Kako deluje sokolje oko

Objavljeno: 27.6.2018 | Avtor: Matej Huš | Kategorija: Nove tehnologije | Revija: Julij-avgust 2018

Odkar je šport postal sila resen posel, so napake pri sojenju nezaželene. K sreči se je hkrati s profesionalizacijo športa razvijala tudi tehnologija, ki danes omogoča zelo natančno sledenje žogam in žogicam. Tehnologija, ki uspešno deluje v tenisu, badmintonu, odbojki in številnih drugih športih, je dovolj izpopolnjena za uporabo na najvišjih ravneh. Trka celo na nogometna vrata. Pomisleki so le še športni, družbeni in poslovni.

Ni bilo veliko teniških partij, ki bi tako odločilno vplivale na prihodnost tega športa kot tista s četrtfinala ameriškega odprtega prvenstva med Sereno Williams in Jennifer Capriati leta 2004. Ko je sodnica Mariana Alves še tretjič v zadnjem nizu odločila, da je bila žogica zunaj polja, je Williamsovi prekipelo. Glasno je šla protestirat k njej, a vse skupaj ni pomagalo. Williamsova je na koncu niz izgubila, Capriatijeva pa je nadaljevala pot v polfinale, kjer je tudi končala svoje prvenstvo.

Spornih odločitev v športu ne manjka, a omenjeni dvoboj jih je vseboval res veliko. A v resnici niso bile sporne, temveč preprosto napačne. Med dvobojem so namreč preizkušali sistem Auto-Ref, ki je tedaj resda koristil le gledalcem pred televizijskimi zasloni, a je jasno pokazal, da so bile vse sporne žogice v resnici v polju. Williamsova, ki je na tiskovni konferenci pokazala izjemno profesionalnost, je naslednji dan prejela uradno opravičilo organizatorjev, Alvesova pa na turnirju ni več sodila, čeprav je kasneje kariero uspešno nadaljevala.

Ena izmed točk v četrtfinalu ameriškega odprtega prvenstva leta 2004 med Jennifer Capriati in Sereno Williams, ki jo je sodnica napačno razsodila.

Sodniki so ljudje in delajo napake. Imajo slabe dni, ko je teh napak več, kakor je bilo nedvomno tega usodnega 7. septembra 2004. To je bil prelomni trenutek, ko se je tenis resno začel pripravljati na uvedbo video sistema tudi pri sojenju. Leta 2005 so na turnirjih že preizkušali sistem Hawk-Eye, ki je premiero doživel leto pozneje na turnirju Nasdaq-100 Open v Miamiju, prvi grand slam z njim pa je bil New York istega leta. Odtlej je Hawk-Eye stalni spremljevalec teniške karavane, le na pesku ga ponekod ne uporabljajo, ker tam žogica pusti sled.

Prvi sistemi že v 70. letih

Če ob servisu tehniška žogica zadene igrišče za zadnjo črto, torej zunaj polja, slišimo glasen pisk. Gre za zelo star računalniški sistem, ki se imenuje Cyclops in so ga prvikrat uporabili v Wimbledonu leta 1980. Pred vsakim servisom sodnik vključi sistem, ki na igrišče projicira šest infrardečih svetlobnih snopov 10 milimetrov na tlemi.

Prvi žarek je tik pred črto v polju, preostalih pet pa je na drugi strani zunaj polja. Če žogica prekine prvi žarek, se ostali izključijo. Če pa prekine katerega izmed ostalih, sistem zapiska. Tak primitivni računalniški sistem je namenjen razločevanju, ali so bili servisi na meji v polju ali zunja njega, medtem ko zelo predolgih servisov jasno ne zazna. Sistem je deloval le pri servisu.

Cyclops je bil dotlej komercialno najuspešnejši sistem, ni pa bil prvi. Že leta 1974 sta Geoffrey Grant in Robert Nicks na turnirju v Dallasu preizkusila sistem, ki so ga sestavljali senzorji pritiska na prevodni plastiki iz mylarja. To plastiko sta namestila okrog zadnje linije, kjer je zaznavala, ali je bil servis v polju ali ne. Sistem je ločil med hitrim udarcem žogice in počasnim pritiskom igralčeve noge. V povezavi z mikrofonom, ki je slišal trenutek udarca žogice, pa je lahko sistem na drugi strani igrišča zaznal tudi prestop igralca, ki je serviral. Sestavni del sistem je bil tudi piezoelektrični element na mreži, ki je zaznal dotik.

