PRESTI Sylvain Promotion 2000/2001
D.E.S.S. Ingénierie de l’entraînement sportif
Faculté des sports Université Victor Ségalen Bordeaux
Sous la direction de M. Mariano CID, professeur des Universités
Le D.E.S.S. Ingénierie de l’entraînement sportif, dés sa création en 1999 a eu pour vocation d’orienter les étudiants issus d’horizons divers vers des carrières sportives de haut niveau.
Cependant, face à l’environnement sportif professionnel frileux à l’idée de laisser à des individus, certes diplômés mais sans " nom ", des postes que certains ont mis toute leur vie à atteindre, les perspectives professionnelles ne sont pas mécaniquement établies.
Face à ce constat, une issue heureuse semble nécessiter la création ou le perfectionnement de nouveaux champs de connaissances. L’acquisition d’une double compétence est le seul moyen de vaincre les vieux démons qui hantent le monde sportif.
Sachons se rendre indispensable !
Je tiens à remercier M. Georges CAZORLA Maître de conférences de la Faculté des Sports, responsable du D.E.S.S. Ingénierie de l’entraînement sportif, qui a su, même confronté à de nombreuses questions liées à notre avenir, nous conseiller et nous diriger vers le chemin le plus éclairé
Je remercie M. le Directeur du L.M.P., M. Mariano Cid, Professeur des Universités et M. Julien MORLIER postdoctorant qui ont bien voulu m’accueillir, me guider et m’aider quand il était nécessaire.
Je remercie enfin l’ensemble des professeurs et les intervenants de la faculté des sports et tout particulièrement M. Laurent ARSAC, dont l’exemplarité et l’avis extérieur m’ont souvent permis de rebondir.
Le travail élaboré pendant ce stage de D.E.S.S. est né d’une démarche ambivalente. Poursuivre le travail entrepris par le groupe de recherche " analyse du geste sportif " appliqué au volley-ball et acquérir des connaissances en programmation étaient les deux objectifs affichés.
L’élaboration d’un projet diversifié, vers l’élaboration de logiciels couvrant plusieurs domaines de l’entraînement et de l’organisation du Volley-Ball et du Beach-Volley, s’est faite naturellement dans la continuité d’un travail personnel.
Stoppés à la barrière du langage de programmation, ces projets étaient restés, jusqu’à présent informels.
De l’évaluation du volleyeur dans ses qualités de détente, de puissance ou de stiffness, vers l’analyse tactique du jeu ou l’organisation de compétitions, les trois logiciels présentés rendent compte d’une réelle nécessité de l’ancrage de l’informatique dans le domaine sportif et tout particulièrement dans le Volley-Ball.
Le Laboratoire de Mécanique Physique de l’Université Bordeaux 1 a été fondé en 1962 sous l‘élan de Monsieur le professeur Pierre LOUDETTE, associé au CNRS depuis 1978, URA jusqu’en 1997 puis UPRESA et actuellement UMR est à l’origine de la mécanique universitaire bordelaise.
Vingt neuf permanents travaillent aux cotés d’une vingtaine d’étudiants (Doctorants, DEA, DESS, Maîtrise, DUT, DEUG,...).
Le laboratoire développe des programmes nationaux et internationaux sous une thématique générale : L ‘étude des matériaux et des structures dans leur environnement. (Région Aquitaine, Institut Acoustique de Shanghai et Nanjing, Coopération Imperial College de Londres,…) ainsi que le partenariat avec d’importantes entreprises (Aérospatiale, Dassault Aviation, Elf, Matra Datavision,…) ce qui lui confère une dimension et une notoriété internationale.
Ses activités sont développées au sein de trois groupes de recherche :
Ultrasons/Matériaux coordonné par Bernard HOSTENS qui travaille sur la caractérisation des matériaux (essentiellement composite) par des techniques ultrasonores et optiques et l’analyse de leur endommagement.
l ‘étude du comportement des liaisons mécaniques
Certaines études effectuées lors de ce stage, sous la direction de M. Mariano CID et avec les conseils et l’assistance de M. Julien MORLIER, s’inscrivent dans la continuité des travaux du groupe " Optimisation et modélisation des gestes sportifs ", d’autres mettent en valeur les moyens techniques et informatiques utilisés dans le laboratoire sous leur forme appliquée dans un soucis constant de rapprocher les moyens de certains (Recherche) des besoins d’autres (Terrain).
Les moyens utilisés et mis à disposition par le L.M.P. dans le cadre de ce stage de D.E.S.S. sont constitués d’une unité informatique de type IBM PII 350Mhz ainsi que d’un ensemble d’acquisition dynamique expérimental de type plate-forme de forces relié à l’ordinateur via un système d’enregistrement et lecture de cartes PCMCIA 4Mb (Photo 2).
Le système informatique comporte en plus d’un ensemble bureautique standard un logiciel de programmation : LabVIEW 6i essentiel dans la mise en place de nouveaux outils d’aide et d’analyse du geste et de toutes les contraintes liées au sport de haut niveau.
Le monde sportif est un monde à forte consommation de logiciels informatiques. A la recherche d’une gestion toujours plus simplifiée des phénomènes, l’atteinte de performances doit s’accompagner de moyens informatiques capables de remplacer les techniciens dans certaines tâches coûteuses en temps et complexes dans la manipulation d’informations qu’elles nécessitent.
Les logiciels mis au point durant le stage couvrent trois grands domaines de l’activité sportive : L’évaluation des performances du sportif, l’analyse statistique du jeu global et l’organisation d’événements.
