Определение попадания мяча в теннисе. Система определения гола

В пятницу ФИФА подтвердила, что на матчах Кубка конфедераций-2017 в России будет работать система автоматического определения взятия ворот. Рассказываем о принципах действия этой технологии.

ЗАЧЕМ ВООБЩЕ НУЖНА ЭТА СИСТЕМА?

И правда - зачем? Больше века футбол обходился без помощи высоких технологий, но к началу XXI века ему вдруг потребовалась помощь. Толчком к внедрению системы послужил уже легендарный эпизод из матча 1/8 финала чемпионата мира 2010 года между сборными Германии и Англии, когда полузащитник британцев Фрэнк Лэмпард послал мяч за линию ворот рикошетом от перекладины, но судейская бригада во главе с Хорхе Ларриондой этого не увидела. В итоге Англия потерпела крупнейшее поражение в истории чемпионатов мира - 1:4. В тот день футбольный мир понял: судьи недостаточно глазасты, чтобы решать исход важных матчей. Им нужна помощь.

КОГДА СОСТОЯЛСЯ ЕЕ ДЕБЮТ?

Тема внедрения новых технологий обсуждалась ФИФА и раньше. Многие виды спорта, в числе которых теннис и крикет, давно пользуются благами цивилизации, но игра номер один почему-то отстала от жизни. После той игры все изменилось: консерватор Зепп Блаттер сдался, и в 2012 году на Клубном чемпионате мира в Японии система определения гола официально ворвалась в мир футбола.

КАКИЕ РАЗНОВИДНОСТИ СУЩЕСТВУЮТ?

В Японии тестировали две технологии: стадион в Йокогаме был оборудован системой GoalRef, а в префектуре Айти работала всем известная HawkEye . Обе прошли проверку успешно и сейчас имеют официальную лицензию ФИФА. Правда, их принцип работы отличается друг от друга.

Hawk - Eye - система, которая давно прижилась в крикете и теннисе. Ее основа - несколько высокоскоростных камер (500 кадров в секунду), стоящих по периметру поля. В теннисе их как минимум десять, в крикете шесть, а в футболе - 14 (семь с одной стороны ворот и семь с другой). Эти камеры обычно устанавливаются на крыше или непосредственно под крышей - в разных частях, а не в одном месте. Если крыши нет, то их ставят в других местах, но очень важно, чтобы у камер был свободный обзор. Hawk-Eye постоянно моделирует на компьютере все, что происходит в штрафной и вычисляет положение мяча относительно ворот. Для идентификации гола достаточно и двух камер, остальные пять помогают определить местонахождение мяча. Если он пересек линию, то главный арбитр получает сигнал на свои часы - гол.

GoalRef не использует камеры. Тут принцип иной: электромагнитная индукция. С помощью специальных датчиков, прикрепленных к штангам и перекладине, создается магнитное поле. Когда мяч полностью пересекает линию ворот, чип внутри него начинает пищать, потому что оказался за пределами этого магнитного поля. В этот же момент главный арбитр получает сигнал на свои часы - гол.

А КАК ЖЕ ПОГОДА И ФУТБОЛИСТЫ - ЭТИ ФАКТОРЫ НЕ МЕШАЮТ СИСТЕМАМ?

Очевидно, что GoalRef никакие дожди и грозы не страшны - чип плотно сидит внутри мяча, а магнитному полю погодные изменения не страшны. Создатели Hawk - Eye уверяют, что и их система не метеозависима и способна удалить из кадра хоть табун лошадей, если он по каким-то причинам окажется в штрафной во время спорного момента.

ВЫ УВЕРЕНЫ, ЧТО СИСТЕМА НЕ ВРЕТ?

Сбои случались. Например, месяц назад в матче чемпионата Франции между "Марселем" и "Лионом" вратарь хозяев Пеле остановил мяч за линией ворот, но техника не среагировала. Хотя тут наверняка утверждать нельзя - возможно, часть мяча осталась в поле.

Есть и обратный пример - в недавнем дерби "Сампдория" - "Дженоа" защитник хозяев Сильвестр головой послал мяч в перекладину, после чего тот ударился о землю явно до линии. Однако на часах арбитра Паоло Тальовенто загорелось слово "Гол". Посовещавшись с ассистентом, судья справедливо решил не засчитывать гол. Позже представители серии А оправдали сбой загадочным "замыканием".

La goal-line technology a eu un bug lors de Sampdoria - Genoa, la montre a annoncé "but" sans que le ballon n’ait franchi la ligne. pic.twitter.com/qq40Y8jbbK

PassionFootball Club (@PassionFootClub) October 25, 2016

Но пользы от системы взятия ворот ощутимо больше: она уже не раз исправляла судей, когда те чуть не приняли неверное решение. Например, на чемпионате мира 2014 года Бензема забил в ворота сборной Гондураса гол, который судьи не разглядели, но технология все увидела. Главный тренер латиноамериканцев Луис Фернандо Суарес долго размахивал руками, но, в конце концов, вынужден был сдаться.

