10 données de FirstBeat intégrées à nos montres cardio GPS sous la loupe

Vous avez à votre poignet une montre GPS de Garmin, Suunto ou Tomtom? Ou peut-être l’Amazfit Stratos ou une montre connectée de Huawei? Et bien vous utilisez, peut-être sans le savoir, les algorithmes développés par FirstBeat en Finlande. Cette société est connue pour être le partenaire historique de Garmin dans le calcul de calories, de VO2Max et de bien d’autres métriques. Dans cet article, 10 mesures ou données de FirstBeat intégrées dans plusieurs montres cardio GPS sont décortiquées!

1. Le calcul des calories brûlées

Voilà bien une donnée que la quasi intégralité de nos montres nous indique. Et ceci aussi bien pour les séances de sport que nous enregistrons qu’au fil de la journée avec la quantification de l’activité quotidienne. Il reste difficile à croire que depuis le temps, Garmin n’ait pas conçu son propre algorithme, mais c’est bien le cas. En effet, c’est FirstBeat qui assure ce calcul dans toutes les montres et bracelets connectés de Garmin et aussi celles de Suunto. Et bien d’autres sur le marché.

L’algorithme se base sur plusieurs sources de données pour effectuer une estimation la plus précise possible. Il s’agit en premier lieu de la consommation de calories du métabolisme de base. En se basant sur les constantes telles que l’âge, le poids, la taille, le sexe, la fréquences cardiaque maximale et au repos, l’algorithme estime le nombre de calories nécessaires pour le fonctionnement de base du métabolisme de l’utilisateur. C’est la raison pour laquelle les montres ou tracker d’activité afficheront un certain nombre de calories qui augmente au fil de la journée même si on ne les porte pas!

Ensuite, la consommation liée à l’activité est issue de données telles que la fréquence et la variabilité cardiaque. De ces données, l’algorithme estime alors la fréquence respiratoire et la consommation d’oxygène pour une estimation plus précise. Cela reste une estimation basée sur des observations statistiques. Mais pour la plupart des individus, ces données restent plutôt fiable pour autant que le profil personnel ait été rempli correctement et actualisé avec des données actuelles régulièrement!

2. L’estimation de VO2Max

Voilà une métrique qui suscite un débat intéressant. Est-ce qu’il est possible d’avoir une approche réaliste de la VO2Max sans passer par un test en labo?

FirstBeat assure que son algorithme permet d’approcher avec une précision de 95% une mesure effectuée en labo. Lors de mon dernier test dont sont issues les données sur l’image ci-dessus, on est plutôt aux alentours des 90%…

L’algorithme se base sur les données de fréquence et de variabilité cardiaque ainsi que les données de vitesse de la montre. Le système filtre automatiquement les périodes de mesures jugées non fiables, comme les sections ou le signal GPS était mauvais, les pauses ou la fréquence cardiaque est trop basse etc… Et il faut qu’une durée suffisamment longue de données utiles ait été enregistrées, donc certaines séances de sport n’alimentent tout simplement pas l’estimation de la VO2Max.

De plus, FirstBeat assure que son algorithme « apprend » le fonctionnement du métabolisme et l’évolution de la condition physique du propriétaire pour devenir de plus en plus précis à travers le temps. En général, une période d’au moins deux semaines d’entrainements réguliers sera requise avant de se fier aux données affichées par la montre!

Il n’en demeure pas moins qu’il reste largement conseillé d’effectuer un test en labo pour obtenir des données fiables et surtout l’ensemble des données qu’un tel test peut fournir, en plus de la VO2Max. Il s’agit entre autres des données de seuil, de VMA et d’autres.

3. Le Training Effect, ou les bénéfices de l’entrainement

Ma dernière séance de sport a-t-elle amélioré ma condition physique? Quels gains m’a-t-elle apportés? Ce sont les questions auxquelles tentent de répondent deux métriques de FirstBeat: le Training Effect Aerobic et Anaerobic.

Ces deux indicateurs (parfois simplifiés en une seule donnée) vont indiquer le bénéfice de l’entrainement effectué sous forme de score de 1 à 5. Cela permettra de savoir si la séance a été bénéfique en vue d’une amélioration des capacités aérobiques (effort de durée moyenne à longue) ou anaérobiques (efforts courts). Un score de 0 indique qu’aucun effet bénéfique sur la performance n’est à attendre. Entre 1 et 2 on constate des effets mineurs ou un maintien. 3 est synonyme de progression, 4 de progression importante et 5 de charge trop importante.

Toutes ces indications sont issues des données de fréquence et de variabilité cardiaque. De ces données brutes, FirstBeat estime la donnée dite « EPOC » qui correspond à la consommation d’oxygène pour un effort donné. Si des données de vitesse ou de puissance sont disponibles, l’algorithme va également les utiliser pour une mesure plus précise. Comme pour l’estimation de VO2Max ‘algorithme n’utilise que les portions utiles de l’entrainement pour le calcul du Training Effect!

4. L’estimation du temps de récupération

En fonction de la durée, de l’intensité et de la difficulté d’une séance de sport, la montre va estimer le temps qu’il faudra pour en récupérer.

Les algorithmes se basent sur l’historique d’entrainement et sur le Training Effect pour estimer le temps nécessaire à la récupération. Au lieu de simplement additionner la durée de récupération à la valeur en cours, l’algorithme ré-évalue l’ensemble.

