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Battements binauraux
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Tél. +33 (0)2 47 36 14 14
www.polytech.univ-tours.frDépartement Informatique
5 eannée2012 - 2013
Rapport de Projet de Fin d"Etudes
Solution de tests pour l"étude des
battements binaurauxEncadrant
Pascal MAKRIS
pascal.makris@univ-tours.fr Université François-Rabelais, ToursÉtudiantFrançois DENNIG
francois.dennig@etu.univ-tours.frDI5 2012 - 2013
Version du 30 avril 2013
Table des matières
1 Introduction9
2 Présentation du projet
102.1 Contexte et motivations
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1.1 Notion de battement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1.2 Notion de battements binauraux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.3 Hypothèse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.1.4 Motivations
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Objectifs fixés
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.3 Contexte d"utilisation de la solution
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.4 Matériel EEG utilisé
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.4.1 Système ActiveTwo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Méthode de travail16
3.1 Gestion de projet
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1.1 Outils de gestion de projet
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2 Développement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2.1 Bibliothèques
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3 Rédaction de compte-rendus
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Solution apportée19
4.1 Présentation du logiciel final
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.1.1 Préalable : définition de la notion de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.1.2 Déroulement d"une séance de test avec le logiciel
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.1.3 La fenêtre principale
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.1.4 L"onglet de configuration
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.1.5 L"onglet de description de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.1.6 L"onglet d"édition de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.1.7 L"onglet de contrôle de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.1.8 L"onglet d"analyse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.1.9 La fenêtre de visualisation des signaux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.1.10 La fenêtre d"analyse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.2 Modélisation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.2.1 Architecture générale
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.2.2 Modélisation des classes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3 Quelques détails sur le développement, difficultés
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.3.1 Configuration
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.3.2 Module d"édition de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.3.3 Module audio, lecture de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504.3.4 Importation de fichiers BDF
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.3.5 Pré-traitement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.3.6 Analyse temps-fréquence
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62Solution de tests pour l"étude des battements binauraux III
TABLE DES MATIÈRES
4.3.7 Gestion de la mémoire vive
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694.4 Tests réalisés
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714.4.1 Tests unitaires
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714.4.2 Tests de validation fonctionnelle
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784.4.3 Test de validation solution
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784.4.4 Tests de validation robustesse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795 Bilan sur le planning
805.1 Planning prévisionnel
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805.1.1 Sprint 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805.1.2 Sprint 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805.1.3 Sprint 3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805.1.4 Mise en production
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805.2 Comparaison avec le planning effectif
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826 Evolutions84
6.1 Améliorations possibles
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846.1.1 Stimulations auditives multiples
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846.1.2 Paramétrage de l"analyse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856.1.3 Edition graphique pour tous les paramètres
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856.1.4 Acquisition directe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856.2 Nouvelles perspectives pour le projet
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857 Conclusion86
A Références87
B Manuel utilisateur88
B.1 Installation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88B.2 Lancement pour la première fois
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88B.2.1 Test et choix du périphérique audio
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88B.2.2 Calibration du volume sonore
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88B.3 Création d"un scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89B.3.1 Description d"un scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89B.3.2 Edition d"un scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89B.4 Chargement/Ouverture d"un scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.5 Démarrage du scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.5.1 Activation du trigging
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.5.2 Démarrage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.6 Importation BDF et pré-traitement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 B.6.1 Configuration des canaux de pré-traitement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.6.2 Pré-traitement
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.7 Visualisation des signaux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90B.7.1 Changement du canal
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91B.7.2 Zoom
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91B.8 Analyse temps-fréquence
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91B.8.1 Configuration de l"analyse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91B.8.2 Démarrage de l"analyse
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 B.8.3 Interprétation de l"analyse : échelles de couleur, zoom . . . . . . . . . . . . . . . . 91B.8.4 Exportation des résultats