Еще один пример - первый в истории кубковых соревнований матч, в котором была применена новаторская система. Любопытно, что в той игре встречались "Сандерленд" и "Челси", и спорный гол забил Лэмпард - получается, судьба вернула англичанину долг за ЧМ-2010.

Важное замечание: погрешность HawkEye и GoalRef составляет 0,2 дюйма - то есть пять миллиметров. Это мизер, и если технологии вдруг ошибутся, мы с вами все равно этого не узнаем, потому что не заметим.

МОЖЕТ ЛИ СУДЬЯ ОТКАЗАТЬСЯ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ?

Может. В обновленном тексте правил футбола в пункте 5 (Судья) написано: "Перед началом матча арбитр обязан протестировать систему определения гола и не использовать ее, если будет обнаружена ее неисправность".

КАКИЕ СИСТЕМЫ ЛИЦЕНЗИРОВАНЫ ФИФА?

По состоянию на январь 2016 года, ФИФА аттестовала 78 стадионов, которые используют систему определения гола. Все они оборудованы либо технологией HawkEye , либо Goal Control 4 D - аналогом HawkEye . Именно Goal Control 4D использовалась на чемпионате мира 2014 года, она же, скорее всего, будет работать на Кубке конфедераций-2017.

Кроме того, лицензию ФИФА имеют и еще две родственные системы, основанные на принципе электромагнитной индукции: GoalRef и Cairos . Но в настоящее время они официально нигде не используются. Причина: сложная установка и изменение характеристик мяча - на упомянутом Клубном чемпионате мира многие игроки жаловались, что мячи с датчиками внутри ведут себя иначе.

КТО СЕЙЧАС ПОЛЬЗУЕТСЯ СИСТЕМОЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОЛА?

ФИФА оборудует стадионы на крупных турнирах под своей эгидой (Goal Control 4D), УЕФА возит HawkEye на матчи группового этапа Лиги чемпионов (в том числе в Москву и Ростов-на-Дону) и продолжит делать это и в плей-офф. На недавних чемпионате Европы и Кубке Америки использовалась технология HawkEye, эту же систему сегодня используют в чемпионатах Англии, Германии, Италии и Франции.

СКОЛЬКО СТОИТ ЭТО УДОВОЛЬСТВИЕ?

Дорого. Именно поэтому систему пока могут позволить себе только крупные чемпионаты. В 2013 году тогда еще президент УЕФА Мишель Платини признавался, что организации придется потратить 53 миллиона евро, чтобы установить систему на три сотни стадионов. Руководитель МЛС Дон Гарбер тогда же подсчитал, что каждой арене-участнице соревнований придется потратить 260 тысяч долларов единовременно и еще 3900 на каждую игру.

А богатая английская премьер-лига несколько лет назад все-таки потратилась на Hawk - Eye . Цифры гигантские: 250 тысяч фунтов (280 тысяч евро) со стадиона.

КОГДА СИСТЕМА ДОБЕРЕТСЯ ДО ЧЕМПИОНАТА РОССИИ?

Не скоро. Даже проведение Кубка конфедераций и чемпионата мира - не гарантия того, что российская премьер-лига доберется до высоких технологий в ближайшие годы. Член судейско-инспекторского комитета РФС Алексей Спирин на днях сказал, что введение системы взятия ворот попросту нецелесообразно: "Меня смущает, что спорный случай может произойти в одном матче из тысячи, а стоимость установки системы высока. Мне кажется, это расточительно".

Устройство предназначено для использования в области спорта для обслуживания соревнований и позволяет повысить точность определения места падения мяча на площадку. В качестве датчиков используют трибоэлектрические датчики, выполненные в виде набора изолированных проводов. Провода расположены под поверхностью площадки параллельно линиям разметки. Сигнал датчиков формируется за счет электрического заряда, образующегося во время удара мяча о поверхность площадки при трении мяча о поверхность площадки. Все датчики соединены с блоком сбора сигналов, который соединен с блоком обработки сигналов, определяющим место падения мяча.