Il est à noter que cette valeur doit plutôt être vue comme le temps à attendre avant d’effectuer une séance de sport intensive, plutôt que comme une période de temps de récupération absolue. Enfin, il convient de ne pas se fier à ces données avant quelques semaines d’apprentissage.

5. La mesure de la charge d’entrainement

La mesure de la charge d’entrainement, ou Training Load, indique la charge d’entrainement effectuée au cours des 7 derniers jours. Cet indicateur permet d’estimer si, en fonction de la physiologie de l’athlète et de son historique, la charge d’entrainement est trop faible, optimale ou trop grande pour obtenir des effets bénéfiques.

Pour le calcul de cette valeur, l’algorithme va additionner les valeurs de consommation d’oxygène de toutes les séances de sport effectuées au cours des 7 derniers jours. Puis, en fonction de la charge passée, va indiquer via un cadran de couleur le niveau de charge exprimée par la valeur EPOC (Excess Post exercice Oxygen Consumption).

6. Le statut d’entrainement

En fonction de la variation de VO2Max, l’historique d’entrainement et d’autres facteurs, le statut d’entrainement indique la tendance d’entrainement des derniers jours.

Ces statuts peuvent être: aucun statut, désentrainement, non productif, maintien, sur-entrainement, récupération, pic ou productif comme ci-dessus.

A ce jour cet indicateur n’est présent que sur les montres de Garmin.

7. Le niveau de performances en temps réel

Au cours de l’entrainement, après quelques minutes (en général entre 5 et 10), la montre va indiquer quel est l’état de forme par rapport aux entrainements passés. Cet indicateur est connu sous le nom d’indicateur de performance en temps réel:

Pour indiquer cette tendance, FirstBeat de base sur  l’algorithme d’estimation de la VO2Max. Il s’agit donc de sélectionner des sections d’entrainement utiles et de se baser sur la variabilité cardiaque. Raison pour laquelle cet indicateur peut mettre plus ou moins de temps à s’afficher en fonction des conditions.

Le chiffre et le cadran indiquent si l’état de performance est identique, meilleur ou moins bon que lors du dernier entrainement. Il donne donc des informations sur l’efficacité de la planification de l’entrainement ainsi que sur la qualité de la récupération.

Bien qu’affichée une seule fois au cours d’une séance, cette valeur continue à être mesurée tout au long de l’entrainement et un graphique est généralement disponible à la fin de l’entrainement pour l’ensemble de ce dernier.

8. L’estimation du seuil lactique

Voilà encore une donnée qui, comme la VO2Max, est généralement mesurée en labo. L’algorithme de FirstBeat effectue une estimation de ce seuil qui n’est habituellement mesurable qu’avec un prélèvement sanguin au cours de l’effort.

Le pré-requis pour la mesure du seuil lactique est une mesure de la VO2Max stable et durable. Il faudra donc utiliser sa montre pour plusieurs séances d’entrainement pour obtenir cette valeur.

Par défaut, l’algorithme va tenter de déterminer le seuil lactique au fil des entrainements mesurés, mais un protocole spécifique, inclut dans les montres est préférable pour obtenir des informations plus précises. Il s’agit en l’occurrence d’une valeur en minutes/km et de fréquence cardiaque.

Pour des sportifs qui souhaitent utiliser ces données pour un entrainement visant la performance, il reste largement préférable, comme pour la VO2 Max, d’avoir recours à un test en labo.

9. L’estimation de la FTP

Cette valeur est calculée pour les activités cyclistes effectuées avec un capteur de puissance. Si il existe depuis longtemps des protocoles efficaces pour déterminer soi-même sa valeur de FTP, FirstBeat propose grâce à cet algorithme de déterminer la FTP via les entrainements habituels.

L’estimation va se baser sur la mesure de VO2Max préalablement établie, puis sur les données du capteur de puissance. Enfin, la fréquence cardiaque sera également utilisée pour l’estimation au cours des entrainements habituels. A noter que comme pour le seuil lactique, un test spécifique est disponible pour obtenir des données plus précises.

10. Le suivi et la mesure du stress quotidien

Enfin, cette donnée apparue avec une mise à jour de la Garmin fenix 5, permet d’évaluer le niveau de stress physiologique au cours de la journée. Ce test se base essentiellement sur la variabilité cardiaque, et sur le capteur optique. Il est donc à mon avis peu pertinent.

Il est également disponible sous forme de graphique dans la plate-forme d’analyse ensuite pour suivre l’évolution de la donnée à travers le temps.

Pour conclure

On le constate, tout ces algorithmes ou presque ont un point commun: la mesure de la variabilité et de la fréquence cardiaque pour déterminer les différentes valeurs. Et on en a déjà parlé sur ce blog: aucun capteur optique n’est performant lorsqu’il s’agit de mesurer la variabilité cardiaque. Donc le premier conseil pour obtenir des données plus fiables consiste à utiliser une ceinture de fréquence cardiaque traditionnelle.

De plus, comme je l’ai répété au cours de cet article, si des estimations sur la base de logiciels peuvent être intéressantes pour obtenir une première idée des valeurs nous concernant, il sera bien plus efficace et fiable de mesurer les ces données avec les protocoles appropriés dès lors qu’on voudra se baser sur ces données pour s’améliorer avec sérieux. Il n’est pas très compliqué de déterminer soi-même sa VMA ou sa FTP. Pour aller plus loin, un test en labo permettra de déterminer sa VO2Max et son seuil lactique.

Pour en savoir plus sur les algorithmes de FirstBeat intégrés à la fenix 5 de Garmin, c’est par ici (en anglais).