Основой системы видеопомощи арбитрам являются видеокамеры. На первых этапах внедрения видеосудейства в систему заводились все камеры от телевещателя, что казалось самым простым и разумным решением. Такая организация работы вполне жизнеспособна, поскольку камеры телевещателя отдают качественное изображение и, как правило, работают синхронно: выдают одинаковое количество кадров за одинаковый промежуток времени, их затворы срабатывают одинаково. Недостатки использования камер телевещателя стали очевидными достаточно быстро. Во-первых, этими камерами управляют операторы, а это значит, что момент, требующий разбора, может не попасть в объектив камеры. Во-вторых, задача телевещателя заключается в том, чтобы зрелищно показать спортивное событие. Может оказаться, что система записывает много камер, в том числе и зрителей, но необходимое для решения спорного момента видео найти просто невозможно. Не стоит также забывать, что телевещатель присутствует далеко не на всех соревнованиях.
Исходя из этих факторов, напрашивается единственное и наиболее правильное решение – системы видеосудейства должны использовать свои собственные выделенные камеры. Это позволяет расположить камеры в специально определённых местах, обеспечивающих наиболее полный обзор игровой площадки, нацелить их на нужную зону или объект, выставить правильный угол обзора. В таком случае не возникает проблемы, когда какой-то момент не попадает в объектив камеры. Благодаря оптимальному расположению камер, возможно минимизировать количество каналов записи сервера.
При использовании выделенных камер, приобретение их становится дополнительной статьёй расходов, поэтому одно из требований к камерам - доступная цена. По этому параметру выбор обычно останавливается на камерах, которые дают SDI видео или IP камерах.
Почему IP камеры не подходят для видеосудейства?
Основным преимуществом IP камер является их дешевизна и большой выбор. Для их подключения используется стандартная витая пара, недорогая и доступная практически везде. Однако сегодня IP камеры достаточно редко используется в видеосудействе по очень простой причине: данные камеры не являются синхронными (то есть за одинаковый промежуток времени каждая камера формирует количество кадров, отличное от другой), а передача видео через IP делает задачу синхронизации видеопотоков трудно реализуемой. Фактически на настоящий момент ни один из производителей систем судейства не решил проблему синхронизации кадров с IP камер. Это делает их непригодными для разбора спорных моментов, связанных с таймингами или требующих определения положения объектов в определённый момент времени. Что это означает? Рассмотрим правило 24 секунд и определение валидности атаки в баскетболе. Если бросок произошел до окончания времени атаки, он засчитывается. А что делать, если бросок произошёл в последнюю секунду? С IP камерой невозможно точно определить время броска и точку во времени. Это может привести к неправильному решению. Ситуация не изменится, даже если одна камера будет снимать табло, поскольку камеры остаются несинхронными и несинхфазными. Проблемы возникнут и при определении положения "вне игры" в футболе, поскольку невозможно совместить кадры и определить положение объектов. Еще один существенный недостаток IP камер является следствием их достоинства. Камера отдаёт компрессированный (как правило одним из самых распространённых IP кодеков - MPEG 2, H.264, H.265) видеопоток с низким битрейтом. С одной стороны, это позволяет записать на дисковый массив системы видеосудейства больше информации, но с другой стороны, с этим потоком очень трудно обеспечить покадровый поиск, особенно в параллельном синхронном режиме, когда нужно искать по нескольким камерам одновременно. Фактически один из основных режимов работы систем видеосудейства – Синхронный Мультиэкран – становится недоступным. На сегодняшний день нет инструмента, который бы позволял обеспечить весь необходимый функционал судейских систем при использовании IP камер.
Нет сомнений, что это временные проблемы и они будет решены в ближайшем будущем, но на данный момент это решающие факторы.
Основные требования к камерам
Для систем видеосудейства наиболее приемлемыми в настоящий момент являются камеры, отдающие не компрессированный видеосигнал в реальном времени, поэтому в большинстве систем видеосудейства сейчас используется камеры с выходом SDI.
Какие моменты нужно учитывать при выборе SDI камеры? Во-первых, камера должна обеспечивать возможность оперативной настройки Zoom и фокуса для обеспечения нужного угла обзора. Дешёвые камеры без встроенного Zoom объектива подразумевают использование отдельного объектива, который подбирается в зависимости от арены и вида спорта. Это позволяет сэкономить, но не может предоставить все возможности встроенного Zoom объектива. Также затруднено использование камер с внешними объективами в мобильных видеосудейских комплексах, поскольку размеры и геометрия площадок могут отличаться.