Изобретение относится к области спорта, а именно к техническим средствам для обслуживания соревнований. Изобретение может быть использовано для определения места падения мяча на площадку (попал мяч в игровое поле или вышел в аут) в таких играх, как теннис и волейбол, а также для аналогичных целей в других видах спорта. В большинстве случаев определение места падения мяча, а именно определение факта - попал мяч в игровое поле или вышел в аут, - производится судьей на основании собственного субъективного визуального ощущения или на основании субъективного визуального ощущения линейных арбитров. Согласно правилам игры в теннис (и волейбол) считается, что мяч попал в игровое поле, если хотя бы край мяча касается линии, ограничивающей игровое поле. Существенным недостатком работы судьи является его субъективность. Это особенно заметно при проведении матчей на кортах с искусственным покрытием, где мяч при падении практически не оставляет отпечатка на поверхности корта и нет возможности проверить правильность принятого судей решения. Зачастую это существенно влияет на весь ход матча, особенно при различном отношении игроков к правильности принятого судьей решения, и в итоге влияет на определение победителя матча. Известно устройство для определения места падения мяча на площадку при игре в теннис , основанное на использовании датчиков, реагирующих на затенение мячом световых пучков, расположенных вблизи линий подачи. Сигналы с датчиков через блок сбора сигналов поступают в блок обработки сигналов - компьютер. Компьютер анализирует сигналы и определяет, попал мяч в игровое поле (квадрат подачи) или вышел в аут. Аналогичное устройство в настоящее время используется в практике проведения соревнований для контроля линий подачи. К недостаткам этого устройства относится то, что его нельзя использовать для контроля других линий корта, так как сигнал затенения лучей может появиться не только от мяча, но и от ног теннисиста. Блок сбора сигналов и блок обработки сигналов являются существенной, но не определяющей частью этого и других подобных устройств. Определяющим является физический механизм получения сигнала и конструктивное исполнение датчиков. Блок сбора сигналов в настоящее время, как правило, строится на базе стандартных многоканальных аналого-цифровых преобразователей, а блок обработки сигналов (числовой обработки) - на базе компьютера. В принципе возможно (в том числе и для предлагаемого устройства) и другое техническое решение блока сбора сигналов и блока обработки сигналов на базе традиционных для электроники прошлых лет аналоговых схем. Известно устройство , основанное на использовании датчиков, выполненных в виде множества катушек, расположенных под поверхностью площадки вблизи линий, в сочетании с использованием специального мяча, содержащего металл или ферромагнитный материал. Датчики реагируют на возмущение мячом электромагнитного поля катушек. О применении устройства в практике соревнований неизвестно. Его основным недостатком является то, что для обеспечения работоспособности необходим специальный (нестандартный) мяч, который трудно изготовить в соответствии с существующими требованиями (по весу, высоте отскока и др.). Известно устройство , основанное на использовании системы неизолированных проводов, расположенных на поверхности корта рядом с линиями, параллельно этим линиям снаружи от них, в сочетании с специальным мячом, обладающим электропроводящей оболочкой. При падении мяч замыкает между собой два или более проводов. Сигналы от всех проводов собираются блоком сбора сигналов, соединенным с блоком обработки сигналов - компьютером, который выдает сигнал в случае "аута" и ничего не выдает в противном случае. О применении устройства в практике соревнований неизвестно. К его основным недостаткам относится то, что для его работы нужен специальный (нестандартный) мяч, который трудно изготовить в соответствии с существующими требованиями, и специальное (нестандартное) покрытие корта. Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для определения места падения мяча на площадку, состоящее из набора датчиков, блока сбора сигналов и блока обработки сигналов, при этом все датчики соединены с блоком сбора сигналов, который соединен с блоком обработки сигналов, определяющим место падения мяча (см. патент США 5908361, кл. G 08 В 5/00, 1999). Техническим результатом изобретения является повышение точности определения места падения мяча на площадку. Тем самым достигается повышение объективности судейства и объективности определения победителя матча. Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для определения места падения мяча на площадку, состоящем из набора датчиков, блока сбора сигналов и блока обработки сигналов, при этом все датчики соединены с блоком сбора сигналов, который соединен с блоком обработки сигналов, который определяет место падения мяча, согласно изобретению в качестве датчиков используют трибоэлектрические датчики, выполненные в виде набора изолированных проводов, расположенных под поверхностью площадки параллельно линиям разметки, при этом сигнал датчиков формируется за счет электрического заряда, образующегося во время удара мяча о поверхность площадки при трении мяча о поверхность площадки. Обработка сигналов, поступивших с датчиков, расположенных параллельно одной из линий, позволяет определить координату положения ближайшего к линии края мяча в направлении, перпендикулярном линии во время удара мяча