Les applications directes de ces logiciels, même s’ils ont des vocations polyvalentes s’orientent vers l’aide à l’évaluation, l’entraînement et l’organisation du volley-ball et du Beach-Volley.
LabVIEW est un environnement de développement de programme, tout comme les environnements de développement BASIC ou C modernes.
Il diffère toutefois de ces applications sur un point important. En effet, alors que les autres systèmes de programmation emploient des langages textuels pour créer des lignes de code, LabVIEW utilise un langage de programmation graphique, le G, pour créer des programmes sous la forme de diagrammes (Fig.1).
LabVIEW, comme le langage C ou BASIC, est un système de programmation à usage général, avec des bibliothèques de fonctions étendues convenant à toute tâche de programmation. Il comprend des bibliothèques pour l’acquisition des données, le contrôle des instruments série, ainsi que pour l’analyse, la présentation et le stockage des données.
LabVIEW comprend également des outils d’élaboration de programmes traditionnels, de manière à pouvoir définir des points d’arrêts, animer l’exécution pour visualiser le transfert des données dans le programme et exécuter pas à pas le programme pour faciliter sa mise au point et son développement.
LabVIEW diffère de tout autre environnement par l’utilisation d’un langage graphique et destiné au contrôle, à l’analyse et à la représentation des données.
Son principe de programmation novateur, basé sur l’assemblage graphique de modules logiciels, permet de construire rapidement et simplement des applications dotées d’interfaces utilisateurs et de fonctionnalités complexes.
Ces applications peuvent aller de la simple analyse de données issues d’appareil de mesure au contrôle complet d’un procédé physique (avec des contraintes temporelles) géré par des cartes d’acquisition de données.
Une application développée sous labVIEW est constituée de deux parties
Une face avant comporte divers éléments graphiques (boutons, curseurs commutateurs, graphiques, …). Elle regroupe des données d’entrée et de sortie de l’application.
Le diagramme (Fig. 3), lui, est la représentation graphique du code de programmation. LabVIEW s’appuie sur un langage graphique " G ". Les icônes ou graphiques de programmation, sont reliés entre eux pour composer le diagramme.
Contrairement à la procédure qui consiste pour le programmeur à dessiner le schéma d’une application et de le convertir en un code propre au langage choisi, LabVIEW permet de confondre le diagramme et le code programme.
Les programmes LabVIEW sont appelés VIs (Fig.4) (pour Virtual Instruments). Ils sont identiques aux fonctions des langages de programmation conventionnels.
Il est possible de hiérarchiser les opérations grâce à des sous-VIs. Ces derniers effectuent une partie de la programmation, ils permettent de simplifier le diagramme du programme principal.
Les VIs sont représentés dans le diagramme par une icône (Fig. 4), Leur personnalisation possible permet de renseigner directement sur leur fonction. Les icônes construites par les programmeurs de LabVIEW sont placées dans une bibliothèque. Un grand nombre de VIs y sont à disposition (booléens, graphes, indicateurs numériques, pour la face avant ; filtres, signaux, fonctions mathématiques).
Des connecteurs sont reliés aux éléments graphiques de la face-avant. Ils permettent d’entrer les données et d’obtenir les valeurs de sortie.
En utilisant un VI dans l’élaboration d’un autre VI, le premier VI devient un sous-VI. C’est la division de tâches en parties logiques et gérables. L’utilisation de sous-VI a de nombreux avantages, elle facilite l’élaboration du VI principal (souvent complexe) par la division du travail.
Lors de l’apprentissage du langage de programmation LabVIEW, certains concepts de base doivent être abordés.
Les boucles sont au nombre de deux : Boucle while et boucle for (Fig.4). La boucle while permet d’exécuter le diagramme placé à l’intérieur jusqu’à ce que la condition d’arrêt soit vraie. Le VI vérifie le terminal à la fin de chaque itération. Un terminal d’itération indique le nombre de fois que la boucle a été exécutée. Des registres à décalage peuvent être placés à gauche et à droite de la boucle. On peut alors initialiser les données, entrer la valeur de sortie d’une itération à l’entrée de l’itération suivante.
La boucle for permet d’exécuter le diagramme, situé à l’intérieur de celle-ci, un nombre de fois déterminé. Une entrée numérique, située en haut à gauche de la boucle, spécifie le nombre de fois qu’il faut l’exécuter.
Un terminal de sortie d’itération donne le nombre de fois qu’a été exécutée la boucle. Des registres de décalage sont aussi utilisables
Boucle while Boucle for
La structure Condition (Fig.6) possède plusieurs sous-diagrammes. Au-dessus de la bordure de structure, se trouve un indicateur de diagramme contenant une liste de valeurs qui, pour chacune d’elles, fait appel à un sous-diagramme.
Sur le coté externe de la structure, se situe un terminal de sélection. Ce sélecteur est câblé à un entier, un booléen ou une chaîne de caractères.
Lors de l’exécution de la structure, seul le sous-diagramme relié au nom de la condition sélectionnée est activé.
La structure Séquence (Fig.6) exécute des sous-diagrammes les uns après les autres. Elle réalise des opérations dans un ordre bien précis. Un sélecteur affiche la position de chaque sous-diagramme, ainsi que le nombre de sous-diagramme.