Odkar so uvedli Hawk-Eye, se Cyclops in predhodniki na velikih turnirjih ne uporabljajo več. V Wimbledonu so ga odstranili leta 2007, saj so 2006 začeli uporabljali Hawk-Eye.

Geoffrey Grant in Robert Nicks ob svojem izumu, to je prvem računalniškem sistemu na liniji avta, ki sta ga preizkusila leta 1974.

Cyclops je star in primitiven, a presenetljivo učinkovit sistem za zaznavanje predolgih servisov v tenisu.

Pred začetkom uporabe, ko je postalo jasno, da je sistem dovolj natančen, so bili glavni pomisleki časovni. Če se bodo preverjale vse dvoumne odločitve, bi to lahko igro razvleklo in naredilo nezanimivo za gledalce. To se ni zgodilo. Vsak igralec lahko izpodbija odločitev sodnika (challenge) z zahtevo po analizi Hawk-Eye. Na voljo ima tri napačne zahteve na niz ali drugače povedano – ko mu Hawk-Eye tretjič ne potrdi, ga v istem nizu ne more več uporabiti. Tenis zaradi tega ni nič manj zanimiv, nekateri bodo rekli, da je celo še bolj.

Sokolje oko

Sokolje oko ali Hawk-Eye je gotovo najpriljubljenejši sistem za video pomoč pri sojenju, ki še zdaleč ni omejen le na tenis. Potreba po tem sistemu je obstajala že pred famoznim teniškim obračunom iz leta 2004, zato tudi njegova zgodovina sega v prejšnje tisočletje.

Paul Hawkins je začel Hawk-Eye razvijati že leta 1999 in prvikrat ga je preizkusil leta 2001 na tekmi v kriketu, kjer je bil namenjen le televizijskim gledalcem. Hawkins je doktoriral iz umetne inteligence in se leta 1999 zaposlil v podjetju Roke Manor Research, tedaj Siemensovi podružnici, kjer je šefe prepričal o prihodnosti, ki jo bo sokolje oko imelo. Ni mu jih bilo treba dolgo prepričevati, da je dobil ekipo, ki je delala pri projektu. Skupaj z Davidom Sherryjem sta leta 2001 poskušala sistem tudi patentirati, a jima ni uspelo.

Tehnologijo je prevzelo novoustanovljeno podjetje Hawk-Eye Innovations, ki jo je kasneje kupila skupina investitorjev podjetja Wisden Group. Med njimi je bil tudi Mark Getty, ki ga poznamo po Getty Images. Getty je leta 2011 vse skupaj prodal Sonyju, ki je še danes lastnik tehnologije Hawk-Eye.

Sokolje oko za delovanje potrebuje več kamer, ki lahko snemajo z veliko hitrostjo (2000 sličic na sekundo) in visoko ločljivostjo. Pri tenisu jih običajno uporabijo deset, ki so nameščene nad igriščem. Sliko kamer sprejema računalnik in na vsaki sličici prepozna množico točk, ki ustrezajo žogici. Glede na sliko na vseh kamerah iz modela igrišča, ki je bil predhodno naložen, izračuna tridimenzionalno lokacijo žogice. Hkrati izriše tudi modelno sliko, na kateri lahko iz poljubnega kota pogledamo trajektorijo žogice. Ta posnetek potem uporabijo sodniki pri sojenju.

Matematično gledano gre za računski problem, ki je predefiniran. Žogico imamo posneto z več kamerami, kot bi jih matematično potrebovali za trigonometrično določitev njenega položaja, da je rezultat natančnejši. Sokolje oko ima natančnost 3,6 milimetra, kar predstavlja približno pet odstotkov premera teniške žogice. Po navadi je to dovolj, a v finalu Wimbledona leta 2007 je Hawk-Eye eno izmed žogic na dvoboju med Rafaelom Nadalom in Rogerjem Federerjem ocenil kot milimeter v polju, kar je manj od natančnosti sistema. To je tedaj ujezilo Federerja, ki pa je na koncu vseeno dvignil pokal.

Situacijo dodatno zaplete dejstvo, da na svetu ni idealnih togih teles. Teniške žogice se pri odboju začasno močno deformirajo, prav tako lahko ob dotiku tal podrsajo za 10 centimetrov, pojasnjuje Hawkins. Odtis zato ni krožen, temveč elipsast. Vsega tega televizijske kamere (25 znakov na sekundo) ne morejo pokazati, ker snemajo prepočasi. Hawkins je povedal še, da je 3,6 milimetra povprečna natančnost sistema, ki je namenoma narejen tako, da je najnatančnejši na zadnji liniji.