о поверхность площадки, - именно это и требуется для определения факта: попал мяч в игровое поле или вышел в аут. Точность х определения "аута" определяется как расстоянием между соседними проводами а, так и расстоянием между проводами и поверхностью h. Как показывает опыт, при выбранном способе обработки сигналов х1/2(a 2 +h2) 1/2 . Поскольку каждая из величин а и h может быть выполнена достаточно малой (меньше) нескольких миллиметров, то это обеспечивает высокую точность определения места падения мяча на площадку (не хуже чем 2-4 мм), и тем самым обеспечивает определение победителя матча. Кроме того, достоинством устройства является то, что оно обеспечивает свою работоспособность при использовании всех видов мячей и все видов синтетического (искусственного) покрытия и не требует каких-либо изменений их общепринятых свойств. Использование устройства на естественном покрытии (грунтовом и травяном) также в принципе возможно, хотя при этом трудно расположить датчики близко к поверхности из-за низкой механической прочности покрытия, а увеличение расстояния между датчиком и поверхностью приводит к уменьшению точности измерений. СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Конструктивно устройство для определения места падения мяча в реализованном нами варианте устройства состоит из набора трибоэлектрических датчиков, выполненных в виде изолированных проводов диаметром d=0.8 мм (вместе с изоляцией), которые располагались непосредственно на поверхности бетонного пола под стандартным покрытием, используемым для теннисных кортов. Использовались покрытия различных фирм толщиной 2-6 мм. В принципе при изготовлении специальных покрытий провода можно располагать и внутри покрытия, на меньшем расстоянии от поверхности, что приводит к повышению точности определения места падения мяча. Расположение проводов на расстоянии от поверхности большем чем несколько сантиметров вряд ли целесообразно из-за уменьшения точности. Наличие проводов указанной толщины не влияет на отскок мяча от корта. В принципе можно использовать провода и другой (в том числе и меньшей) толщины, а также принять дополнительные меры по сглаживанию поверхности вблизи места расположения проводов, например, расположить их в углублении пола (глубиной, равной d) или нанести между проводами дополнительный слой какого-либо материала толщиной, равной d. Провода располагались параллельно линиям разметки с шагом 2 мм вблизи линий и 1 см вдали от линий. Общее число проводов было 32 для одной линии. Часть датчиков (8 шт.) располагалась на внутренней по отношению к линии стороне площадки, остальные - на наружной. В принципе расстояние между проводами может изменяться от долей миллиметра до нескольких сантиметров, в зависимости от необходимой точности определения места падения мяча. В принципе датчики можно расположить по всей площади игрового поля и всей площади вблизи него, но число обрабатываемых сигналов при этом значительно возрастет и это вряд ли целесообразно для обычных кортов. К тому же при падении мяча на площадку вдали от линий разметки место падения мяча очевидно всем участникам матча, включая судью и зрителей. Однако это может оказаться полезным при создании специальных тренировочных кортов, при игре на которых игрок будет знать (например, видеть на специальном табло) точные координаты места приземления мяча после любого удара. Каждый датчик (провод) присоединен к блоку сбора сигналов, выполненному в виде прибора, измеряющего напряжение. В качестве прибора, измеряющего напряжения, использовались стандартные промышленные многоканальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП), соответственно 32 канала для одной линии. Нами были выбраны двенадцатиразрядные АЦП со встроенным программируемым усилителем, имеющим максимальный коэффициент усиления К=1000. Таким образом, система может регистрировать напряжения от 0.5 мкВ до 2 В. Блок сбора сигналов в свою очередь соединен с блоком обработки сигналов, выполненным в виде компьютера, который проводит обработку полученных данных и с помощью описанной ниже процедуры определяет место падения мяча. Работа устройства осуществляется следующим образом. При падении мяча на площадку вблизи линий на датчиках (проводах), расположенных вблизи места падения мяча, вследствие трибоэлектрического эффекта появляется электрический заряд, который в виде импульса напряжения U(t) регистрируется блоком сбора сигналов (АЦП). Величина напряжения равна U = R dQ/dt, (1) где R - входное сопротивление прибора, измеряющего напряжение (в нашем случае 10 6 Ом), Q - электрический заряд, появившийся на датчике, dQ/dt - скорость изменения заряда во времени. Поскольку при падении мяч существенным образом деформируется, импульсы напряжения могут возникать одновременно с нескольких рядом расположенных датчиков. Как показали эксперименты, длительность импульса составляет 1-3 мс в зависимости от типа используемого покрытия и, в меньшей степени, от типа используемого мяча. Амплитуда импульса может изменяться, но не более чем в 2-5 раз в зависимости от каждого из параметров: типа покрытия, типа мяча и его скорости. В нашем случае амплитуда импульсов изменялась в диапазоне от 10 -3 до 10 -1 В. Компьютер постоянно опрашивает все каналы АЦП. Интервал времени между опросами каждого канала (в нашем случае он составляет 50 мкс) должен быть значительно меньше чем длительность импульса. При превышении напряжения на каком-нибудь канале выше заданной пороговой