Structure Condition Structure Séquence
Les boites de calcul (Fig.7) exécutent les opérations correspondant aux formules d’un diagramme. Cette fonction est utile lorsqu’une équation possède de nombreuses variables ou s’avère complexe. Elle évite de résoudre des équations en utilisant les fonctions classiques de la programmation en G.
Chaque variable possède un terminal sur la bordure de la boite. A gauche et à droite se situent respectivement les variables d’entrée et de sortie. Les équations inscrites dans la boite utilisent ces variables.
Les tableaux (Fig.8) peuvent jouer le rôle de commande (source de données) ou bien d’indicateur (sortie de données). Suivant la nature du tableau voulu, on placera à l’intérieur de l’icône soit une commande, soit un indicateur. Ceux ci peuvent être numériques, booléens ou chaînes de caractères.
Il est souvent utile de créer un groupe de variables qui ne soient pas de même type mais qui aient une identité commune réelle. Ce type de regroupement de données est appelé "cluster ".
Le type d’éléments peut être numérique, booléen, chaîne de caractères ou ensemble de scalaires ou de données différentes. Ces clusters réduisent l’encombrement des fils de liaison.
En utilisant les fonctions du tableau (Fig.9), la construction d’un tableau à partir d’autres tableaux ou de scalaires est possible.
La fonction "construire un tableau " permet d’ajouter des tableaux ou des scalaires les uns après les autres.
La fonction " Taille d’un tableau " donne le nombre de valeurs pour chaque dimension du tableau.
Le VI " Transposer un tableau2D " permet de transposer les dimensions d’un tableau à deux dimensions.
D’autres fonctions applicables aux tableaux complètent l’ensemble d’outils disponibles. La fonction "sous-ensemble d’un tableau " définit une partie du tableau commençant à un indice donné contenant une "longueur " d’éléments.
La fonction "indexer un tableau " permet de retourner un élément d’un tableau. Cet élément peut être un scalaire ou une rangée de scalaires.
" Construire un tableau " "Taille d’un tableau " "Transposer un tableau2D "
Il existe trois types de graphes : graphe XY, graphe et graphe d’intensité. Ces graphes peuvent être déroulants ou non (Fig.10). Les points sont alors tracés un à un ou simultanément.
Ces graphes sont pourvus d’éléments optionnels. Une étiquette au-dessus du graphe, des curseurs et un affichage de curseur, les échelles des X et des Y et une légende sont affichables. Des modifications de grilles principale et secondaire sont possibles. Des couleurs et différents styles de tracé sont à disposition.
Une palette d’outils permet de changer les options de mise à l’échelle et de format lors de l’exécution du VI.
Un grand nombre de VIs sont découverts au fil des applications, Les palettes de Fonction et de Commande deviennent ainsi familières. Des chapitres plus spécifiques dans le manuel d’utilisation au programme principal peuvent alors être abordés.
La partie analyse contient ces parties importants : Introduction à l’analyse dans LabVIEW, génération de signaux, traitement de signaux numériques, analyse et mesure de spectre, filtrage, analyse de courbe, algèbre linéaire et attributs de nœuds.
Les attributs de nœuds (Fig.11) sont des nœuds de diagramme spéciaux qui contrôlent l’apparence et les caractéristiques fonctionnelles des commandes et des indicateurs. La fenêtre d’aide permet d’afficher les descriptions, les types de données et les valeurs acceptables des attributs souvent nombreux.
Pour certains, plusieurs choix sont possibles. Afin de sélectionner la donnée voulue, une constante doit être câblée à l’attribut.
Il est essentiel de maintenir une volonté constante de recherche de connaissances au cours de la manipulation de ce genre d’environnement car l’apprentissage ne s’arrête par là.
Il est évident qu’un apprentissage performant doit se nourrir de la pratique et d’une expérimentation constante.
3. TORSEUR 3D : Outil d’évaluation de la puissance et du stiffness des membres inférieurs :
Torseur 3D est un logiciel de pilotage de plate-forme de force mis au point par le laboratoire afin d’obtenir un outil performant et simple d’utilisation destiné à l’analyse dynamique liée aux gestes sportifs les plus divers.
La plate-forme de force mise au point par M. COUETARD, professeur agrégé en Mécanique de l’Université de Bordeaux 1 et membre du L.M.P., permet de mesurer en temps réel, pendant une phase donnée (généralement de l’ordre de 10 à 60 s) les composantes tridimensionnelles de la force résultante appliquée sur le plateau (Fx,Fy,Fz) ainsi que les trois composantes du moment résultant (Mx,My,Mz).
La mise en place de trois jauges extensiométriques en triangle (120°) assure la tridimensionnalité des valeurs acquises.
Le dynamomètre est relié à un enregistreur de cartes PCMCIA muni d’un interrupteur d’enregistrement et lui fournit un signal électrique continu. Toutes les données sont enregistrées sur une carte pendant le temps d’activation de l’interrupteur.
Le dispositif d’acquisition se complète par un boîtier externe de lecture de carte PCMCIA. Toutes les valeurs recueillies sont des valeurs d’intensité de courant électrique. La conversion de millivolts en Newtons s’effectue par le chargement d’une matrice passage (matrice 6x6 d’étalonnage) spécifique à chaque dynamomètre.
Avant l’utilisation des données le dynamomètre droit être étalonné.
La plate-forme de force permet d’obtenir divers éléments de l’analyse du geste. Dans les sports qui nécessitent une grande puissance des membres inférieurs, il est possible d’en évaluer la valeur par une modélisation du déplacement du centre de gravité de la personne évaluée.
