au patient une déviation excédant l’écart-type. Le parti pris est d’indiquer une modulation sonore de fréquence plus élevée si le niveau de pression est supérieur à un écart type (+1SD) et de fréquence moins élevée si le niveau de pression est inférieur à 1 écart type (- 1SD). L’étape suivante est le choix des sons qui seront générés selon la zone du pied et les pressions exercées.

Figure 50 : Localisation des trois zones, talon, médiale et latérale et leur activation pendant le déroulé du pied. Partie supérieure de l’image : (Dawber Rodney, Bristow Ivan, 1996)

Figure 51 : Niveaux de pression : chaque zone génère une information de pression sur 3 niveaux

4.2.3.2.2 Positionnement des capteurs

La distribution des capteurs est inspirée de la répartition proposée par (Claverie, Ille, & Moretto, 2015; Hennig & Milani, 1995), voir Figure 52. Cette distribution permet d’obtenir plus de 80% des pressions plantaires à partir d’un nombre réduit de capteurs.

Figure 52 : Emplacement des capteurs selon la proposition originale de (Hennig & Milani, 1995)

Les valeurs de pression des groupes correspondent à la somme des valeurs de pression des capteurs associés, par exemple la pression du groupe talon correspond à la somme des pressions des capteurs 5,7 et 8 (Figure 53).