เมื่อฟุตบอลโลกปี 2022 เปิดตัวในวันอาทิตย์ ถือเป็นการเริ่มต้นการใช้เทคโนโลยีในเกมที่สำคัญที่สุดรายการหนึ่งในประวัติศาสตร์กีฬา

บอลการแข่งขันแบบยาวของทัวร์นาเมนต์ทั้งหมดจะมีเซ็นเซอร์ที่รวบรวมข้อมูลตำแหน่งเชิงพื้นที่แบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นการแข่งขันฟุตบอลโลกครั้งแรกที่ใช้กลไกติดตามลูกบอลดังกล่าว เมื่อรวมกับเครื่องมือติดตามด้วยแสงที่มีอยู่แล้ว จะทำให้ VAR (ผู้ช่วยผู้ตัดสินวิดีโอ) และโปรแกรมต่างๆ เช่น การวิจารณ์ล้ำหน้ามีความแม่นยำและคล่องตัวมากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา การรวมการติดตามทั้งสองรูปแบบเข้าด้วยกันเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ในแวดวงเทคโนโลยีมาช้านาน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้เซ็นเซอร์ลูกบอลของ FIFA จะทำหน้าที่เป็นกรณีทดสอบสาธารณะในช่วงสี่สัปดาห์ข้างหน้า บาคาร่า

เช่นเดียวกับส่วนอื่น ๆ ในโลกของเทคโนโลยีกีฬาที่กำลังเติบโต การตั้งค่าที่ใช้ในฟุตบอลโลกเป็นทั้งจุดสิ้นสุดและรากฐานของยุคใหม่ทั้งหมด ต้องใช้เวลาหลายปีในการวิจัยและทดสอบ กว่าจะมาถึงจุดนี้ได้ — เซ็นเซอร์ลูกบอลรุ่นนี้อยู่ในระหว่างการพัฒนาและทดสอบเป็นเวลาหกปีก่อนจะได้รับการรับรองจาก FIFA อย่างเต็มรูปแบบ — แต่เหตุการณ์เช่นนี้สามารถกระตุ้นเทคโนโลยีใหม่ ๆ สู่สายตาของสาธารณชนได้อย่างรวดเร็วผ่านแอพพลิเคชั่นที่ขยายออกไปนอกเหนือไปจากหน้าที่

อะไรเป็นที่มาของการพัฒนาเทคโนโลยีการติดตามในปัจจุบัน และอะไรคือกุญแจสำคัญของเทคโนโลยีที่ใช้ในการแข่งขันฟุตบอลโลกครั้งนี้ เทคโนโลยีได้รับการทดสอบอย่างไร และผู้เล่น ทีมงาน และแฟนๆ มั่นใจได้อย่างไรว่าถูกต้องและสอดคล้องกัน และบางทีที่สำคัญที่สุด เทคโนโลยีเดียวกันนี้มีความหมายอย่างไรสำหรับอนาคตของการวิเคราะห์ การมีส่วนร่วมของแฟนๆ และข้อมูลทีมในกีฬาที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก

ฉันได้พูดคุยกับผู้คนทั่วโลกของเทคโนโลยีการกีฬาเพื่อหาคำตอบเกี่ยวกับหนึ่งในการทดลองที่กล้าหาญที่สุดในสนามจนถึงปัจจุบัน

ใช้เทคโนโลยีใดและทำงานอย่างไร

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ของฟีฟ่าในฟุตบอลโลกปี 2022 ถูกเรียกว่าโปรแกรม "การล้ำหน้ากึ่งอัตโนมัติ" ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ดำเนินการโดยคุณสมบัติ AI เป็นส่วนใหญ่ แต่ยังคงไว้ซึ่งองค์ประกอบสำคัญของการยืนยันโดยมนุษย์

ภายในลูกบอลทุกนัดมีอุปกรณ์ที่ออกแบบโดย KINEXON ซึ่งเป็นผู้เล่นหลักในโลกการติดตามประสิทธิภาพในกีฬาหลายประเภท ตามบริษัท อุปกรณ์นี้มีน้ำหนัก 14 กรัม (น้อยกว่า 0.5 ออนซ์) และมีเซนเซอร์สองตัวที่ทำงานพร้อมกันแยกกัน:

เซนเซอร์อัลตร้าไวด์แบนด์ (UWB):เทคโนโลยีชนิดหนึ่งที่เหนือกว่า GPS หรือบลูทูธสำหรับข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำ อีกทั้งยังสามารถส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์เพื่อติดตามตำแหน่งของลูกบอลอย่างต่อเนื่อง

