تکنولوژی خط دروازه چیست و چگونه کار می‌کند؟

آیا گل فرانک لمپارد به آلمان را در مرحله حذفی جام جهانی 2010 به یاد دارید؟ همان گلی که توسط داور مردود اعلام شد و میلیون ها هوادار انگلیسی را به شدت خشمگین کرد. این اتفاق اولین بار نبود که برای یک تیم رخ می داد و با اینکه در آن بازی آلمان از اشتباه داوری نفع برد، اما ممکن است روزی هم گل سالم آلمان ها توسط یک داور دیگر مردود اعلام شود و این بار نوبت هواداران این تیم باشد که خشمگین و آشفته شوند.

در بازی فوتبال همواره لحظاتی وجود داشته که داور در کسری از ثانیه باید تصمیماتی حیاتی را اتخاذ کرده و به عنوان مثال در لحظات آخر بازی با اعلام پنالتی تیمی را در آستانه گل زدن قرار دهد و یا توپی را که از پشت خط دروازه توسط مدافع به بیرون کشیده شده، بتواند گل اعلام کند. در چنین موقعیت هایی همواره اشتباهات داوری وجود داشته است و تا به امروز تکیه کلام بسیاری از کارشناسان و اهالی فوتبال این بوده که اشتباهات داوری نیز جزوی از فوتبال است!

اما برخی هواداران متعصب و دو آتشه ممکن است به همین راحتی نتوانند از کنار این اشتباهات عبور کنند و چنین تصیماتی از سوی دارو برای آنان حکم مرگ و زندگی را دارد. از سوی دیگر به داوران هم نمی توان ایرادی زیادی گرفت و تاحدودی باید به آن ها هم حق داد. زیرا کسانی که اغلب در مورد گل شدن یک توپ اظهار نظر کرده و داور را به باد انتقاد می گیرند، بر روی مبل خانه خود راحت جلوی تلویزیون نشسته اند و از روی مشاهده صحنه آهسته اتفاق رخ داده، گل شدن توپ را تشخیص می دهند، در صورتی که داور باید در کسری از ثانیه و بدون اینکه امکان مشاهده دوباره اتفاق را داشته باشد، در مورد گل شدن یا نشدن آن قضاوت کند.

اینجاست که تکنولوژی وارد عمل شده و با اینکه مخالفان زیادی نیز دارد، اما تلاش می کند تا داورها را در اتخاذ عادلانه ترین تصمیم یاری کند. در مورد خاصی که در بالا هم به آن اشاره کردیم، یعنی تشخیص اینکه توپ از خط دروازه عبور کرده یا نه، فناوری موسوم به خط دروازه (Goal-Line Technology یا به اختصار GLT) چند سالی است که مطرح شده و در برخی تورنمنت ها و لیگ ها نیز به کار گرفته شده که آخرین مورد آن هم جام جهانی 2018 روسیه است.

بهتر است دانید که تکنولوژی خط دروازه نام یک فناوری مستقل و واحد نیست بلکه به مجموعه ای از فناوری ها و راهکارها اشاره دارد که توانایی تشخیص عبور توپ از خط دروازه را با دقت بالا مهیا می کنند. انواع مختلف این فناوری بر عامل های مختلفی متکی بوده و پیش نیازهای متفاوتی دارند. به عنوان مثال هزینه دستگاه های مورد استفاده در هر یک از آن ها با دیگری متفاوت بوده و یا زمانی که برای آنالیز حرکات و تصمیم گیری لازم است با یکدیگر فرق خواهد داشت. اما در مجموع می توان گفت تمامی این فناوری ها یا بر اساس ردیابی حرکات توپ با استفاده دوربین کار می کنند و یا عبور یا عدم عبور توپ از خط دروازه را به کمک بررسی تغییرات در میدان مغناطیسی تشخیص می دهند.

در این مطلب قصد داریم به معرفی و بررسی فناوری های مختلفی که برای تشخیص عبور توپ از خط دروازه استفاده می شوند و در اصطلاح به همه آن ها تکنولوژی خط دروازه گفته می شود، بپردازیم. در ادامه با دیجی رو همراه باشید.

فناوری های مبتنی بر دوربین های ردیاب حرکت

Hawk Eye (چشم شاهین)

تکنولوژی Hawk Eye پرکاربردترین و متداول ترین فناوری در بین تمامی انواع فناوری های خط دروازه است. در این تکنولوژی از چهارده دوربین بسیار پیشرفته که در اطراف ورزشگاه جاسازی شده اند برای بررسی حرکات انجام گرفته درون دروازه ها کمک گرفته می شود. در واقع هفت دوربین به طور مداوم بر روی یکی از دروازه ها فوکوس و تمرکز دارند و هفت دوربین دیگر نیز همین کار را برای دروازه دیگر انجام می دهند.