амплитуды U п (критерии выбора этой величины описаны ниже) включается режим записи и все сигналы со всех каналов записываются в течение интервала времени, большего чем длительность импульса (мы использовали интервал 10 мс). Коэффициент усиления АЦП подбирается и фиксируется для каждого покрытия таким образом, чтобы устройство реагировало как на самый слабый удар, так и на самый сильный. Динамический диапазон выбранного АЦП (12 двоичных разрядов - 4*10 3) и диапазон коэффициента усиления (до 1000) достаточны для решения этой задачи. Полученные данные из блока сбора сигналов поступают в блок обработки сигналов. Блок обработки сигналов (компьютер) анализирует записанные данные (импульсы напряжения), поступившие от различных датчиков. Обработка данных, поступивших от каждой группы датчиков (32 датчика), расположенных параллельно одной из линий, производится раздельно. Обработка данных проводится следующим образом. Прежде всего определяется максимальная амплитуда поступивших импульсов М. Если амплитуда импульса с некоего датчика А>0.3 М, то считается, что сигнал с датчика есть, а если А<0.3 М, то считается, что сигнала с датчика нет. Наличие сигналов (А>0.3 М) с датчиков, расположенных с наружной стороны линий, и отсутствие сигналов (А<0.3 М) с датчиков, расположенных с внутренней стороны линий, свидетельствует о том, что мяч не попал в игровое поле (вышел в аут). На выходе блока обработки сигналов формируется звуковой и/или световой сигнал или сигнал иного вида, свидетельствующий о том, что мяч вышел в аут. При этом игра останавливается и работа устройства также останавливается. Поскольку сигналы записаны в компьютере, после остановки игры положение визуального образа области контакта мяча с поверхностью по отношению к линии может быть продемонстрировано судье, игрокам, зрителям на стадионе и телевизионной аудитории, таким образом обеспечивается возможность проверки результатов в случае сомнений. В случае, если мяч попал в игровое поле, никакого сигнала на выходе блока обработки сигналов не формируется и работа устройства продолжается в прежнем режиме. Возможно использование других критериев наличия и отсутствия сигнала и других алгоритмов обработки сигналов. Эксперименты показали, что выбор критерия в виде, указанном выше, обеспечивает точность определения положения ближайшего к линии края мяча на уровне 2-4 мм, что достаточно для практических применений. Аналогично строится обработка сигналов с линий, ограничивающих квадрат подачи (в случае игры в теннис, для волейбола этого нет). Датчики, контролирующие заданный квадрат подачи, включаются вручную (например, судьей) перед выполнением подачи и отключаются вручную или автоматически (например, по звуку удара мяча о корт) после выполнения подачи. Формально сигнал трибоэлектрических датчиков может возникать не только при ударе мяча, но и при движении ног игрока вблизи линии, что могло бы приводить к появлению ложных сигналов. Однако на практике эта проблема оказалась не столь существенной, так как амплитуда импульсов от игрока оказалась значительно (более чем на порядок) ниже чем от самого слабого удара мяча. Физическая причина этого состоит в том, что характерное время контакта ноги с кортом (составляющее даже при беге около 100 мс) по крайней мере в 30-100 раз больше чем время удара мяча о корт, соответственно скорость образования зарядов при трении оказывается более чем на порядок ниже, что и приводит в соответствии с выражением (1) к указанному выше различию в амплитудах сигналов. Проблема отделения ложных сигналов решается просто соответствующим выбором величины пороговой амплитуды U п, которая настраивается индивидуально для каждого типа покрытия таким образом, чтобы устройство реагировало на самый слабый удар мяча и не реагировало на игрока. Аналогично могут быть решены проблема определения места падения мяча при игре в волейбол и проблемы в других аналогичных играх, в которых попадание мяча или другого предмета в площадку, ограниченную линией, является критерием успеха. Возможно также использование устройства для определения координат места падения какого-либо предмета. Так, например с помощью этого устройства может быть решена проблема определения положения ноги спортсмена в момент отталкивания в соревнованиях по прыжкам в длину (есть заступ или нет). Возможно также использование этого устройства для определения дальности полета снаряда в соревнованиях по метанию молота, диска, копья и толканию ядра. Таким образом, предлагается устройство для определения места падения мяча на площадку. При этом достигается автоматическое и объективное определение с высокой точностью места падения мяча на площадку, допускающее проверку результатов в случае сомнений. Это повышает объективность судейства и объективность определения победителя матча. Устройство обеспечивает свою работоспособность при использовании всех видов мячей и всех видов покрытия и не требует каких-либо изменений их общепринятых свойств. Кроме того, существенно снижаются расходы на проведение соревнований, так как при использовании изобретения отпадает необходимость привлечения линейных арбитров. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Патент США, US Patent 4,867,449, "Electrically operated line monitor for tennis", Carlton et al. 19.09.89. 2. Патент США, US Patent 4,664,376, "Line fault detector". Gray, 12.05.1987. 3. Патент США, US Patent 4,071,242, "Electrically conductive tennis ball", Supran, 31.01.1978.