เซ็นเซอร์หน่วยวัดความเฉื่อย (IMU):เซ็นเซอร์ที่ใช้ตรวจจับการเคลื่อนไหวที่เหมาะสมของวัตถุในอวกาศ

Maximillian Schmidt ผู้ร่วมก่อตั้งและกรรมการผู้จัดการของ KINEXON กล่าวว่า “ในขณะที่แถบความถี่กว้างพิเศษช่วยให้ฉันสามารถระบุตำแหน่งของวัตถุได้ แต่ IMU ก็ช่วยให้ฉันเคลื่อนไหวแบบละเอียดในสามมิติได้” Maximillian Schmidt ผู้ร่วมก่อตั้งและกรรมการผู้จัดการของ KINEXON กล่าว

ดังนั้น เมื่อใดก็ตามที่ลูกบอลถูกเตะ โหม่ง ขว้าง หรือแม้แต่ถูกแตะ ระบบจะรับลูกบอลด้วยความเร็ว 500 เฟรมต่อวินาที ข้อมูลถูกส่งตามเวลาจริงจากเซ็นเซอร์ไปยังระบบกำหนดตำแหน่งในพื้นที่ (LPS) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตั้งค่าเสาอากาศเครือข่ายที่ติดตั้งรอบสนามแข่งขันที่จะรับและจัดเก็บข้อมูลสำหรับการใช้งานทันที เมื่อลูกบอลลอยออกนอกสนามระหว่างการเล่น และมีการโยนหรือเตะลูกบอลใหม่เข้ามาแทนที่ ระบบแบ็คเอนด์ของ KINEXON จะสลับไปยังข้อมูลที่ป้อนเข้าของลูกใหม่โดยอัตโนมัติ โดยไม่จำเป็นต้องให้มนุษย์เข้าไปแทรกแซง

อุปกรณ์ในลูกบอลของ KINEXON ได้รับการสนับสนุนโดยเทคโนโลยีระบบกันสะเทือนที่จัดทำโดย Adidas ซึ่งออกแบบมาเพื่อติดตั้งเซ็นเซอร์ที่จุดกลางภายในลูกบอลและรักษาความปลอดภัยในตำแหน่งที่สอดคล้องกัน 1

เมื่อจับคู่กับเซ็นเซอร์ลูกบอลนี้คือการติดตามด้วยกล้องออปติคัลจาก Hawk-Eye ซึ่งเป็นระบบที่รู้จักกันดีสำหรับการทำงานในวงการเทนนิส กล้องฮอว์คอาย 12 ตัวถูกติดตั้งรอบสนาม ติดตามทั้งลูกบอลและผู้เล่นแต่ละคน 50 ครั้งต่อวินาที มีการติดตามจุดแยกของร่างกาย 29 จุดสำหรับผู้เล่น รวมถึงแขนขาด้วย

เมื่อรวมกันแล้ว แหล่งข้อมูลทั้งสองนี้ช่วยให้ตัดสินใจล้ำหน้าได้ ซึ่งไม่เพียงแต่มีความแม่นยำสูงเท่านั้น แต่ยังพร้อมใช้งานได้รวดเร็วกว่าในอดีตมากอีกด้วย ซึ่งเป็นความสำคัญหลักสำหรับ FIFA ในรอบฟุตบอลโลกครั้งนี้

“เรารับฟังความคิดเห็นในปี 2018 หลังฟุตบอลโลก” นิโคลัส อีแวนส์ หัวหน้าฝ่ายวิจัยและมาตรฐานฟุตบอลของ FIFA Technology Innovation กล่าว การซักถามดังกล่าวเป็นมาตรฐานหลังการแข่งขันฟุตบอลโลกแต่ละครั้ง ตามคำกล่าวของอีแวนส์ “พื้นที่ที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการปรับปรุงที่เราเห็นคือเวลาที่ใช้ในการตัดสินใจล้ำหน้า”

ด้วยเหตุนี้ ข้อมูลจากทั้ง KINEXON และ Hawk-Eye จึงทำงานผ่านซอฟต์แวร์ปัญญาประดิษฐ์ซึ่งตั้งโปรแกรมให้สร้างการแจ้งเตือนการล้ำหน้าอัตโนมัติแก่เจ้าหน้าที่ในห้องวิดีโอของการแข่งขัน แทนที่จะต้องรวมการเล่นด้วยตนเองซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน โปรแกรม AI จะสร้างการแจ้งเตือนโดยอัตโนมัติ จากนั้นเจ้าหน้าที่วิดีโอแมตช์จะยืนยันได้