Если камера без управляемого объектива, установленная в труднодоступном месте, например, под крышей арены (надворотная камера), теряет фокус, то во время матча настроить её практически невозможно. Доступ в такие места ограничен или вообще запрещён. Это объясняет необходимость использование встроенного Zoom объектива с дистанционным управлением.
Зачастую в закрытых помещениях и на аренах ограниченный световой поток. По этой причине камеры должны иметь достаточную чувствительность, чтобы чисто работать с выдержками 1/100, 1/200, 1/500 и обходиться без алгоритма динамического шумоподавления, который может вызывать визуальные ошибки.
Возможность управления не только объективом, но и настройками камеры, например, цветокоррекцией являются дополнительными преимуществами, поскольку изображение судейских камер иногда включают в ТВ трансляцию.
Питание и управление камерами
Как организовать управление камерами? На сегодняшний день оптимальным является управление камерами через Ethernet. Это требует стандартных, недорогих и распространённых разъёмов и кабелей. Кроме того, можно использовать существующую инфраструктуру объекта. Ethernet имеет множество преимуществ над специализированными интерфейсами передачи данных (RS-422, RS-232, и тд.).
Для управления камерами наиболее удобным является использование программного обеспечения сервера, поскольку это не требует дополнительного оборудования, оператор может оперативно настроить камеру, и в отличии от внешних пультов его нельзя потерять.
Этот же Ethernet кабель может использоваться для питания камеры по технологии Power over Ethernet (PoE). Это позволяет не только избежать прокладки дополнительных кабелей, но и востребовано для мобильных систем VAR, поскольку рядом с камерой может не оказаться стандартного источника питания. Наличие альтернативного варианта питания, например, от Power Bank, также является преимуществом.
Если камеры при этом имеют возможность работать в синхронном режиме, они позволяют обеспечить максимальную точность работы и идеально подходят для систем видеосудейства.
Специфика зависит от вида спорта
Для некоторых видов спорта к камерам предъявляются дополнительные требования. Так при работе с водными видами спорта камеры должны иметь возможность установки поляризационного фильтра. Иначе блики от воды существенно усложнят судейство. То же самое применимо и к хоккею.
Преимущества и недостатки использования PTZ камер
PTZ камеры имеют управляемый объектив и часто являются влагонепроницаемыми. Однако их недостатки вытекают из их достоинств. Для этих камер доступна лёгкая и быстрая настройка панорамирования, наклона и zoom. Однако в отличии от стационарных камер, эти настройки можно случайно сбить (не будем исключать человеческий фактор).
Несмотря на более высокую цену, чем у камер без возможности PT, PTZ камеры подходят для видеосудейства (например, камера Panasonic AW-HE42).
Использование SSM камер
Всё, что мы упоминали ранее, касается камер, которые работают в режимах до 50i и 50p. Интересным решением является использование SSM камер, то есть камер, которые дают в несколько раз большую частоту кадров. С одной стороны, это позволяет судьям лучше рассмотреть момент. Однако тут есть свои ограничения и "подводные" камни, которые также связаны с определением положения объектов в определённый момент времени. Во-первых, требуется более мощный сервер с большим количеством каналов записи, мощностью процессора, объёмами памяти и дисковой подсистемы. Во-вторых, для передачи 2X требуется 2 SDI сигнала, либо использование специализированных интерфейсов, например, HDMI™ 2.0, который не передаётся на длинные расстояния и не является индустриальным решением.
Разумной является идея использования SSM камер в определённых зонах площадки, например, на "синих линиях" в хоккее для разбора позиции "вне игры". Но следует понимать, что для разбора ситуаций, в которых ключевую роль играет положение объектов в определённый момент времени, нужно использовать только синхронные между собой SSM камеры, без использования камер со стандартной скоростью съёмки. Рассмотрим разбор ситуации офсайда в футболе. Пока обычная камера формирует один кадр, SSM камера создаёт два. На обычной камере будет виден момент подачи; на первом кадре SSM камеры будет отрицательный результат (нет офсайда), а на втором кадре положительный (игрок в офсайде). Какому из кадров мы должны верить? У судьи не должно быть проблемы выбора, все должно быть точно.
Специально для подобных ситуаций нужен продуманный комплект синхронных SSM камер.
В качестве примера камер, специально созданных для работы в системах видеопомощи, можно рассмотреть камеры компании slomo.tv серии mini-II-vR-Cam: Облачный Genlock, встроенный 10x/3х Zoom объектив, питание PoE или microUSB, управления Zoom, Focus, IRIS, Exposition, Color Correction через Ethernet.