Hawk-Eye je večkrat nagrajena in široko razširjena tehnologija, ki je prejela nagrade BAFTA, Emmy, Logie in nagrado za najboljšo tehnologijo po izboru Britanskega računalniškega društva. Danes se uporablja v tenisu, snookerju, kriketu, badmintonu, ragbiju, odbojki in drugih športih.

Tehnologija ne manjka

Hawk-Eye ni edini tehnični pripomoček, ki se danes uporablja v tenisu (in drugih športih). Poleg zdaj že upokojenih Cyclopsa (glej okvir), MAC-cama in AutoRefa (predhodnika Hawk-Eye) je eden preprostejših Net Cord Sensor. Njegov glavni del je piezoelektrični element, ki je pritrjen na mrežo. Piezoelektrični elementi zaznajo tresljaje in proizvedejo električni odziv, ki ga preprosto merimo. Lahko jih uporabljamo tako za (neučinkovito) proizvodnjo električne energije iz mehanske ali kot detektorje. Na teniških igriščih so jih prvikrat uporabili leta 1974 in so še danes pogosti, a ne stalni spremljevalci na treningih ali tekmah.

Net Cord Senzor je piezoelektrični element, ki zazna vibracije in s tem dotik mreže med servisom.

SecondSight je IBM-ov sistem, ki so ga razvili leta 2011 in preizkusili v Wimbledonu. Gre za podporni sistem, ki je namenjen igralcem in trenerjem, lahko pa tudi gledalcem, za analizo igre. Posebne kamere za glavnim sodnikom spremljajo igralca, podatke pa računalnik vestno beleži in na koncu izračuna cel kup zanimivih statistik. Ogledati si je mogoče 3D-skico gibanja igralca, dobljenih in oddanih točk ipd.

IBM SecondSight beleži igralčevo statistiko med igro za kasnejšo analizo. Slika: IBM

Moderni loparji imajo celo vgrajene čipe, ki merijo podatke o številu zamahom z bekendom in s forhendom, jakosti zamahov, trajanju kontakta, razdalji do žogice oziroma mestu udarca, rotaciji in podobno. Ti mikročipi, ki jih izdelujeta na primer Zepp in Sony (Babolat pa prodaja že gotove loparje), so na koncu loparja in po tekmi omogočajo podrobno analizo dogajanja. Z njimi lahko komuniciramo kar prek pametnega telefona. Kanadski igralec Miloš Raonić, ki je eden izmed prvih rednih uporabnikov pametnih loparjev, jih hvali. Kot pravi, včasih to, kar igralec čuti o udarcih, ni resnica. Lopar pokaže, kolikokrat je udarec natančen, kako hiter je in s kolikšno hitrostjo odleti žogica.

Danes obstaja vrsta pripomočkov, ki jih lahko na svoje loparje pripnejo tudi rekreativci, da lahko s pametno aplikacijo spremljajo svojo igro. Tehnologija prodira tako v profesionalni svet in sojenje kakor tudi med rekreativce.

Pametni loparji imajo mikročipe za beleženje informacij o udarcih, ki si jih lahko ogledamo na pametnem telefonu.

Nogomet

Športnotehnološke zgodbe seveda ne moremo končati pri tenisu, ne da bi omenili najpomembnejšo postransko stvar na svetu. To je seveda nogomet, kjer so debate o upravičenosti sodniških odločitev in razveljavljenih ali priznanih zadetkih sestavni del folklore. Že več let so glasne debate o nujnosti uvedbe video tehnologije v sojenje, a spremembe se dogajajo z ledeniškim tempom. Letos pa je vendarle napočil čas.

Kriket najbolj tehnološko podkovan

Najbolj dodelano tehnologijo uporablja kriket, ki ima celosten sistem UDRS (Umpire Decision Review System). Sistem sestavljajo že omenjeni Hawk-Eye za analizo trajektorij, posnetki televizijskih kamer, sistem mikrofonov Real Time Snicko, ki slišijo še tako neznatne udarce, ter infrardeči kameri Hot Spot, ki jasno pokažeta, ali se je žogice dotaknil človek s telesom ali kaj drugega.

Hawk-Eye so uporabljali že leta 2001. UDRS kot celoto so prvikrat na tekmi preizkusili leta 2008 med Indijo in Šrilanko, na najvišji ravni (Twenty20 International) pa se je začel uporabljati oktobra lani. Odzivi so v povprečju pozitivni.