ซอฟต์แวร์ยังสร้าง การเรนเดอร์ 3 มิติของข้อมูลเชิงพื้นที่ ซึ่งจะถูกซ้อนทับบนการออกอากาศทางทีวีและจอภาพในสนามกีฬา เพื่อให้แฟนๆ มองเห็นได้โดยตรงถึงการตัดสินใจในการเรียกตรวจแต่ละครั้งผู้อ่านบางคนอาจมีคำถามที่เข้าใจได้ ณ จุดนี้: “ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าข้อมูลนี้สะท้อนถึงตำแหน่งที่แท้จริงของผู้เล่นและลูกบอลอย่างสม่ำเสมอ”

แนวคิดแรกที่ต้องทำความเข้าใจในที่นี้คืออัตราการรีเฟรชซึ่งวัดเป็น Hz และอ้างอิงถึงจำนวนครั้งต่อวินาทีที่จอแสดงผลที่กำหนดสามารถวาดภาพใหม่ได้ วิดีโอมาตรฐาน 50Hz ซึ่งเป็นรูปแบบทั่วไปที่ใช้สำหรับจอภาพ HD ในปัจจุบัน กำลังสร้างภาพใหม่ 50 ครั้งต่อวินาที (หรือ "อัตราเฟรม" 50 เฟรมต่อวินาที สำหรับผู้ที่คุ้นเคยกับคำนี้มากกว่า) ใครก็ตามที่ปรับวิดีโอให้ช้าลงเป็นโหมดเฟรมต่อเฟรมจะรับรู้ความรู้สึกของช่วงเวลาเล็กน้อยที่ผ่านไประหว่างแต่ละเฟรม และสำหรับวิดีโอ 50Hz ช่องว่างนั้นคือ 20 มิลลิวินาทีต่อเฟรม (สำหรับวิดีโอ 60Hz คือ 16.66 มิลลิวินาทีต่อเฟรม และอื่นๆ).

ด้วยระบบติดตามบอลของ KINEXON ข้อมูลดังกล่าวจะมาถึงที่ 500Hz หมายความว่าช่องว่างใดๆ ในตำแหน่งจริงจะมีความยาวน้อยกว่าสองมิลลิวินาที หรือสั้นกว่าความล่าช้ามาตรฐาน 50Hz ถึง 10 เท่า นอกจากนี้ การใช้นาฬิกาหลัก PTPช่วยให้สามารถซิงโครไนซ์ระหว่างข้อมูล KINEXON และ Hawk-Eye ที่แม่นยำถึงหนึ่งในล้านของวินาทีต่อ Evans ทำให้มั่นใจได้ว่าฟีดทั้งสองจะไม่ขัดแย้งกัน

ในการตรวจสอบแต่ละองค์ประกอบของระบบ FIFA ได้ทำการทดสอบทั้งในการตั้งค่าการควบคุมและการใช้งานจริง

สำหรับทั้งเซ็นเซอร์บอล KINEXON และการตั้งค่ากล้องออปติคัลของ Hawk-Eye รูปแบบที่เรียกว่า "การทดสอบความจริงพื้นฐาน" เป็นสิ่งจำเป็นโดยโปรแกรมคุณภาพของ FIFA สำหรับระบบทดสอบประสิทธิภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ (EPTS) วิธีการนี้ใช้ กล้องจับความเคลื่อนไหว Viconคุณภาพสูงอย่างน้อย 36 ตัว รวมกับเครื่องหมายสะท้อนแสงที่ออกแบบมาสำหรับกล้องเหล่านี้ที่วางบนลูกบอลและผู้เล่นทุกคนเพื่อการตรวจจับที่แม่นยำเป็นพิเศษ ขณะที่ผู้เล่นและลูกบอลเคลื่อนไปรอบๆ สนามทดสอบ ทั้งกล้อง Vicon และการตั้งค่า KINEXON/Hawk-Eye จะทำงานพร้อมกัน และนักวิจัยจะเปรียบเทียบผลลัพธ์ทั้งสองเพื่อประเมินความแม่นยำของระบบหลัง การทดสอบนี้เสริมด้วยการใช้เครื่องมืออื่นๆ เช่น เลเซอร์เพื่อตรวจจับเหตุการณ์ต่างๆ เช่น การวิ่งของผู้เล่นด้วยความเร็วสูง