Pour effectuer l'analyse cinématique, il est nécessaire de définir :

• les référentiels d'espace dans lesquels l'observation du mouvement est effectuée
• le découpage du temps qui détermine les intervalles de temps séparant 2 observations consécutives.

L'association des analyses cinématique et temporelle permet l'étude de l'organisation spatio-temporelle du geste.

Le référentiel temporel permet d'effectuer un découpage temporel du mouvement étudié. Ce découpage temporel se réalise concrètement en déterminant des phases bornées par des instants clefs qui caractérisent le mouvement

• Un instant-clé correspond à un événement particulier facilement observable qui apparaît à un instant donné pendant la réalisation du mouvement. Il constitue un repère temporel indispensable à la description temporelle du mouvement.
• 2 instants-clés vont déterminer une phase particulière du mouvement.
• Un découpage temporel précis présente la plupart du temps une hiérarchie des phases décomposée en phases principales (appelées phases) regroupant des phases secondaires (appelées sous-phases) du mouvement.

• Dans le domaine de l'analyse cinématique des gestes sportifs, le découpage temporel du mouvement est la base de l'analyse technique effectuée par les intervenants en activités physiques et sportives.

 Un référentiel d'espace est un système de référence qui permet de repérer la position dans l'espace des différents points qui définissent les segments corporels.

• Différents référentiels peuvent être choisis selon que les mouvements absolu ou relatif du corps et de ses segments sont étudiés.

• Un référentiel spatial est déterminé à l'aide d'un repère R défini par: 
• un point O défini comme l'origine du repère,
• 3 axes orthonormés directs x,   y,   z orientés chacun par des vecteurs unitaires , , (un repère est orthonormé et direct si les 3 vecteurs   , , sont perpendiculaires (ortho), si leurs normes sont égales à 1 (normés) et s'il respectent la régle des 3 doigts de la main droite (directs:  : pousse, : index et : majeur)
• Les 3 axes du référentiel déterminent 3 plans qui vont constituer 3 plans d'observation caractéristiques extrêmement utilisés pour analyser le mouvement:
  • o Plan sagittal déterminé dans les exemples suivants par les axes y et z
  • o Plan frontal déterminé dans les exemples suivants par les axes x et z
  • o Plan transversal (horizontal) déterminé dans les exemples suivants par les axes x et y
• On note R Oxyz, le repère associé qui va permettre de situer le corps dans le référentiel choisi.

Le mouvement du corps est habituellement étudié dans le référentiel terrestre.

 Dans le cas de l'analyse cinématique des gestes sportifs, il est représenté par l'environnement sportif :

• par exemple : piste d'athlétisme pour l'analyse de la course, bassin pour l'analyse des nages, terrain de sports pour l'analyse des mouvements de joueurs de sports collectifs, agrès de gymnastique pour l'analyse des mouvements acrobatiques

• Le référentiel terrestre constitue un référentiel fixe ,  c'est à dire immobile (la rotation de la terre par rapport au soleil est négligeable dans le cas d'analyse du geste sportif)

Néanmoins, il est parfois nécessaire de définir d'autres référentiels pour analyser le mouvement relatif de segments du corps par rapport au corps ou à d'autres segments corporels.

Exemple 1 : référentiel mobile en translation R* (Gxyz) avec G centre de gravité du corps.
Ce référentiel mobile est utilisé pour analyser le mouvement des segments corporels et des marqueurs articulaires autour du centre de gravité du corps. C'est le cas ,  par exemple ,  lorsque l'on veut comparer la foulée d'un sprinter relativement à celle d'un coureur de fond :

• G est alors choisi comme origine du nouveau repère déterminé par 3 axes orthonormés x, y et z
• Ce référentiel noté R* (Gxyz) est un référentiel mobile qui étant attaché à G suit le mouvement de G et correspond à une simple translation à chaque instant du référentiel terrestre en G,

• Dans ce référentiel, le mouvement relatif des segments et des articulations des membres inférieurs autour de G peut être étudié pour par exemple analyser les différences entre la foulée de course du sprinter et celle du coureur de fond

Axes et plans délimités par le référentiel R* (référentiel du centre de gravité du corps)

Exemple 2 : référentiel mobile attaché au segment R_s (G_sx_sy_sz_s) avec G_s centre de gravité du segment (s).
Ces référentiels sont utilisés pour analyser les mouvements des segments par rapport à un segment particulier (s). Par exemple ,  pour comprendre le fonctionnement des capteurs vestibulaires situés dans l'oreille interne qui renseignent sur les perturbations sensorielles causées par la rotation de la tête. Dans ce cas,  le mouvement de la tête relativement au tronc doit être évalué :

Le tronc constitue alors le segment de référence pour l'analyse du mouvement de la tête et on lui associe un référentiel local noté R_s (G_sx_sy_sz_s) lui est attaché

• On associe aux référentiels d'espace un référentiel de temps pour pouvoir situer la position du corps à un instant donné. 

• Le repérage du temps s'effectue en déterminant l'origine du temps, par exemple, à l'instant correspondant au début du mouvement à analyser. 
• L'intervalle de temps entre deux mesures successives s'appelle la période d'échantillonnage (Te). Elle est égale à l'inverse de la fréquence d'échantillonnage (Fe=1/Te). 
• Dans le cas par exemple d'une analyse de mouvement effectuée avec un caméscope standard de fréquence égale à 25 Hertz (Hz), la période d'échantillonnage est de 1/25 soit 0.04s qui correspond à l'intervalle de temps qui sépare 2 images successives.

• Il est important de retenir que l'observation du mouvement et son analyse spatio-temporelle sont influencées par les référentiels spatiaux et temporels choisis par l'observateur.

Application UNITY : comprendre les notions de référentiels et repères
Cette application présente un scénario destiné à illustrer comment sont définis les différents référentiels d'espace utilisés dans l'analyse des gestes sportifs. Vous pouvez compléter la présentation en choisissant d'autres repères et d'autres gestes. 

Application UNITY : s'exercer au découpage temporal

Cette application présente un scénario destiné à vous confronter à la détermination de phases particulières du mouvement de marche. Vous êtes confrontés au problème de définir les instants-clés qui encadrent ces phases en observant les marqueurs du pied. Cette observation est exploitée pour calculer la durée des phases.

Exercice supplémentaire à télécharger :

Exercice: Pourcentage de cycle de marche.pdf
Correction: Pourcentage cycle de marche.xlsx