A partir des données recueillies lors de l’acquisition informatique il est possible de calculer certaines données essentielles dans l’évaluation de la performance.
Le principe de la dynamique donne :
=>
Comme la vitesse initiale est nulle
=>
Comme l’origine est prise à la position du centre de gravité initiale
=> 
Si les conditions initiales sont bien définies, c’est à dire que la personne évaluée reste immobile au départ de l’acquisition, le modèle donne une trajectoire du centre de gravité assez proche de la réalité (Analyse cinématique et dynamique de la détente verticale sans élan, Y. Jean-Baptiste-Edouard LPM 2000).
A partir de la trajectoire du centre de gravité des éléments tels que la détente verticale ou de l’angle d’envol lors du saut vertical peuvent être défini avec suffisamment de précision.
On appelle puissance
d’une force appliquée à un point matériel G qui se
déplace à la vitesse , la quantité :
La puissance mesurée est la puissance totale développée pendant toute la phase de poussée, c’est à dire de l’instant ou le centre de gravité est au plus bas jusqu’à l’instant du décollage.
Dans le cas de sports nécessitant un fort compromis entre la puissance des membres inférieurs et la masse corporelle, il est possible de parler en terme de puissance utile : Pu (Watt/kg).
Torseur 3D est un logiciel conçu pour piloter la plate-forme de force et modéliser les mouvements des éléments dépendant du plateau grâce à l’analyse en trois dimensions des torseurs (forces et moments). Les données recueillies sont transformées et modélisées en trajectoires du centre de masse ainsi qu’en rotations des corps autour de ce centre.
Ce logiciel a une vocation de s’adapter sous forme de modules à des applications très diverses :
Le logiciel Torseur 3D est composé d’un système d’acquisition des données par lecture de carte PCMCIA externe (module DOS mis au point par le L.M.P.), d’une gestion des fichiers, d’un module de visualisation 3D, d’une unité de gestion des fréquences par filtres (FFT, high pass, low pass, bande pass) et d’un ensemble de modules mis au point à la demande d’une étude dynamique spécifique.
Les évolutions apportées au logiciel Torseur 3D sont des évolutions principalement graphiques (Fig. 14). Le graphisme a une certaine importance sur la lisibilité des informations fournies. Les informations données par les modules doivent être discriminantes et proches des qualités les plus recherchées en Volley-Ball et dans les sports dont les efforts sont brefs et intenses.
5. Nouveau module "stiffness"
Le stiffness est la capacité d’une structure articulée à résister à un écrasement imprimé par une force donnée. Cette valeur s’exprime en kN/m.
Dans de nombreuses recherches appliquées à l’analyse des facteurs de la performance sportive, le stiffness vient souvent comme une condition complémentaire de la puissance musculaire à l’émergence de mouvements brefs et intenses, caractéristiques des sprinters et des sauteurs. Chelly et Denis (2000) montre qu’il y a une relation significative (r=0.68, P=0.05) entre le stiffness des jambes et la vitesse maximale de course chez 11 handballeurs entraînés.
Dans beaucoup de recherches mesurant le stiffness le modèle " Spring-masse " est largement utilisé pour mesurer les variations d’altitude du centre de masse impliquées par le contact au sol. C.T.Farley et al. (99) ont montré que le facteur de raideur des jambes était fortement dépendant de la raideur de l’articulation de la cheville. Deux séries de sauts à une fréquence de 2.2 Hz ont été demandées à cinq sujets. Le modèle utilisé pour mettre en évidence les efforts appliqués à chaque articulation montre que la raideur des jambes était approximativement directement proportionnel à la raideur de l’articulation des chevilles. Les conditions expérimentales établies par Farley imposent aux sujets de maintenir un rythme de sauts malgré une variation de hauteur. La volonté qui leur est transmise est de diminuer les temps de contact et ainsi de vérifier les adaptations de raideur mis en place par l’appareil locomoteur pour répondre à ces deux contraintes.
Cependant les efforts d’anticipation par une pré-extension de jambes et surtout du pied pour les spécialistes ne sont pas identifiés. Par conséquent, face à des sujets qui anticipent le contact au sol et attaquent celui-ci avec une extension du pied incomplète, il est possible d’observer des forces maximales de contacts importantes et un écrasement du centre de masse diminué (car l’écrasement du pied est lui aussi diminué) (Farley et al. 98)
De plus, cette méthode oblige de combiner une étude dynamique et une étude cinématique des actions.
Le modèle ici mis au point s’appuie sur le modèle de trajectoire du centre de masse lors d’un saut vertical par une étude dynamique. Grâce à une définition précise de cette trajectoire il est possible d’identifier la hauteur d’écrasement de l’individu correspondant à la différence d’altitude entre l’instant de retombée et l’altitude minimale de retombée du centre de masse.
La
force maximale d’écrasement est identifiée par le signal
maximal de la composante verticale du signal mesuré sur la plate-forme
lors de la retombée.
Les modules détente et puissance donnent en complément l’information concernant le pré-saut.
Le module stiffness (Fig.15) met en valeur les deux composantes de la raideur des membres inférieurs du sportif testé ainsi que la valeur modélisée du stiffness. Le calcul permettant son identification s’appuie sur le modèle de trajectoire du centre de gravité ainsi que la force maximale appliquée sur la plate-forme de force.