Формула изобретения

Устройство для определения места падения мяча на площадку, состоящее из набора датчиков, блока сбора сигналов и блока обработки сигналов, при этом все датчики соединены с блоком сбора сигналов, который соединен с блоком обработки сигналов, который определяет место падения мяча, отличающееся тем, что в качестве датчиков используют трибоэлектрические датчики, выполненные в виде набора изолированных проводов, расположенных под поверхностью площадки параллельно линиям разметки, при этом сигнал датчиков формируется за счет электрического заряда, образующегося во время удара мяча о поверхность площадки при трении мяча о поверхность площадки.

Сегодня английская премьер-лига официально выберет систему определения гола и станет первым национальным чемпионатом, который внедрит высокие технологии в помощь арбитрам. Выбирать придется из четырех технологий, получивших лицензию ФИФА. Рассказываем о преимуществах и недостатках каждой из четырех систем.

GOALCONTROL («КОНТРОЛЬ МЯЧА»)

Производитель : Германия

Суть : 14 камер высокого качества устанавливаются под крышей по всему периметру стадиона. По 7 камер Изображение проецируется на 3D-картинку. Когда мяч пересекает линию ворот, арбитры в течение одной секунды получают вибрирующий сигнал и надписью «Гол» на специальные часы.

Преимущества : Возможность отображать виртуальную 3D-траекторию мяча на табло стадионов и телевидении. Высокое качество камер. Уже выбрана ФИФА как основная технология для Кубка конфедераций-2013 в Бразилии.

Недостатки : Дорогая технология. Не подходит для некоторых устаревших стадионов. Не ясно, как поведет себя система, если обзор мяча будет закрыт телами футболистов.

Как это выглядит:

HAWK-EYE («Ястребиный глаз»)

Производитель : Великобритания

Суть : Работает примерно так же, как GoalControl. За воротами и напротив боковых линий штрафной площади располагаются 6 камер высокого разрешения, фиксирующих происходящее на поле с частотой 500 кадров в секунду. С задержкой в 0,5 секунды на центральный компьютер передается 3D-изображение, на котором отслеживается полет мяча, фиксируется точка его соприкосновения с поверхностью. Моментально становится понятно, пересек мяч линию или нет. Затем сигнал поступает на наручный датчик или в наушник арбитра. Система работает безукоризненно при условии, что камеры видят хотя бы 25 процентов мяча.

Преимущества : Широко известный брэнд, технология применяется в теннисе. Система разработана еще в 2001 году и с тех пор неоднократно тестировалась и совершенствовалась. По мнению британской прессы, будет фаворитом в голосовании.

Недостатки : Дорогая технология. Не подходит для устаревших стадионов. Система может не сработать, если мяч закрыт от камер телами игроков.

Как это выглядит:

GOALREF («Гол-судья»)

Производитель : Германия

Суть : На штангах и перекладине устанавливаются специальные датчики, создающие магнитное поле на линии ворот. Когда мяч, в который вмонтированы 3 небольших датчика, пересекает линию ворот, на наручные часы арбитра поступает сигнал о взятии ворот.

Преимущества : Дешевая технология. Подходит для любого стадиона. Эффективность системы не зависит от того, закрывают ли игроки мяч от обзора.

Недостатки : Требуются специальные мячи с датчиками. От игроков на клубном чемпионате мира, где эта система тестировалась, поступали жалобы, что мячи для них непривычны. Отсутствие визуальной составляющей, которая дала бы зрителям возможность разобраться в спорном эпизоде.

Наукой доказано: на турнирах по теннису и судьи, и зрители, и сами игроки гораздо чаще обманываются, полагая, что мяч вышел за пределы корта, чем засчитывают его попадание в площадку - так уж устроен наш глаз.

Помочь правильному судейству призвана введенная недавно в профессиональный теннис компьютерная видеосистема повторов спорных моментов. Но все равно игроки порой склонны не доверять компьютеру, а пологаются на собственный человеческий глаз.

Ученые увлеклись теннисом. Нет, не вышли на корты, хотя многие и любят играть. Речь о том, что психологи Калифорнийского университета посвятили свое исследование именно этому виду спорта, точнее, некоему обману зрения, который случается у следящих за теннисным матчем.

Они выяснили, что 84 процента всех "проколов" линейных судей составляет... возглас "Аут!" То есть рефери в пять раз чаще ошибаются как бы против атакующего игрока, нежели в его пользу. Пришли ученые мужи к этому выводу после посещения поединков на Уимблдоне. На английской траве в отличие от грунта или даже синтетического покрытия мячи не оставляют следов. Успеть разглядеть момент прикосновения, продолжающийся десятые доли секунды, очень непросто.

Психологи рассуждали так: сигнал поступает в мозг с небольшой задержкой. Если формирование проекции изображения на сетчатке нашего глаза происходит "со скоростью света" в прямом смысле этих слов, то дальнейшие этапы - в частности, перевод световой информации в систему нервных импульсов и их анализ в коре больших полушарий - могут "отставать" на несколько десятых долей секунды.

Вот и получается, что мы как бы "достраиваем" линию движения объекта, исходя из его положения и скорости. В результате мы видим мяч не там, где он был на момент регистрации изображения на сетчатке, а несколько впереди.