Sistem UDRS, ki ga uporabljajo pri kriketu, je trenutno najbolj dodelani sistem tehnične pomoči pri sojenju v športu. Slika: Fox Sports

Medtem ko so ostali športi sorazmerno hitro uvideli prednosti video tehnologije, so šele leta 2012 spremenili pravila nogometa tako, da je postala tehnologija GLT (goal-line technology) sploh dovoljena. Izmed več sistemov je IFAB leta 2012 (organ za določanje nogometnih pravil) izbral Hawk-Eye in GoalRef kot najprimernejša za nadaljnje preizkušanje. Hawk-Eye je isti sistem kamer kot iz tenisa, GoalRef pa je danski rokometni sistem, ki uporablja elektromagnetno indukcijo. Tuljave v vratnicah in prečki ustvarjajo nizkofrekvenčno magnetno polje. Ko žoga, v kateri je pasivno električno vezje (RFID), prečka to polje, na tuljavah registriramo odziv. Z analizo signala je mogoče ugotoviti, ali je žoga s celim obsegom prečakala črto, kar šteje kot zadetek. Informacijo dobi sodnik na svojo uro. Na svetovnem klubskem prvenstvu na Japonskem leta 2012 so na enem stadionu preizkusili Hawk-Eye, na drugem pa GoalRef.

Elektroindukcijski sistemi potrebujejo posebne žoge. Slika: Adidas

Danes v nogomet prihaja video sodnik, ki se imenuje VAR (video assistant referee). Prav te dni v Rusiji poteka svetovno prvenstvo, ki je prvo, kjer sodelujejo video sodniki. Uporabljajo sistem Hawk-Eye. Ekipo sestavljajo VAR in trije pomočniki (AVAR1-3). Ti imajo na voljo ponovljene posnetke z vseh dostopnih kamer. V Rusiji je to 33 kamer, izmed teh osem super slow-motion, štiri ultra slow-motion in dve kameri za prepovedani položaj. Glavni sodnik bo lahko sprejel mnenje ekipe VAR ali pa si bo ob robu igrišča incident ogledal sam.

Kamere, ki jih imajo na voljo video sodniki na svetovnem nogometnem prvenstvu v Rusiji. Slika: FIFA

Pomemben del tehnologije je tudi navidezna črta prepovedanega položaja, ki jo bo sistem znal sam in pravilno narisati na sliko kamer, saj ga pred postavitvijo umerijo. Sistem deluje v treh dimenzijah, torej upošteva tudi dejstvo, da so različni deli telesa na različnih višinah. Podobno kot Hawk-Eye deluje tudi sistem GoalControl-4D, ki mu je FIFA tudi podelila licenco.

Moderna tehnologija pri izrisu linije prepovedanega položaja upošteva tudi tretjo dimenzijo, torej višino dela telesa, ki je odločilen za določitev položaja igralca. Slika: FIFA

Eden izmed očitkov nasprotnikov tehnologije je bila potrata časa, češ da bodo pregledi razvlekli tekme. VAR bo po trenutnih pravilih vskočil le ob zadetkih, 11-metrovkah in izključitvah. Analize kažejo, da se tekme ne bodo podaljšale več kot za poldrugo minuto. Dogajali pa so se že zanimivi pripetljaji: na tekmi nemške lige med Mainzem in Freiburgom aprila letos so se morali igralci vrniti na igrišče, ker je VAR pokazal, da je potrebna 11-metrovka, potem ko so že odšli na premor ob polčasu. Bili so tudi primeri, ko VAR ni deloval zaradi tehničnih težav ali ker je kameri pogled z zastavo prekrival kakšen navijač. Finale letošnje avstralske lige je zasenčila odpoved sistema VAR pol minute pred edinim zadetkom, za katerega so druge kamere pokazale, da je padel iz prepovedanega položaja, a sodnik ni imel dostopa do sistema VAR. Ko so ga čez nekaj minut znova usposobili, je bilo že prepozno.

Vseeno pa je VAR pozitiven napredek, ki ga uporabljajo že nekatere najmočnejše lige, denimo nemška in italijanska. Njegova prihodnost je močno odvisna od tega, kako se bo odrezal na letošnjem svetovnem prvenstvu, kjer so se odločili za Hawk-Eye in ne za GoalRef.

Hawk-Eye je kos tudi nogometu. Slika: Hawk-Eye Innovations

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
Prijava

ph

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki