Видеосудейство - Видеогол. История и современность. Технология и Спорт

Во все времена спортивные судьи испытывали необходимость в надёжном инструменте, который позволил бы им принимать абсолютно верное решение, диктуемое правилами соревнований, справедливостью, логикой и игровой ситуаций. Верный глаз, рулетка и секундомер достаточно долгое время были единственными их помощниками. Но прогресс не стоит на месте и на помощь судьям пришёл фотофиниш, просуществовавший достаточно долгое время в качестве единственного сложного технического средства для определения победителя в различных видах спорта. Но фотофиниш нельзя использовать в игровых видах спорта. Да и использование его трудно назвать удобным. Но сама идея использовать для вынесения объективного решения киносъемку была интересна и продуктивна.

Естественно такая ситуация совершенно не устраивала спортивный мир, и так же вполне естественным было использовать средства видеозаписи для разбора спорных моментов. Процесс вынесения судьями решения на основе видеозаписи и все технические аспекты, связанные с ним, получили название - видеосудейство.

Несомненно, с точки зрения использования видеозапись является более удобной формой фиксации движения, чем кино. Нет нужды в обработке плёнки. Да и видеомагнитофоны с момента появления кассетных систем видеозаписи стали более удобны для использования, чем киноаппараты. Логическим шагом в техническом прогрессе систем видеосудейства являлось бы появление системы видеосудейства, которой могли бы управлять сами судьи без помощи инженеров или операторов. Таких систем, которые бы судьи легко и быстро осваивали.

Компания slomo.tv совместив систему многоканальной записи и повторов с аппаратурой получения информации с матч-контроллера и разработав революционный интерфейс видеосудейства создала эталон системы видеосудейства. Который до сих пор является стандартом де факто в отрасли.

Многоканальная видеозапись, запись информации с матч-контроллера, поиск по всем каналам раздельно и одновременно, синхронизация по времени несинхронных камер, расстановка меток, простой и удобный интерфейс управления как у CD плеера. Всё это образует чрезвычайно удобную и очень простую рабочую среду. Судьям привычно легко и удобно работать с такой системой.

В 2007г. компания slomo.tv революционным образом изменила технологию, философию и сам предмет видеосудейства выпустив первую в мире законченную систему видеосудейства с торговой маркой videoReferee^®. Своё первое боевое крещение система прошла на чемпионате мира по хоккею с шайбой, проходившем в Москве, и была использована в качестве системы Videogoal/ Видеогол

Рассмотрим процесс эволюции систем видеосудейства и того, как инновации slomo.tv в корне изменили технологию принятия судейских решений в спорных моментах в командных видах спорта.

Фотофиниш

Первым решением для видеосудейства можно назвать систему фотофиниша, которая впервые была использована на скачках. Цена ошибки на бегах в буквальном смысле очень высока. В дальнейшем фотофиниш стал применяться для определения победителя в спортивных состязаниях для фиксации порядка пересечения финишной черты участниками соревнований. Съёмка осуществлялась с применением плёночных киноаппаратов, которые позволяют снимать с высокой скоростью записи. Для этого в плёночном фотофинише используют непрерывную протяжку плёнки. Щелевой затвор позволял фиксировать растянутое в пространстве изображение, по которому определялся победитель.

В современных системах фотофиниша тоже используется принцип щелевой съёмки, при которой фиксируется только линия шириной в один пиксель, а получаемый в итоге кадр "собирается" из этих полосок. ПЗС-матрицы специальных цифровых камер, в отличие от обычных, для съёмки используют лишь один вертикальный ряд пикселей. В то же время скорость получения изображения может достигать до 10 000 линий в секунду, хотя наиболее распространёнными являются системы, сканирующие до 2000 линий в секунду. Получаемые данные передаются на компьютер, где при помощи специализированного программного обеспечения линии "склеиваются" в одно непрерывное изображение финишной линии на протяжении времени активного захвата. Оператор или судья фотофиниша расшифровывают полученное изображение, определяя порядок прихода участников. Важной особенностью здесь является рабочая высота матрицы, которая обуславливает протяжённость финишной линии, охватываемой камерой фотофиниша. При особо широких финишных линиях (например, в гребле и ряде других видов спорта) нужны максимальные значения ширины захвата. Если же ширины захвата имеющихся систем не хватает — то приходится использовать несколько камер для каждого из участков финишной линии.