Исследователи пересмотрели записи пяти тысяч случайно отобранных моментов, выделяя те, когда мяч приземлялся на линии или рядом с ней. И определили 83, когда решение судьи было ошибочным - то есть он разрешал продолжить игру при попадании мяча в аут и засчитывал промах, когда мяч был в площадке или на линии. Из этих 83 случаев 70 оказались "предсказуемыми ошибками" - то есть при попадании мяча в корт судья засчитывал "аут". По мнению руководителя исследования Дэвида Уитни, мозг судьи как бы автоматически продлевал параболу движения мяча на два-три сантиметра за пределы поля.

Впрочем, работа, по мнению научного сообщества, далеко не бесспорна. Например, авторы не учли фактор белой линии, оказывающей немалое влияние на восприятие. Под вопросом также объективность отбора спорных моментов. Тем не менее исследователи считают свой анализ верным и настоятельно рекомендуют организаторам теннисных турниров учесть этот феномен - зрительный обман.

Конкретно

Как работает "ястребиный глаз"?

Принцип системы электронного судейства Hawk-Eye ("Ястребиный глаз") заключается в том, что несколько скоростных видеокамер высокого разрешения, расположенных вокруг игровой зоны, отслеживают траекторию полета мяча и передают данные на вычислительную машину. Компьютер воссоздает виртуальную трехмерную модель полета мяча, на основании которой делается вывод о точке его приземления - в корте или ауте.

Теннисист в каждом сете имеет возможность трижды прибегнуть к компьютеру. Истина выясняется при помощи коллективного просмотра спорного момента на большом табло. Вердикт "Ястребиного глаза" считается окончательным. Если компьютер показал, что игрок прав, то количество просмотров сохраняется. И заказывать повтор можно сколько угодно, пока не будут израсходованы три неудачные попытки.

Кстати, технология Hawk Eye будет скорее всего использоваться и в футболе - в спорных эпизодах во время определения взятия ворот. Изобретатель Хоккинс уже получил заказ на разработку аналогичного "Ястребиного глаза" от руководства английской Премьер-лиги.

Общей статистики - кто из теннисистов как часто заказывает "Ястребиный глаз" и сколько раз доказывает свою правоту - не ведется. Но вот данные по одному из соревнований - последнему в этом году турниру "Большого шлема" - Открытому чемпионату США.

Чаще всего не верил судьям швейцарец Роджер Федерер: 28 раз он заказывал "глаз" и лишь пять раз "наказывал" их. Таким образом, процент "угадывания" у него - 18.

Еще хуже статистика у Марата Сафина, он один из последних в списке - 8 процентов. Из 12 раз он был прав только один.

Николай Давыденко в серединке - 50 процентов, он четыре раза заказывал повтор, и дважды не напрасно.

А в лидерах американец Винсент Спейди и француз Поль-Анри Матье. Каждый из них по четыре раза прибегал к помощи "Ястребиного глаза" и все время "ставили судью на место".

Женщины более доверчивы, они реже ставят под сомнение решение судей.

Но все равно чаще всех брала просмотр, как и у мужчин, первая ракетка - сербка Елена Янкович. 22 раза взывала она к помощи "глаза", но была права лишь шесть раз.

Ее собственный коэффициент "видения падения мяча" равен 27 процентам. 100-процентное "попадание", в частности, у нашей Елены Весниной - всего лишь один раз брала просмотр и - угадала.

Теннис (большой теннис) - вид спорта, в котором два игрока или две команды по два человека соперничают между собой. Цель каждого из игроков/команд - перекинуть ракеткой мяч на сторону соперника таким образом, чтобы соперник не смог его отразить. При этом мяч должен коснуться половины поля соперника не меньше одного раза.

История возникновения и развития большого тенниса

Предшественником тенниса принято считать французскую игру «жё-де-пом» (фр. jeu de paume, дословно игра ладонью). В отличие от современного тенниса в жё-де-пом играли в закрытых помещениях и ладонью. Позже ладонь сменили перчатки, на смену перчаткам пришли специальные биты, а уже потом появились ракетки.

Одним из наиболее известных упоминаний тенниса в средневековой литературе является эпизод в исторической хронике Шекспира «Генрих V», где французский дофин в насмешку присылает молодому английскому королю бочонок теннисных мячей.

В теннис играли практически все французские короли, Карл IX называл теннис “ одним из самых благородных, достойных и полезных для здоровья упражнений, которыми могут заниматься принцы, пэры и другие знатные особы”.

В 1900 году студенты Гарвардского университете решили организовать турнир для национальных команд. Один из студентов, Дуайн Дэвис, за собственные средства купил серебряный кубок для победителя, а что самое главное, составил правила турнира. Дэвис и двое его друзей выступали за сборную США, которая выиграла в этом турнире, а затем и в следующем в 1902 году. Кубок проводился каждый год и впоследствии был назван «Кубком Дэвиса», который и сейчас является популярным событие в мире тенниса.

