Pourquoi les vitesses simulée et mesurée diffèrent avec un home-trainer ?

Grâce a cet article, vous allez briller en société (à minima, entre zwifters …) et répondre à la mythique question :

“Pourquoi la vitesse du home-trainer est différente de celle simulée dans le jeu ?”

Introduction 

Parmi les questions récurrentes sur la simulation de cyclisme, c’est ma préférée ! 

Non pas parce qu’elle est stupide, bien au contraire … C’est même une question hyper-pertinente ! Mais parce que les causes de ce problème sont souvent incomprises.

Elle est a tort classée dans les questions de débutant … Mais même les confirmés qui pensent avoir compris sont souvent totalement à coté de la plaque (je m’occuperai notamment du cas de la réponse de ZwiftInsider qui pourtant fait référence sur Zwift).

Bref, un sujet de choix pour moi …

Lorsque l’on utilise un home trainer interfactif avec un logiciel de simulation de cyclisme, on a deux vitesses :

• La vitesse simulée qui est calculée et affichée par le logiciel de simulation …
• La vitesse mesurée par le home-trainer que l’on peut lire sur un GPS connecté au home-trainer;

Et ces deux vitesses ne correspondent jamais !!! Donc, pour une même séance, on va avoir des distances différentes 🤪 … 

Qu’est ce que la vitesse mesurée ?

Celle-là, on la comprends parfaitement … C’est la vitesse de notre roue arrière (virtuelle ou pas). Comme dans la vraie vie, elle est la simple résultante de :

• votre cadence;
• votre ratio de developpement (votre braquet);
• la circonférence de votre roue (même virtuelle).

 Dans notre cas, la seule différence est qu’elle est mesuré par le home-trainer et non par le déplacement naturel de notre roue sur le sol. Mais, le principe est le même ! 

Qu’est ce que la vitesse simulée ?

La vitesse simulée, c’est celle qui est calculée par le logiciel (Zwift ou autre).

En général, elle est obtenue à partir de la puissance produite par le cycliste qui est ensuite intégrée avec les paramètres de l’environnement virtuel (pente, matériel, aspiration, etc …).

Il n’y a rien de magique … Cela repose sur l’intégration de fonctions mathématiques qui simulent les effets des forces physiques qui impactent le déplacement de notre cycliste (gravité, frottement de l’air et du sol principalemement). 

C’est parce que ces deux vitesses ne sont pas calculées de la même Façon … 

Youhou 🎊🎉🍾 ! Ca, c’est de l’info de qualité – niveau stagiaire de BFM …

Et pourtant, c’est qu’explique ZwiftInsider – Site qui fait référence !!!
https://zwiftinsider.com/garmin-zwift-distance/

Mais la question, c’était : “pourquoi ?” … Proposition suivante !

C’est parce que la taille de roue n’est pas bonne …

Pas con …

Et vu que sur les direct-drives, il n’y a pas de roue … Peut-être qu’il y a un soucis ! En plus, dans certains logiciels (Zwift en premier), on ne rentre même pas la taille de la roue …

Effectivement, un capteur de vitesse compte le nombre de tours de roue (vous savez, l’aimant qui passe devant le capteur). Le récepteur de l’info doit ensuite multiplier cette valeur par la circonférence de la roue pour obtenir la distance. Donc …

Non, on arrête là ! Ce n’est pas ça … Si c’était le cas, on aurait une erreur de distance proportionnelle : par exemple : si j’ai rentré une circonférence de roue de 1,5m au lieu de 2,0m … A chaque tour de roue, il me manquera 50cm. Donc au final, ma distance de sortie serait chroniquement sous-estimée de 33%. Or là, l’erreur n’est pas proportionnelle et semble aléatoire. 

Vous pouvez mettre la taille de roue que vous voulez, vous n’obtiendrez jamais un résultat cohérent … (bisous Marc)

Neeeeext !!!!

Le HT ne connait pas la pente (ou tout autre paramètre de la simulation) 

Théorie intéressante … Mais totalement fausse !!!

En mode SIM (donc simulation du relief), le HT reçoit toutes les informations de l’environnement simulé :

• Le poids du cycliste et de son équipement;
• La pente;
• Le coefficient de trainée aero;
• Le coefficient de résistance au roulement.

Contrairement à une croyance bien ancrée, ce n’est pas le logiciel qui pilote la résistance du Home-trainer. Le logiciel se contente d’envoyer les données au home-trainer qui déterminer lui-même la résistance à appliquer pour correspondre au mieux à la simulation.

Donc le HT connait parfaitement la pente ! Vous ne me croyez pas ? Ouvrez les specs ANT+ FE-C … Vous êtes toujours sceptique ? Alors demandez-vous comment les home-trainers Wahoo pilote le Wahoo Climb …

Alors, c’est Le GPS qui ne connait pas la pente …

Mieux ! On progresse …

Effectivement, même si le GPS est connecté au home-trainer, il ne dispose pas de toutes les infos vues plus haut … Le GPS ne reçoit que les infos de vitesse, de cadence et de puissance. 