Cependant la valeur de la force paraît être faussée par la fréquence propre de la résonance du plateau. Le module "stiffness" intègre une reconnaissance automatique de cette fréquence propre par une F.F.T. et un filtrage correspondant à la fréquence la plus importante. Cette opération élimine les fréquences parasites qui pourraient fausser la valeur de la force maximale.
La prise en compte cas par cas de la fréquence propre du plateau évite de prendre une valeur constante. Cette opération obligerait de négliger une possible hétérogénéité de la fréquence due à une variation du point de retombée du sportif.
Le protocole mis en place pour le test stiffness intègre toutes les observations effectuées lors de la mise au point. Il est demandé aux sujets d’effectuer un pré-saut de hauteur sous maximale et de se concentrer sur l’instant de la retombée.
Un constat principal met en valeur la nécessité d’obliger les sujets testés à retomber du pré-saut dans une position d’extension totale des jambes. Le sujet au moment de la retombée a comme objectif de rebondir au sol sans action préalable en limitant l’écrasement.
Toute la manipulation doit s’effectuer sans l’action des bras. Les mains sont alors maintenues sur les hanches ou par un lien en position de " camisole ".
Les conditions définies par le protocole doivent être rigoureusement respectées dans le but d’obtenir des résultats les plus significatifs.
Cinq sujets en bonne santé ont participé à l’expérience. Volleyeurs entraînés, ils ont effectués deux séries de trois tests de raideurs. Il ont suivi méticuleusement les instructions fixées par le protocole expérimental.
Les résultats obtenus pour chaque sujet oscillent dans un intervalle de ± 5 kN/m. Il semblerait que ces variations soient davantage du fait de la reproductibilité de la performance que de la mesure elle même. Les valeurs ainsi obtenues d’une moyenne de 37,4 ± 13 sont supérieures à ceux obtenus dans d’autres recherches : 26 kN/m Chelly et al. (2000) en course et 29,3 kN/m Farley et al. (99) sur des rebonds à hauteur maximale. De plus, les raideurs obtenues semblent ne pas être en relations avec les hauteurs atteintes lors des pré-sauts. Il a été demandé aux sujets de ne pas effectuer un pré-saut à puissance maximale. En effet dans le cas contraire il était à la fois difficile de discriminer le vrai signal de force annoncé par le torseur et les signaux induits par la résonance du plateau et d’inciter les sujets à se concentrer sur la flexion de retombée.
Les résultats obtenus placent les individus de façon claire sur une gamme de performance en stiffness. Pourtant une étude dynamique et cinématique combinées sembleraient nécessaires à la validation de l’ensemble des mesures. Face à des événements aussi brefs que sont les écrasements en retombée de sauts, il serait nécessaire, par conséquent, d’utiliser un dispositif vidéo à hautes fréquences actuellement non disponible au laboratoire.
Néanmoins, grâce à une technique de modélisation de sauts verticaux éprouvée et d’une adaptation logicielle à l’évaluation du stiffness, " torseur3D " reste un environnement d’étude performant, précis et facile d’emploi.
6. Evolutions possiblesL’environnement " Torseur3D " est un outil en perpétuelle évolution. Grâce à sa polyvalence, il a pour vocation l’application à de nombreux champs d’études dynamiques de la performance sportive. Pour tout type d’activité sportive ou ludique impliquant des forces et moments appliqués à un point de contact, " Torseur 3D " apporte la possibilité d’une modélisation des mouvements résultants. Course, saut à la perche, triple saut, sauts verticaux où même kate surf, toutes ces activités rentrent dans le champ d’étude ce cet environnement.
Dans le domaine de l’évaluation du sportif, il paraît toutefois nécessaire d’élaborer les outils complémentaires permettant de mettre en parallèle les données obtenues et les moyens mis à la disposition de l’entraîneur pour améliorer toutes ces performances :
Le volley-ball déjà très ancré dans le professionnalisme recherche sans cesse des outils simples et performants pour améliorer la lecture du jeu et d’en identifier les déterminants principaux.
A ce jour, de multiples systèmes tentent d’appréhender, en temps réel, la totalité des informations qui se dégagent du jeu et de tirer des enseignements pour une orientation tactique immédiate. Cependant la complexité des données conjuguée à une lourdeur des moyens à déployer, incitent à croire en une recherche des informations les plus significatives et les plus pertinentes fournies par le jeu.
Le volley-ball a cette caractéristique de proposer la confrontation de deux équipes de six joueurs dont leur organisation est régie par un certain nombre de règles. Si bien que chaque point se voit être disputé par les deux équipes qui évoluent dans une des six combinaisons de départ possibles.
Six positions sont alors identifiées au service (S1 ;S2 ;S3 ;S4 ;S5 ;S6) et six en réception (R1 ;R2 ;R3 ;R4 ;R5 ;R6).
Pendant chaque match officiel FFVB, une feuille de match "type" est constituée. L’information que contient cette feuille renseigne de manière précise sur la relation étroite qui lie les échanges et les configurations de positions des deux équipes présentes sur le terrain.
Chaque colonne représente une configuration de positions (I ;II ;III ;IV ;V ;VI). Au numéro situé sous le chiffre romain correspond le numéro du joueur se trouvant dans la zone 1 du terrain.
Les chiffres inférieurs représentent le score de l’équipe à chaque perte de service pour la position définie (suivre l’ordre 2-17-0-0 puis changer de colonnes pour les quatre autres possibilités).
Il est donc possible, à partir des données délivrées par la feuille de match de définir le nombre de points perdus ou gagnés, au service ou en réception, pour chaque position de l’équipe.
Une valeur de rendement de chaque position peut alors être calculée.
Le calcul du rendement de chaque position nécessite de connaître le nombre de points joués, perdus et gagnés pour chaque position. Soit S-1 la valeur du score à la verticale de la position P-1 et S la valeur du score à la verticale de la position P dont on cherche à calculer les composantes, alors ;
Points joués par P : 
Points gagnés : 
Points perdus : 
Ces calculs permettent d’identifier les composantes de chaque position dans le cas général. Cependant, des situations particulières comme les débuts ou les fins de sets nécessitent des réajustements pris en compte par le logiciel.
Le calcul du rendement permet de donner une valeur plus lisible à l’utilisateur. Ainsi :
Rendement de la position : 
Cette formule de rendement n’est pas une formule habituelle, cependant, la recherche d’une bonne lisibilité nécessite des résultats dont le spectre s’étend de –100% à 100% renforçant la négativité de la défaite. En effet, 0% en réception indique que la position a pu gagner et perdre autant de points lorsqu’elle recevait le service adverse. Une même constatation au service augure d’une rencontre très serrée.
Contrairement au travail précédent, la tâche à accomplir nécessite une prise en compte globale des données. De l’acquisition à l’enregistrement des données tout le logiciel doit permettre de fournir les informations recherchées. L’apprentissage plus global par ce projet est un pas vers une autonomie de conception plus grande.
Le tableau d’accueil permet de fournir les premiers renseignements au système d’analyse. Les premières informations renseignent sur le contexte du match (Date, lieu, catégories, numéro du match) ainsi que les protagonistes. La précision de l’équipe au service est une information capitale pour synchroniser les combinaisons d’équipes jouant les unes contre les autres.
Chaque bouton " set X " permet de naviguer vers des modules de saisie de la feuille de match. Set par set les informations sont ainsi rentrées dans l’ordinateur.
A tout moment du processus de saisie, l’utilisateur peut initialiser les modules de calculs statistiques. Ceux ci permettent de transformer les données fournies par la feuille de match en valeurs de rendement (au service, en réception ou en général). Le système mis au point prend en compte toutes les configurations du jeu, les rotations des équipes alternées, le changement de service au début de chaque set ainsi que les cas particuliers de début et fin de chaque set.
Toutes les données saisies par l’utilisateur sont stockables sous la forme d’un fichier texte de type *. scr. La sauvegarde peut s’effectuer à tout moment de la saisie.
L’ouverture d’un fichier est une ouverture traditionnelle. Cependant chaque set doit être initialisé après ouverture pour récupérer ses données. Cette manipulation permet d’obtenir des conclusions statistiques de type général uniquement pour un ou plusieurs sets ciblés.
Les modules " réception et service " renseignent sur le rendement de chaque position d’équipe sous forme d’histogramme pour chaque set ainsi qu’un tableau récapitulatif des rendements obtenus au cours du match.
Le module " statistiques générales " (Fig. 19) reprend les valeurs éclatées dans les deux autres pour donner une double synthèse graphique. Ces données sont sous la forme d’un radar de points reliés et d’un tableau de synthèse.
Contrairement à l’élaboration du module de torseur 3D, la conception d’un logiciel complet permet d’identifier des problèmes globaux.
Ce logiciel reprend une pratique depuis peu ancrée dans la réalité de l’entraîneur de volley-ball de haut niveau. Cette pratique reste cependant à l’heure actuelle très marginale par la complexité des calculs et le temps qu’ils nécessitent. Divers intérêts émergent dans l’utilisation de Volscore.
La mise en place d’un outil informatique doit répondre à une démarche de simplification de la procédure statistique. Les utilisateurs n’ont qu’un unique travail de saisie. Les données délivrées en sortie sont instantanément exploitables.
Face à la complexité des calculs, toute manipulation manuelle risque, par les erreurs commises de détériorer les informations utilisées ultérieurement. Le calcul informatique permet une fiabilisation de la démarche et l’exactitude quant aux résultats obtenus.
4. Evolutions possibles
Les informations fournies par la feuille de match sont incontestablement très précieuses pour l’analyse d’un match. Volscore n’utilise qu’une partie de l’information relative aux points échangés par les deux équipes. Les changements de joueurs peuvent jouer un rôle prépondérant dans le déroulement d’une partie ainsi que l’évolution des scores au cours des différents sets. L’évolution possible du logiciel tend à intégrer ces données.
Les rendements de chaque position renseignent non seulement de leurs capacités à remporter ou perdre des échanges mais aussi renseignent sur les rapports de force entre les positions d’équipes rivales. Un module permettant de définir une combinaison de positions optimales face à une équipe déjà rencontrée ou pour un set suivant d’un même match rentre dans l’ensemble d’outils nécessaires à l’élaboration d’un plan de jeu. Le placement d’une position statistiquement faible face à une position forte serait alors évité.
Lors de l’acquisition vidéo d’un match de volley-ball il est très facile de découper les séquences de jeu en un ensemble de fichiers vidéos référencés. Volscore permettant de repérer les positions faibles et fortes de son équipe il reste à créer un module permettant d’associer les positions identifiées avec les séquences vidéos correspondantes. Cette opération raccourcirait considérablement par son automatisation le travail de l’utilisateur.
Le Beach-Volley, sport olympique depuis deux olympiades est actuellement dans une phase d’expansion progressive. Organisé professionnellement dés son apparition dans les sphères internationales il propose par conséquent un spectacle très apprécié sous-tendu par un circuit international digne des plus grandes organisations d’événements sportifs.
La Fédération française de Volley-ball, d’abord frileuse à l’idée de promouvoir un sport à vocation estivale, a du se résoudre à modifier sa politique en matière de développement. Seules présentes aux Jeux de Sydney, les équipes de France de Beach-Volley ont su vendre leur image et par la même légitimer la volonté de chacun de promouvoir ce sport en France.
Fort de cette nouvelle donne, les événements générés par le Championnat de France de Beach-Volley prennent une ampleur considérable s’accompagnant d’une organisation toujours plus complexe.
La mise en place d’outils permettant de simplifier les tâches d’organisation devient aujourd’hui une priorité pour la fédération. Le logiciel ici développé tend à combler ce vide et par conséquent répondre aux attentes des organisateurs.
Chaque étape du championnat de France de Beach-Volley se compose de deux phases. La première phase est une phase de qualification qui permet de sélectionner un nombre défini d’équipes pouvant accéder à la deuxième phase. Le main draw ou tableau principal rassemble les 16 têtes de séries en un tableau de tournoi à double élimination. Ce système permet d’éliminer par un double tableau les équipes qui perdent deux matchs. Dés le premier match perdu, une équipe se trouve reléguée au tableau secondaire d’où il ne peut sortir que si elle en atteint la finale. Les finalistes du tableau secondaire sont alors directement intégrés en demi finale du tableau principal.
Beachor est un logiciel qui permet de gérer en temps réel les évolutions d’un tableau à double élimination pour 16 équipes classées.
Le visuel principal (Fig. 20) représente le tableau complet du tournoi. Présentes sur la partie gauche, les équipes inscrites se placent suivant leur classement initial correspondant aux nombres de points précédemment obtenus. Le tableau principal se déroule suivant l’ordre des matchs inscrits sur fond noir.
Les perdants du tour préliminaire sont renvoyés dans le tableau secondaire (Partie droite du tableau)
Chaque fenêtre destinée à accueillir les noms d’équipes porte un nom correspondant aux résultats obtenus au tour précédent. Par exemple, la fenêtre P4 désigne l’équipe qui a perdu le match 4.
Dans la partie haute du tableau principal sont alignés un ensemble de boutons regroupés en thèmes. Ces boutons permettent d’accéder à un certain nombre de commandes ou sous-tableaux.
Une partie destinée à la gestion des fichiers permet d’ouvrir, enregistrer ou imprimer un tableau.
Les boutons centraux sont reliés à des fonctions de pilotage du programme. Enfin, ceux qui se situent à l’extrême droite de la fenêtre sont dédiés à l’information sur le système et à l’accès à l’aide d’utilisation.
Un menu d’application apparaît en haut de programme. Ce menu reprend toutes les fonctions reliées aux boutons précédemment cités.
Tout au long du tournoi, il est nécessaire de pouvoir fournir aux joueurs en temps réel l’état d’avancement du tableau. Une impression régulière de celui-ci est donc indispensable. Le module impression (Fig. 21) de Beachor propose un certain nombre de choix dans les éléments (Fiche d’inscription, tableau de classement, tableau du tournoi) à éditer.
La première procédure pour l’utilisation de Beachor est l’inscription des équipes dans le logiciel. Chaque joueur est inscrit suivant le classement de son équipe dans le tableau. Dans un souci d’uniformisation du nom des équipes, ceux-ci sont constitués des cinq premières lettres des deux noms des joueurs séparés par un tiret. Les noms d’équipes s’afficheront donc tous ainsi dans le tableau principal du tournoi. Ce code équipe est inscrit en face des deux noms de joueurs dans le tableau d’inscription (Fig. 22).
L’issue de
chaque match de Beach-Volley désigne un gagnant et un perdant.
De ce résultat dépend l’évolution du tableau.
Pour chaque résultat de match saisi dans le programme, la fenêtre " match " (Fig. 23) est activée. Ce sous-programme renseigne sur le numéro du match à valider ainsi que le nom des deux équipes qui s’affrontent.
A l’issue d’un match, l’utilisateur doit actionner le commutateur situé au centre de la fenêtre de telle manière que les voyants situés de part et d’autre des noms d’équipes désignent le gagnant.
La validation de cette fenêtre entraîne automatiquement la mise à jour du tableau de tournoi.
Le tableau final (Fig. 24) intègre l’ensemble des résultats et édite le classement final du tournoi.
Les deux premières places sont délivrées aux vainqueurs et perdants de la finale. Un match permet de départager les deux équipes perdantes des deux demi finales et ainsi accéder au podium.
Sont classés neuvièmes les équipes ayant perdu leur deuxième match au premier tour du tableau secondaire.
Les équipes perdantes du deuxième tour de ce tableau sont classées septièmes.
La place de cinquième est ainsi partagée par le deux équipes ayant perdu deux matchs sur quatre joués.
La feuille du classement final, tout comme la fiche d’inscription et le tableau principal peuvent être édités en suivant la procédure habituelle d’édition ou directement en actionnant le bouton prévu à cet effet.
L’idée d’une création d’un logiciel destiné à l’organisation d’un tournoi de Beach-Volley est née d’une observation faite sur l’étape du championnat de France de Biscarrosse 2000. Etant co-organisateur de l’événement, la confrontation à l’ensemble des problèmes liés à la mise en place sportive de la manifestation était réelle.