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91IV Solution de tests pour l"étude des battements binauraux
TABLE DES MATIÈRES
C Cahier de Spécifications
92Solution de tests pour l"étude des battements binauraux V
Table des figures
2.1 Création d"un battement à partir d"ondes sinusoïdales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2 La formation réticulée au sein du cerveau
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.3 Plan de la pièce d"expérimentations. 1) : local de préparation. 2) : zone de test. 3) : zone
de contrôle. La ligne traversant le mur entre la zone 2 et la zone 3 est un passage de câbles pour relier l"appareil d"EEG aux ordinateurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.1 Cycle de vie des sprints
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.1 Structure générale du fichier XML du scénario de l"exemple précédent
. . . . . . . . . . . 194.2 Structure XML de l"étape 1 du scénario de l"exemple précédent
. . . . . . . . . . . . . . . 204.3 Evolution de la fréquence des ondes de chaque canal dans l"exemple de scénario précédent20
4.4 Fenêtre principale de l"application. Ici l"onglet de contrôle est inaccessible, car aucun scénario
n"a été créé ou chargé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.5 L"onglet de configuration
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.6 L"onglet de decription de scénario
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.7 L"onglet d"édition de scénario, avec la boîte de dialogue d"édition d"étape
. . . . . . . . . 254.8 L"Onglet de contrôle
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.9 L"onglet d"analyse.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.10 Boîte de dialogue de sélection des canaux de pré-traitement
. . . . . . . . . . . . . . . . . 274.11 Fenêtre de visualisation des signaux.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.12 Fenêtre de visualisation des signaux, avec un zoom.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.13 Choix du signal à analyser
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.14 Représentation de l"analyse temps-fréquence
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.15 Représentation de l"analyse temps-fréquence, avec de nouveaux paramètres d"échelle de
couleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.16 Architecture générale de l"application
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.17 Interactions entre couches
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.18 Diagramme de classes de Scenario et Step
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.19 Diagramme de classe de DataSignal
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.20 Diagramme de classe de TriggingManager
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.21 Diagramme de classes de Analyzer
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.22 Diagramme de classes de SoundManager et ScenarioPlayer
. . . . . . . . . . . . . . . . . 384.23 Diagramme de classes de ScenarioParser
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.24 Diagramme de classes de ScenarioDao
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.25 Diagramme de classes de BiosemiFileManager
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.26 Aperçu des paramètres de l"application dans la base de registres de Windows
. . . . . . . 464.27 Diagramme de communication pour le déplacement d"un point d"une courbe de la repré-
sentation graphique de scénario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.28 Les deux sinusoïdes superposées, le signal composé des deux sinusoïdes, puis le résultat du
filtrage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.29 Filtre passe-haut parfait
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.30 Comparaison de la réponse en amplitude du filtre de Chebyshev de type 1 avec celui de type257VI Solution de tests pour l"étude des battements binauraux
TABLE DES FIGURES
4.31 Réponse en amplitude du filtre Butterworth (ordre 1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.32 Différences entre filtrage classique et filtrage zero-phase
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594.33 Illustration du risque du filtrage zero-phase pour une fréquence de coupure trop basse
. . . 614.34 Résolution de la transformée de Fourier. Les fréquences y sont parfaitement restituées, mais
la notion de temps est inexistante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644.35 Problème du paramétrage de la taille de la fenêtre pour STFT (1). STFT avec une très
grande largeur de fenêtre. On peut avoir une excellente résolution fréquentielle, mais on ne
saura pasquandtelle fréquence est présente, juste si elle se trouve dans la 1ère ou la 2ème
moitié du signal... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654.36 Problème du paramétrage de la taille de la fenêtre pour STFT (2). Ici, la largeur de la fenêtre
est plus courte. Le temps y est donc mieux représenté. Cependant, il existe maintenant une plus grande incertitude dans la fréquence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654.37 Illustration du principe de multirésolution
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.38 Diagramme de classes de CwtLib++
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674.39 Exemple de spectrogramme réalisé avec Qt, CwtLib++ et Qwt, pour un signal non-stationnaire
avec une première portion à 128 Hz puis une deuxième à 30 Hz. En haut : la représentation
du signal. En bas : son spectrogramme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684.40 Test Filtrage 1 : signal initial
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.41 Test Filtrage 1 : résultats. A gauche, résultat témoin (avec R). A droite, résultat testé.
. . 724.42 Test Filtrage 2 : signal initial
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734.43 Test Filtrage 2 : résultats. A gauche, résultat témoin (avec R). A droite, résultat testé.
. . 734.44 Test Filtrage 3 : signal initial
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744.45 Test Filtrage 3 : résultats. A gauche, résultat témoin (avec R). A droite, résultat testé.
. . 744.46 Test Transformée en Ondelettes 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754.47 Test Transformée en Ondelettes 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764.48 Test Transformée en Ondelettes 3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775.1 Planning prévisionnel par sprint
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815.2 Planning effectif
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.3 Tableau d"évaluation du Sprint 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Solution de tests pour l"étude des battements binauraux VII
Liste des tableaux
4.1 Test Filtrage 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.2 Test Filtrage 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734.3 Test Filtrage 2
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