Хоккей - системы Видеогол

Общеизвестно, что любая инновационная технология может быть поставлена туда, где есть спрос и есть деньги. Видеосудейство не стало исключением из этого правила. Следующий этап эволюции технических систем разбора игровых моментов был связан с появлением больших бюджетов в различных видах спорта и, как следствие, цена судейской ошибки в них стала очень высокой. Первым видом спорта, в котором совпали деньги и спрос стал хоккей.

В хоккее до введения видеосудейства большое количество нареканий вызывали спорные ситуации взятия ворот.

Возможность внедрения видеосистемы определения взятия ворот была предопределена и обусловлена следующими факторами:

высокая скорость полёта шайбы. В высших хоккейных лигах ординарная скорость бросков по воротам выполненных "щелчком" составляет 130-150 км/ч. Неофициальный рекорд 177 км/ч;
невозможность нахождения судьи прямо в воротах;
наличие больших бюджетов в Международной и национальных федерациях хоккея.

Так же свою роль сыграло то, что телевизионные трансляции хоккея всегда проводятся с использованием большого числа телевизионных камер и систем замедленных повторов. Которые и послужили идейным прототипов первых систем видеосудейства.

Так как на начальном этапе основной задачей видеосудейства считалось решение спорных ситуаций при взятии ворот, то система получила название "видеогол".

Для того, чтобы решения с использование видеозаписи получили официальный статус необходимо было внести в соответствующие регламенты изменения, которые регулировали бы:

процедуру видеосудейства, то есть, определение ситуаций, в которых необходимо пользоваться системой;
процедура разбора спорной ситуации;
минимальный набор оборудования, который всё это обеспечивает.

Первые системы видеосудейства для хоккея работали с четырьмя камерами, видео с которых использовалось при разборе взятие ворот. Для записи использовались четыре видеорекордера или ставилась дорогая система видеоповторов и видеомикшер. В спорной ситуации судья управлял видеоинженером, который управлял системой и осуществлял выбор нужной камеры, поиск нужного момента, покадровый анализ. Всё это было жутко неудобно и сжирало много времени на поиск нужного фрагмента. Такие системы были далеки от совершенства.

Прорыв

В 2007 году в Москве проходил чемпионате мира по хоккею. По регламенту Международной федерации хоккея (IIHF) за видеосудейство отвечает вещательная компания, осуществляющая съёмку и показ матча. В качестве резервного решения на матчах должна была быть задействована четырехканальная система видеоповторов Fulcrum компании slomo.tv.

В процессе установки системы на арену разработчики компании slomo.tv в тесном сотрудничестве с Владимиром Мироновым, главным инженером ледовых арен в Крылатском и на Ходынском поле, выработали концепцию современной системы видеосудейства в хоккее. В кратчайшие сроки было создано программное обеспечение реализующее данную концепцию.

В процессе проведения чемпионата самими судьями была доказана верность принятых решений. Оказалось, что судьям было проще использовать резервную систему slomo.tv, которая в автономном режиме позволяла получить полную картину происходящего на льду, чем просить каждый раз, объясняя видеоинженеру ПТС, что и как именно надо показать в текущем спорном моменте.

Инженерный интерфейс системы videoReferee® Видеогол

Основные принципы системы видеосудейства slomo.tv

Всегда вместе с видеосигналами с камер в обязательном порядке должна вестись запись информации с матчконтроллера. Эта информация должна отображаться при просмотре видео. Это очень важно потому, что в соответствии с правилами гол засчитывается, если он забит до момента остановки времени. Это же обуславливает обязательную полную синхронизацию прихода видеокадров с камер с приходом информации с матч-контроллера (устройства, которое отвечает за счёт и отсчёт времени на аренах (scoreboard) - подробнее смотрите в нашей статье по матч-контроллерам);
Все записываемые видеодорожки должны быть синхронизированы в каждый момент времени, даже при наличии несинхронных камер. Это необходимо для того, чтобы при просмотре записанного видео с разных камер можно было сразу перейти на нужный кадр;
Возможность просмотра живого видео во время матча. И возможность просмотра живого видео с нескольких камер одновременно;
Возможность получить полную игровую информацию по матчу — текущий счёт, период, прошедшее и оставшееся время до конца периода;
Возможность ведения поиска нужного фрагмента по одному или по нескольким каналам одновременно;
Наличие простого и доступного интерфейса, который можно быстро освоить даже неспециалисту;
Необходимость экспорта видеоотчета в DVD для возможности предъявления претензий к судейству.

Новый продукт получил название videoReferee^®, ставшее в настоящее время нарицательным для подобного оборудования.

С самого начала в videoReferee^® присутствует поддержка двух судейских мест (включающих видеомонитор и пульт управления). Оборудование судейского места может быть установлено на значительном расстоянии от сервера (на настоящий момент существуют инсталляции с 3 км удалением). Оно позволяет судье детально рассматривать все спорные моменты, ставить метки и наблюдать за ходом происходящего на поле в реальном времени с четырёх камер одновременно. На момент 2007 года все возможности полностью удовлетворяли всем требованиям регламента IIHF (International Ice Hockey Federation) / NHL (National Hockey League).

Именно поэтому 2007 год можно считать моментом рождения современных систем видеосудейства. В этот момент были созданы устройство, интерфейс, разработан алгоритм и заложена возможность формирования DVD-отчёта.

Шесть каналов записи

Следующая идея разработчиков slomo.tv состояла в том, чтобы использовать не четыре (как было регламентировано IIHF), а шесть каналов записи. Кроме того, при разборе фрагментов хоккейных матчей, пришло понимание того, что для разбора сложных моментов обязательно нужна вворотная камера, которая фиксировала бы всё, что происходит на линии ворот непосредственно из самих ворот.

До этого в хоккее для определения момента взятия ворот использовали две камеры - одна расположенная над воротами снимала сверху (с высоты 10-20 метров), другая из-за заднего борта площадки. Такое расположение камер системы не всегда могло дать чёткое представление о том, пересекла ли шайба линию ворот. Slomo.tv предложили ставить специализорованную радиокамеру непосредственно в ворота и использовать шесть каналов записи в системах видеосудейства. В дальнейшем такой состав оборудования системы videogoal был зафиксирован в секции Видеогол технического регламента КХЛ

Таким образом, в 2008 году была сформирована классическая система видеосудейства videoReferee^®−6 SDI, которая доказала необходимость применения в видеосудействе на хоккее шести камер (по три на каждые ворота), синхронной записи всех каналов, синхронизации с контроллером времени и выдачу DVD-отчёта. Чуть позже была введена функция масштабирования изображения для более точного визуального контроля.

Панорамная камера

Прислушавшись к пожеланиям судей, которые хотели отслеживать не только моменты взятия ворот и события предшествующие этому (проброс, вне игры, нарушение правил), slomo.tv в тесном контакте с КХЛ (Континентальная хоккейная лига) ввели режим панорамной съёмки игровой площадки. Оказалось, что при записи панорамной камеры в стандартном разрешении шайбы попросту не будет видно — при разрешении 720 пикселей по длинной стороне при длине всей площадки 60 м на 8 см (длина шайбы) приходится один пиксель изображения. Следовательно панорамную камеру необходимо писать в HD разрешении. Для этого в videoReferee^® был добавлен дополнительно видеовход HD-SDI для подключения панорамной видеокамеры FullHD, что позволило гарантированно отслеживать шайбу. Кстати именно такой состав каналов записи сейчас прописан в регламенте в ВХЛ.

Как уже писалось выше скорость полёта шайбы при ударах щелчком доходит до 40-45 м/с. При такой скорости и съёмке с частотой 25 кадров секунду, при выдержке на весь кадр шайба выглядит "колбасой". При малой выдержке шайба фиксируется в месте момента срабатывания затвора, то есть, можно увидеть только какое-то одно положение шайбы, и в таком случае момент пересечения линии ворот может потеряться. В результате невозможно отследить, в какой именно момент времени шайба вошла в ворота — до остановки секундомера или после. А в некоторых случаях даже нельзя отследить побывала ли она в воротах вообще. Тщательно проанализировав ситуацию разработчики slomo.tv сочли необходимым ввести функцию поиска по полям кадра, что позволило в два раза увеличить количество фаз. Специальный DSP-алгоритм обработки видео позволяет выделять движение — позицию шайбы при высоких скоростях её движения. Кроме того, рекомендовано вести съёмку при большой выдержке, чтобы можно было визуально отследить момент пересечения линии ворот, а не дискретное положение шайбы в одной точке.

Вещательное качество и интеграция с оборудованием телевизионных трансляций

Хоккейные арбитры всегда судят честно. Это факт. Да арбитр может что-то не увидеть или увидеть часть события. Арбитр может устать. Да. Именно так. Судья тоже человек и безумные эмоциональные нагрузки вкупе с огромными физическими нагрузками (судья в отличии от игроков не отдыхает на скамейке) могут привести к "замыливанию" взгляда. Но всё перечисленное это внешние обстоятельства. В априори хоккейные арбитры судят честно. И именно поэтому они больше всех заинтересованы в том, чтобы спорные моменты разрешались справедливо.

Высокое качество изображения поможет добиться этого. Понятно, что при съёмке с разрешением 1920х1080 судья получает возможность более детального анализа ситуации. Другим аспектом высокого качества видео с судейских камер является возможность включать "картинку" с судейских камер в трансляцию. Это позволяет режиссёру трансляции "нагнетать саспенс" в трансляции. Например, картинка с камеры над воротами даёт возможность быстро разобрать игровой момент у ворот с помощью телестратора. Так же режиссёр трансляции может включить в трансляцию параллельный с судьями разбор спорного момента используя те же камеры, что и судьи. Всё это, а так же разбор экспертами в перерыве матча информации, полученной с судейских камер, обеспечивает дополнительные стимулы для удержания телезрителя у экрана.

Использование дополнительных шести и более камер, две из которых установлены в воротах, а две над воротами под самой крышей арены позволяют режиссёру внести в трансляцию разнообразие и показать игру под другим углом. Кроме всего прочего это ещё и отличная возможность сэкономить на дополнительном оборудовании. Бригада ПТС может показывать повторы не только со своих камер, но и с камер видеосудейства, которые обеспечивают нестандартные ракурсы и позволяют телезрителю стать участником разрешения спорных ситуаций.

В результате дальнейших усовершенствований все судейские системы slomo.tv стали поддерживать работу с Full HD видео. А судейские камеры, производимые slomo.tv помимо того, что стали работать в разрешении Full HD, но и получили профессиональные возможности по удалённой настройке параметров камеры. Дистанционного управления различными параметрами изображения по Ethernet, такими как управление масштабированием, фокусом, диафрагмой, выдержкой, а также чувствительностью, балансом белого и цветовым балансом камеры осуществляется напрямую из серверов videoReferee^®. Так же существует отдельное фирменное standalone ПО slomo.tv. Благодаря этому камера может быть включена в полноценный телевизионный тракт. Подобные возможности имеют только профессиональные телевизионные камеры, стоимость, которых значительно превышает стоимость камер vR-Cam slomo.tv.