Начиная с 1920-х годов, профессиональные теннисисты начали зарабатывать деньги, выступая в показательных матчах. Первый профессиональный теннисный матч в истории состоялся 9 октября 1926 года в Нью-Йорке на крытой арене «Медисон-сквер-гарден», в присутствии 13 тысяч зрителей.

Правила игры в большой теннис

Игроки или команды должны находиться по разные стороны сетки. Один из игроков является подающим, второй, соответственно, принимающим подачу. Подающий игрок должен отправить мяч таким образом, чтобы он попал в зону корта на половине соперника. Принимающий игрок должен успеть перенаправить (отбить) мяч на сторону соперника до его падения на корт или до того, как он коснется корта во второй раз. Если один из теннисистов пропустил мяч, то его соперник получает очко.

Теннисный матч состоит из «сетов», а они в свою очередь из «геймов», для выигрыша которых необходимо забивать мячи (минимум 4 мяча: 15-30-40-гейм, но с разницей не менее, чем два мяча). При подаче у игрока есть две попытки, в которые он попеременно подает мяч в левый и правый квадраты. После розыгрыша гейма подача переходит к сопернику. После розыгрыша нечётного числа геймов игрокам даётся минутный перерыв и производится смена сторон. Игрок, первым выигравший 6 геймов (при условии, что его соперник выиграл не более 4 геймов), считается выигравшим сет. Для выигрыша матча необходимо выиграть 2 из 3 либо 3 из 5 сетов. Набравший необходимое количество выигранных сетов, выигрывает матч.

Правила парной игры в тениис немного отличаются от одиночной, а именно:

• матч проходит на корте большего размера;
• мяч отбивает тот, кто находится в лучшей позиции;
• игроки каждой команды подают по очереди;
• игроки принимаю подачи только со своей стороны на протяжении всего сета.

На официальных матчах присутствует судья, он находится на вышке. Кроме судьи на вышке не матче могут присутствовать судьи на линии, которые фиксируют попадание мяча в зону корта. С 2006 года в теннисе эра систем электронного судейства (Глаз ястреба), которые с высокой точностью определяют место падения мяча.

Теннисный корт

Стандартный размер теннисного корта составляет 23,77 метра в длину и 8,23 метра в ширину (10,97 м для парной игры). Площадь теннисного корта составляет порядка 196 м2. Для устройства теннисных кортов, предназначенных для проведения соревнований необходима площадь равная 668 м2. Корт имеет прямоугольную форму с ровной поверхностью с нанесенной на неё разметкой:

• Линии вдоль коротких сторон корта называются задними линиями, а вдоль длинных сторон — коридорами.
• На корте обозначены зоны подачи при помощи линий подачи, параллельных задним линиям и сетке, на расстоянии 6,40 м от сетки и проведённых только между боковыми линиями для одиночной игры, а также центральной линии подачи, проведённой посередине корта параллельно боковым линиям и между линиями подачи. Центральная линия подачи отображается также на сетке при помощи вертикальной белой полосы, натянутой от поверхности корта до верхнего края сетки.
• На задних линиях наносится короткая отметка, обозначающая их середину.

Посередине корта натянута сетка, которая проходит по всей ширине и разделяет его на две равные части. Стандартный размер сетки для большого тенниса составляет 1,07 метра на 12,8 метра, и имеет квадратные ячейки со стороной 4 сантиметра.

Виды покрытий для теннисного корта:

• травяные (grass),
• грунтовые (clay),
• твёрдые (hard),
• синтетические ковровые (искусственная трава, акриловые покрытия).

Существуют и другие виды поверхностей теннисных кортов, например асфальтные, деревянные или резиновые покрытия, но они не применяются на официальных матчах. Теннисные корты бывают открытыми и крытыми.

Инвентарь для большого тенниса

Инвентарь теннисиста: теннисная ракетка и мяч. Ракетка состоит из рукоятки и округлого обода с натянутыми струнами. Обод ракетки изготавливается из сложных композитных материалов (керамика, углеволокно, металл). Струны для теннисных ракеток могут быть как натуральными, так и синтетическими. Ранее считалось, что натуральные струны обладают лучшими характеристиками, но на сегодняшний день искусственные струны догнали натуральные по характеристикам. Что интересно, сила натяжения горизонтальных и вертикальных струн, как правило, разная. Обычно теннисная ракетка подбирается индивидуально под каждого игрока.

Существуют специальные требования к ракеткам от Международной Федерации Тенниса (ITF):

• Длина ракетки не должна превышать 73,66 см.
• Ширина ракетки не должна превышать 31,75 см.
• Размер струнной поверхности ракетки, то есть внутренний размер (до обода) —29,21 см в ширину и 39,37 см в длину.

Для игры используется полый резиновый мяч желто-белого цвета. Снаружи мяч покрыт пушистым войлоком для придания определённых аэродинамических свойств.