D’ailleurs, si je regarde mon enregistrement de séance de velo virtuel fait avec mon GPS, c’est tout plat.

Oui, c’est certain … Mais ca ne donne pas l’explication de pourquoi ma roue arrière tourne à une vitesse différente !!!

Ca défie toujours le bon sens !

Je ne sais pas pour vous, mais après avoir lu ces explications, je reste sur ma faim …

Bordel. Si mon home-trainer a 1000€ me simule le relief et me mets dans les mêmes conditions que sur la route, pourquoi je n’ai pas la même vitesse !!! CA DEVRAIT ETRE LE CAS – C’est du bon sens !!!

Ben, la réponse est dans la question …

Parce que ton home-trainer, même à 1000€, est incapable de simuler correctement la résistance !!! Et c’est parce que la résistance ne correspond pas aux conditions simulées que les deux vitesses sont différentes …

Explication !

Comme vu plus haut, la vitesse du home-trainer est déterminée par la cadence de pédalage, le braquet et la circonférence de la roue arrière (même virtuelle).

On a écarté l’histoire de la circonférence … La cadence, c’est vous qui décidez (en général dans une zone de confort entre 85 et 95 rpm). Il reste le braquet !! Mais ce qui importe, c’est surtout ce qui nous pousse à choisir tel ou tel braquet …

C’est simple : on le sélectionne pour rester dans une cadence confortable sans avoir à appuyer trop fort sur les pédales. C’est un compromis vélocité/force pour faire face à la résistance qui nous est opposée (donc celle produite par le home-trainer sur la base des paramètres transmis par Zwift).

Donc si la résistance produite par le home-trainer est trop faible par rapport à ce qui devrait être simulé (et donc correspondant au logiciel), vous allez être plus “à droite” (avec un développement développement plus long) . La roue arrière va donc tourner à une vitesse supérieure à celle  déterminée dans le logiciel

Au contraire, si la résistance est trop forte, vous allez être plus “à gauche” et la vitesse du home-trainer sera plus faible que celle du logiciel !

C’est aussi con que ça … Mais voyons ce qui génère cette différence ! 

Comme c’est une histoire de résistance, il faut d’abord fouiller au niveau de ce qui la génere …

La gestion des descentes

Mes chères descentes … Si vous me lisez, vous m’avez entendu pester contre les biais qu’elles génèrent !

Le problème est simple : un home-trainer, c’est un machine à créer de la résistance pour simuler ce qui vous empeche d’avancer dans le monde réel (la gravite, la trainée aéro, les frottements, etc …).

Mais un home-trainer est totalement inopérant quand ces forces vont aider notre déplacement au lieu de le freiner … Ce qui est le cas de la gravité dans les descente (ou comme pourrait l’etre le vent dans le dos si il était simulé !).

Autrement dit : un home-trainer sait générer de la résistance, mais il est incapable de produire une assistance (sauf le cas du Neo et le down-hill simulation – mais qui n’est, de toutes façons, pas juste).

Vous ne me croyez pas, descendez l’alpe de Zwift sans pédaler et donc avec la roue arriere totalement arretée :

• Vitesse dans le jeu : 70km/h !
• Vitesse sur le GPS : 0km/h …

La capacité de résistance Native du home-trainer

Maintenant, imaginons que vous disposiez d’un home-trainer permettant de simuler une pente de 6% max, mais que vous soyez dans le jeu sur une pente de 12%.

Le home-trainer va vous donner sa résistance maxi : l’équivalent de 6%. Donc, vous allez pédaler pour vaincre cette résistance et choisir un braquet qui sera nécessairement plus “à droite” qu’il n’aurait du …

Bilan : la roue arriere tournera plus vite … Si on fait une estimation pour mon cycliste de 75kg et son vélo de 8kg produisant 250w :

• 15,6 km/h à la roue arriere pour les 6% de résistance du HT
• 8,63 km/h à 12% dans le logiciel …

Petit démonstration pratique

Prenons ce même cycliste, équipons-le du HT à 6% max et faisons lui monter aller-retour l’Alpe de Zwift (12,2km à +8,5% moyen).

Lors de la montée, Zwift va lui indiquer une vitesse d’environ 11,75 km/h (ca fait une montée en 58′). Mais, il va pédaler sur une résistance à 6%, la vitesse de sa roue arriere va donc être de 15,6 km/h environ.

En arrivant au sommet, son GPS lui donnera une distance parcourue de 15km (58′ @ 15,6 km/h de moyenne) alors que zwift lui donnera légitimement 12,2 km/h …

Pour la descente, notre cycliste se laisse porter et descend en roue libre. Arrivé en bas, Zwift lui attribuera les 12,2km de descente alors qu’avec la roue arrière arretée, le GPS donnera 0.

