Implémentation

Notre dispositif est basé sur la combinaison d’un système de projection hémisphérique identique à ceux utilisés dans les planétariums mono-projecteur, avec une surface de projection hémisphérique, et un système d’interface cerveau-ordinateur. Comme chaque bloc fonctionnel du système est modulaire, différentes solutions peuvent être développées en fonction des contraintes budgétaires et du matériel disponible. Le coût de revient pour la construction d’un tel système peut aller de 4000€ à plusieurs centaines de milliers d'euros si des appareils de pointe destinés à la recherche sont utilisés – le dispositif intermédiaire que nous présentons ici coûte environ 35000€ mais nous amenons des suggestions pour la construction d’un système similaire qui reviendrait moins cher.

Pour la projection, nous avons utilisé un système de planétarium transportable, qui est composé d’un system digital portable pour planétarium (Digitarium® Delta Portable Digital Planetarium System) commercialisé par l’entreprise Digitalis Education Solutions (Digitalis Education Solutions, Inc. 2011a) et d’un dôme portable de 7 mètres de diamètre (Digitalis™ Portable Dome) commercialisé par la même entreprise (Digitalis Education Solutions, Inc. 2011b). Cependant, le système de vidéo projection hémisphérique aussi bien que la surface de projection peuvent être fabriqués pour un coût très inférieur (Lhoumeau et Ruiz 2010; Bourke 2007; Bourke 2005). Le dôme que nous avons utilisé est fait d’un tissu épais gonflé à l’aide d’une soufflerie portable. Cette solution rend le dôme plus pratique à transporter et à installer comparé à un dôme rigide. Cependant, cette méthode a l’inconvénient de nécessiter de laisser la soufflerie allumée afin de maintenir le dôme gonflé, le dôme n’étant pas hermétique. Même si le bruit du ventilateur ne couvre pas les sons joués et les voix à l’intérieur du dôme, il crée tout de même un bruit de fond qui peut se révéler gênant.

La console de contrôle est composée d’un ordinateur classique équipé d’une carte graphique suffisamment puissante pour gérer la projection en Haute Définition (HD), et de deux moniteurs LCD. L’un des deux moniteurs LCD est utilisé pour le contrôle de la

20 _{https://sites.google.com/site/romaingrandchamp/cerveaurium/downloads}

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Chapitre III: Etude de l’entraînement cérébral

démonstration. Sur la deuxième sortie vidéo de la carte graphique, un dédoubleur vidéo est utilisé pour envoyer les images à projeter à la fois à un deuxième écran de contrôle, et au vidéo projecteur. Pour l’acquisition du signal EEG, l’édition Recherche du kit de développement logiciel Emotiv pour le casque Emotiv Epoc (Emotiv Research Edition SDK) a été utilisée (Emotiv Inc. 2010a). L’Emotiv Epoc est un casque EEG composé de 14 électrodes plaquées or. Afin d’enregistrer les signaux électriques générés par le cerveau, chacune des électrodes est couverte par une pastille de feutre qui va servir de pont entre l’électrode et le scalp. Ces pastilles doivent être imbibées d’une solution saline – du liquide pour lentilles de contacts est en général utilisé – afin de permettre la conduction électrique entre la peau et l’électrode métallique au travers de la pastille de feutre. L’avantage de ce type de système est qu’il est relativement peu coûteux en comparaison des dispositifs destinés à la recherche ou à des applications cliniques, tout en conservant une qualité de signal correcte. Il est également sans fil, rapide et facile à mettre en place, et fournit une résolution spatiale acceptable puisqu’il est composé de 14 électrodes.

La liste complète des logiciels exploités pour faire fonctionner le système et les différentes applications développées est décrite dans le Tableau III-3. Mis à part la suite logicielle Emotiv (l’ensemble de base de logiciels fourni par Emotiv avec le casque Epoc), les logiciels mis en jeu pour effectuer le traitement du signal et la visualisation font tous partie de la communauté Open Source. Pour l’application fractale, le logiciel « Mind Your OSC » a été utilisé pour collecter les données auprès du logiciel Emotiv Control Panel et les envoyer au logiciel de visualisation sous forme d’un flux Open Sound Control (OSC) (Wright 2004). La vidéo interactive de la fractale a été affichée à l’aide du logiciel vvvv21

, un environnement de programmation graphique pour le développement et le maquettage rapide. L’application vvvv est conçue pour faciliter la gestion d’environnements multimédia à grande échelle bénéficiant d’interfaces physiques, d’animations graphiques en temps réel, de contenus audio ou vidéo qui peuvent interagir simultanément avec de nombreux utilisateurs. Le logiciel libre OpenViBE (Renard et al. 2010) a été utilisé pour l’acquisition du signal, le traitement du signal et la visualisation des données EEG dans le contexte de l’application basée sur les topographies EEG. Enfin, l’application présentant le modèle 3-D de cerveau a été développée à l’aide de Blender22

, une suite logicielle libre et gratuite de création de contenu 3-D, et le rendu a été fait en utilisant le plugin fulldome inclus dans Blender (Bourke et Felinto 2010).

21 _{http://www.vvvv.org} 22 _{http://www.blender.org}

160 2. Le Cerveaurium : une ICM immersive innovante

Nous mettons à disposition tous les logiciels et plugins développés pour notre application sous une licence publique GNU (Grandchamp 2011).

Software Operating System Function

Emotiv Control

Center MS Windows

 Acquire EEG data and transmit it to the software “Mind Your OSC”.

Mind Your OSC MS Windows

 Receive data from Emotiv Control Center and transmit them to vvvv using OSC protocol.

vvvv MS Windows

 Receive OSC data packets from “Mind Your OSC”

 Calibrate the system

 Compute the video speed

 Display hemishperic video OpenViBE

Acquisition Server Ms Windows or Linux

 Acquire EEG data and transmit it to OpenViBE Designer

OpenViBE Designer Ms Windows or Linux

 Collect data from OpenViBE Acquisition server

 Process EEG signal (extract alpha frequency band)

 Compute and display real time EEG topography

Blender Ms Windows or Linux  Display a 3-D brain model in the Game Engine with a full dome display mode.

Tableau III-3 : Liste des applications nécessaires pour la mise en place du Cerveaurium et leur fonction au sein du système.