Les résultats étaient encore gérés sur des supports papiers. Les risques d’erreurs étaient directement liés à l’attention apportée à leur gestion.
Face à ce constat, la nécessité d’une gestion plus automatisée, Beachor est donc né d’une attente clairement affichée de l’ensemble de l’organisation sportive.
Mis au point durant le mois de juin, il s’est intégré à l’ensemble des outils de l’organisation de la deuxième étape du Championnat de France de Beach-Volley Bisarrosse 2001.
Il a tout d’abord fait l’objet d’une présentation détaillée auprès de Fabrice Marquet, cadre du ministère de la Jeunesse et des Sports, détaché par le ministère auprès de la Fédération française de Volley-Ball, responsable de l’organisation sportive.
Beachor a finalement été utilisé en complément du système traditionnel. L’ensemble des observations apportées par l’équipe d’organisation a été noté dans le but d’améliorer la démarche et par conséquent de proposer au plus vite une nouvelle version répondant davantage aux attentes des utilisateurs.
La première remarque apportée lors de la présentation du logiciel a porté sur la bonne qualité des graphismes. La configuration générale de la feuille principale renseigne de l’état d’avancement du tournoi. Par la numérotation progressive des matchs, l’utilisateur peut à tout moment identifier les matches en cours, saisir les résultats et annoncer les matches à suivre.
Le sous-programme de saisie des résultats renseigne, dés le numéro de match saisi, des noms d’équipes s’affrontant. Un commutateur facilite le choix de l’équipe gagnante et ainsi diminue les manipulations de noms.
Au-delà de l’esthétique de l’application, Beachor est aussi appréciable pour le gain de temps qu’il implique dans la saisie et l’édition des informations.
Le système de gestion des fichiers permet de sauvegarder et récupérer les données de chaque tournoi. Il limite le stockage de documents papier. Seules les feuilles de match seront conservées et transmises à la Fédération accompagnées des documents fournis par l’application (Tableau du tournoi, Feuille d’inscription et tableau de classement final).
Beachor pour tous les avantages qu’il propose semble répondre aux attentes des utilisateurs potentiels. Cependant quelques modifications peuvent être envisagées en collaboration avec l’organisateur.
L’application ici proposée à l’utilisation a permis d’être évaluée en situation. Un certain nombre de critiques se dégagent de cette application.
Beachor dans sa première version ne prend pas en compte les résultats détaillés, utiles pour l’élaboration des feuilles de match et la gestion des scores. Le module de saisie des résultats devra dans la prochaine version intégrer ces données et pouvoir les inclure dans un rapport récapitulatif de l’événement sportif.
Une demande a été formulée par l’organisation du championnat de France de Beach-Volley de développer l’application dans le but qu’elle puisse gérer les différents sites d’évolution des équipes (Terrains central et annexes) ainsi que les temps de jeu. La gestion des terrains permettrait un gain de temps dans le déroulement de la compétition en diminuant les temps morts.
Dans ces modifications possibles, la gestion de l’espace serait accompagnée d’une gestion du temps. S’auto-paramétrant en prenant compte des durées moyennes de jeu, le système devrait prévoir, en répondant à des critères prédéfinis (durée de repos entre les matchs et poses pour les repas), le déroulement chronologique du tournoi. Les joueurs et joueuses ainsi mieux renseignés sur les l’alternances de temps de jeu et de repos pourraient gérer davantage leurs efforts tout au long de la compétition.
6. Conclusion générale du stage
L’élaboration de logiciels est aujourd’hui le domaine d’action exclusif des programmeurs informatiques. Face à la complexité des langages de programmation traditionnels, les autodidactes restent souvent découragés et frustrés de ne pouvoir créer des outils informatiques qui collent parfaitement à la réalité du terrain. LabVIEW est sans aucun doute un des moyens les plus abordables pour arriver à apaiser cette frustration. Pourtant complexe, cet environnement de programmation permet d’éviter l’apprentissage fastidieux d’un langage nouveau.
Il semblerait illusoire de croire que tout est à faire en matière de logiciels informatique. Cependant les développements d’applications permettant de répondre au plus près aux attentes des praticiens dans le domaine du sport restent des activités à fort potentiel.
Ce stage de D.E.S.S. m’a permis à la fois de découvrir cet environnement mais aussi l’immense champ d’applications professionnelles qu’il ouvre. Au contact d’utilisateurs chevronnés, et déjà concepteurs et développeurs de l’environnement " Torseur 3D " il a était plus facile d’emprunter des raccourcies d’apprentissage du langage de programmation et ainsi prendre la mesure d’une conception globale de logiciels.
Le travail accompli rend compte de l’utilité de la démarche ainsi que de l’importance d’un lien étroit entre le sport et l’informatique qui restent à exploiter.
S. M. CHELLY, C. DENIS : " Leg power and hopping stiffness : Relationship with sprint running performance ", Med. Sci. Sports Exerc. 33-2 (2001) 326-333.
M. COMBARNOUS, D. DESJARDINS, C.BACON : " Mécanique des solides ", MASSON
C. T. FARLEY, D.C. MORGENROTH : " Leg stiffness primarily depends on ankle stiffness during human hopping ", Journal of Biomechanics 32 (1999) 267-273.
Y. JEAN-BAPTISTE-EDOUARD : " Analyse cinématique et dynamique de la détente verticale sans élan ", Rapport de stage DEUG A 2000.
NATIONAL INSTRUMENTS : " Manuel de l’utilisateur de LABVIEW "