Bilan : Zwift 24,4km – GPS 15,6km …

J’arrete là, je pense que vous avez compris : un home-trainer ne peut pas vous simuler dans tous les cas la juste résistance que vous devriez normalement affronter … C’est la raison n°1 pour laquelle vous aurez toujours une différence !!!

Le matériel n’est pas l’unique responsable du problème … Les logiciels sont aussi plein de biais destinés a rendre le logiciel plus fun ou plus accessible …

Je vais donc prendre un exemple assez manifeste ! Vous me voyez venir avec mes gros sabots : le curseur de difficulté du trainer  (Encore !!! Je sais …).

Je pense que si vous avez compris la démonstration précédente. Cela ne doit pas vous étonner … En effet, ce curseur permet d’atténuer la pente ressentie (cf. article à ce sujet). Pour rappel, son fonctionnement est simple, réglé à 50%, il transforme le ressenti d’une pente à 12% en une pente à 6%. Donc : 

• Dans son calcul de vitesse, Zwift va prendre en compte les 12%, et on aura une vitesse dans le jeu de l’ordre de 8,6 km/h (cf plus haut – sur la résistance native du hime-trainer).
• Par contre, Zwift va transmettre une pente de 6% seulement au home-trainer. Ce dernier va donc appliquer une résistance correspondante à cette valeur, bien plus faible qu’elle n’aurait du être. Le cycliste sera donc plus “à droite” et sa roue arriere tournera a 15,6km/h.

L’exemple est flagrant avec ce réglage. Mais, ce n’est pas le seul biais et il existe d’autres “failles”. Je pense notamment à ce qui sort de la simulation et touche le game-play :

• les power-ups;
• la gestion de l’aspiration;
• etc …

En effet, on sait qu’ils vont agir sur le calcul de la vitesse dans Zwift, mais on ignore complètement leur transmission au home-trainer et donc leur bonne intégration dans le calcul de la résistance.

C’est grave docteur ?

Non, c’est ainsi … Et c’est comme ça dans toutes les simulations : elles sont imparfaites !

Par exemple, les simulateurs d’avion de ligne sont incapables de reproduire la force centrifuge dans les virages ! Et pourtant cette force est une indication sensorielle importante pour les pilotes qui leur permet de garder le vol symétrique en virage. Malgré cela, le bénéfice qu’ils apportent est immense par rapport à cet inconvénient.

L’important reste de travailler dans les bonne plages de puissances … et de transpirer ! 

Donc je regarde quelle vitesse ?

Celle du logiciel bien evidemment ! Car c’est celle qui reflete le mieux votre effort.

Donc mon GPS ne sert à rien ?

Si, il peut vous servir … Mais pas à afficher la vitesse.

Vous pouvez afficher vos données de puissance, notamment moyenne, pour vous familiariser à l’utilisation outdoor de cette donnée. Il peut également servir à afficher les cycling dynamics pour l’analyse du pédalage si votre home-trainer offre cette fonction.

L’idéal est de se créer une activité Home-Trainer ou Zwift et de reprendre votre disposition d’écran classique en remplacant la vitesse par une donnée de puissance. Mais il me parait inutile d’enregistrer la séance Zwift par ce moyen.

Mais, je voudrais garder une trace de mon Training Effect …

Effectivement, les fichiers FIT produit par Zwift ne contiennent pas le Training Effect. Ils ne sont donc pas pris en compte dans les statistiques de suivi d’entrainement Garmin (Training Effect/Load, VO2max, etc).

Ceci est lié au fait que ces calculs sont réalisés pendant l’activité par les algorithmes FirstBeat (cf. https://www.firstbeat.com/en/) embarqués sur votre montre ou votre GPS. Les résultats sont inscrits dans le fichier FIT de l’activité puis transmis à Garmin Connect qui les intègre et les diffuse (via TrueUp).

Zwift ne contient pas de licence FirstBeat. Donc aucun calcul n’est fait et les données de session transmises à la plateforme Garmin sont insuffisantes pour faire le calcul à postériori. Il est donc normal que les seances ne contiennent pas ces infos.

Pour contourner cette limite, certaines personnes doublonnent l’enregistrement pour conserver l’utilisation du Training Effect … D’autres, lassés, finissent par l’abandonner au profit de système type TSS. J’ai rédigé un article plus complet à ce sujet.

Vous avez tout compris ? Ou pas ! Des questions, des remarques ? N’hésitez pas à me laisser un commentaire ci-dessous ou sur ma page facebook.

A bientôt pour de nouvelles questions …

Pour aller plus loin

 sur thepaincave.net

• Zwift et le training Effect

Suivi des versions

•  3 février 2020 : Publication initiale
• 25 février 2020 :
  • Corrections légères
  • Ajout du bloc “Pour aller plus loin”
  • Ajout du lien vers l’article sur Zwift et le Training Effect