Ещё одним аспектом конвергенции телевидения и видеосудейства является возможность использования записанного в сервер видеосудейства видео в повторах телевизионной трансляции. И здесь компания slomo.tv предложила удобное и экономичное решение - опцию Direct Connect. Данная опция это программное обеспечение, инсталлированное на сервер судейства и повторную систему slomo.tv, используемую в трансляции, соединённые через стандартную 1 GbE сеть. Она позволяет использовать серверам повторов судейское видео записанное в сервер судейства, как своё собственное, записанное на дисковую систему повторного сервера. Такое решение позволяет значительно экономить при трансляциях. Нет необходимости устанавливать дополнительные дублирующие судейские камеры, тянуть к ним кабели и питание, устанавливать серверы с дополнительными каналами записи. Всё решается одной простой опцией и одним сетевым (CAT5) кабелем.

11 каналов записи

Бывают ситуации, когда информации с 6 камер контроля ворот и панорамной камеры недостаточно для принятия правильного решения в спорной ситуации. Например гол забивается высоко поднятой клюшкой и этот момент не зафиксирован ни одной из камер контроля площади ворот (вворотная панорамная камера может быть заслонена в этот момент). Для того, чтобы данные ситуации решались так же уверенно, как и стандартные для видеогола ситуации, slomo.tv увеличило количество каналов записываемых сервером судейства до 11. Параллельно с увеличением числа записываемых каналов компания slomo.tv предложила расположить дополнительные четыре камеры контроля игровой ситуации по бокам площадки, чтобы максимально расширить обзор и контролируемую зону для арбитров.

В 2010г. компания slomo.tv разработала 11-канальную систему видеосудейства, которая получила название videoReferee^®-IIM2. На настоящий момент несмотря на то, что система выпущена более 3х лет назад это судейское решение является одним из самых мощных из существующих на рынке решений для видеосудейства и проигрывает только своему же более юному родственнику videoReferee^®-3G.

videoReferee^®-IIM2 работает с 11-ю камерами HD и SD (в любой их комбинации) и позволяет судьям решать задачи любой сложности. До сих пор ни у одного конкурента нет решения такого высокого уровня.

Первая поставка этой системы была осуществлена в 2011 году на арену "Мегаспорт" г. Ханты-Мансийска для видеосудейства матчей команды Югра.

videoReferee^®-IIM2 предназначен для постоянной записи 11 каналов видео с профессиональным качеством (MJPEG 150 Мбит) синхронно с записью канала официальной информации, поступающей с матч-контроллера. Одновременно возможны запись, поиск и воспроизведение. Система создаёт метки событий автоматически, используя интеллектуальные алгоритмы контроля игровой информации или в ручном режиме. Имеется механизм навигации по меткам и режимы контроля в реальном времени одной или любого набора 4х из 11-и камер, которые позволяют оператору непрерывно контролировать игру. Существует специальный режим увеличения части кадра. Система позволяет делать видеоотчёт как в SD разрешении на стандартный DVD, так и в файлы MPEG Long GOP с разрешением Full HD.

В качестве дисплея на судейском месте используется стандартный компьютерный монитор с разрешением Full HD. Система комплектуется специальными судейскими пультами (одним или двумя в зависимости от количества судейских мест).

Настройка системы осуществляется через интерфейс инженерной панели, который использует системный монитор установленный, как правило, рядом с сервером видеосудейства. Для получения и записи судейской информации необходима интеграция с матч-контроллерами. На настоящий момент поддерживаются все основные типы матч-контроллеров, существующих в мире. (Nautronic, Westerstrand, Megalux, Omega и пр.). Особенностью системы является полуавтоматическое создание отчёта матча по заранее созданным меткам. DVD-диск или HD файл включает в себя выбранные моменты и официальную игровую информацию, относящуюся к ним (время, счёт, период).

Собственно все изменения в системе видеосудейства являются примером взаимовыгодного сотрудничества хоккейных лиг (КХЛ/ВХЛ), судей и производителя оборудования видеогол (slomo.tv). После накопления совместного опыта формировались новые требования к системе Videogoal, которые оформлялись в виде специальной секции Видеогол в Технических регламентах КХЛ/ВХЛ/МХЛ.

Продолжение следует