البته باید گفت این تکنولوژی چیز جدیدی نیست و پیش از این در ورزش های دیگری غیر از فوتبال نیز مورد استفاده قرار گرفته است که از جمله این ورزش ها می توان به کریکت، تنیس و اسنوکر اشاره کرد. دوربین های ردیاب حرکت سرعت بسیار بالایی داشته و قادر هستند تا به کمک تکنیک مثلثی سازی، مکان توپ را درون دروازه و نسبت به خط دروازه، با دقت بسیار زیادی مشخص کنند.

مثلثی سازی یک تکنیک هندسی است که با استفاده از آن می توان موقعیت مکانی یک نقطه و یا فاصله آن نسبت به نقطه ای دیگر را با استفاده از دو نقطه دیگر که مکان مشخصی دارند، مشخص کرد. همان طور که از نام این تکنیک هم می توان متوجه شد، در این روش با ایجاد یک مثلث فرضی بین سه نقطه مذکور و با استفاده از زوایای بین نقاط، می توان مکان نقطه سوم و مجهول را با دقت بالایی مشخص کرد. در فناوری Hawk Eye پس از این که مکان توپ با استفاده از تکنیک مثلثی سازی مشخص شد، یک تصویر سه بعدی از موقعیت توپ نسبت به خط دروزاه ایجاد می شود تا به صورت بصری نیز بتوان آن را مشاهده کرد.

این فناوری حتی در زمان هایی که بازیکنان جلوی دید برخی از دوربین ها را بگیرد هم کاملاً کارا بوده و به درستی و با دقت بالا عمل خواهد کرد. علت این مسئله هم این است که در هر لحظه تنها به سه عدد از آن ها برای استفاده از تکنیک مثلثی سازی و ساخت تصویر سه بعدی توپ در داخل دروازه، نیاز خواهد بود. بنابراین حتی وقتی که بازیکنان جلوی دید برخی از دوربین ها را می گیرند، دیگر دوربین ها می توانند وارد عمل شده و موقعیت توپ را تشخیص دهند.

سیستم نرم افزاری به کار گرفته شده در این تکنولوژی قادر است تا در تک تک فریم های بازی، توپ فوتبال را از روی پیکسل های متناظر آن شناسایی کرده و بدین ترتیب هیچ وقت توپ از دید دوربین ها مخفی نخواهد شد. برای اینکه به فوق العاده بودن کار این دوربین ها در تشخیص لحظه ای توپ پی ببرید، بد نیست بدانید که سرعت توپی که توسط بازیکنان شوت می شود، حتی به 120 کیلومتر بر ساعت هم می رسد!

وقتی تمام توپ از خط دروزاه عبور کند، یک سیگنال رمزنگاری شده به ساعت و یا هدفون داور ارسال می شود و در کسری از ثانیه او را از گل شدن توپ مطلع می کند. در اینجا باید بار دیگر تأکید کنیم که در بازی فوتبال برای گل شدن یک توپ باید تمام توپ از خط دروازه عبور کند.

دوربین های Hawk Eye این اجازه را هم دارند که در صورت نبود مانع در برابر توپ، مسیر حرکت آن را ارزیابی و تشخیص دهند. به عنوان مثال در ورزش کریکت، این دوربین ها می توانند تعیین کنند که اگر توپ به بازیکن ضربه زننده برخورد نکند، آیا به استامپ برخورد خواهد کرد یا نه.

سیستم Hawk Eye در ورزش فوتبال برای اولین بار در فصل 2013 – 2014 لیگ برتر انگلیس به کار گرفته شد و پس از آن دیگر لیگ های معتبر اروپایی مانند بوندسلیگا، لالیگا و سری آ هم به استفاده از این فناوری روی آوردند.

Goal Control 4-D

همانند سیستم Hawk Eye در فناوری Goal Control 4-D هم از چهارده دوربین پرسرعت استفاده می شود که در اطراف ورزشگاه تعبیه شده و بر روی دورازه ها تمرکز کرده اند؛ هفت دوربین بر روی هر یک از دروازه ها. این دوربین ها قادرند موقعیت دقیق توپ را در هر لحظه مشخص کرده و هرگونه ابهامی در رابطه با عبور توپ از خط دروازه را از بین ببرند.

یکی از بزرگترین معایب این روش، هزینه بالای قطعات و پیاده سازی آن است. با اینکه در جام جهانی 2014 برزیل از این روش برای تکنولوژی خط دروازه استفاده شد اما لیگ های معتبر دنیا استفاده از آن را به خاطر هزینه های بالایی که دارد، کنار گذاشتند.

یکی دیگر از روش هایی که برای تشخیص ورود توپ به دروازه استفاده می شود و البته کمتر مورد استفاده قرار گرفته است، Goalminder است. در این روش به جای اینکه دوربین ها را در اطراف ورزشگاه تعبیه کنند، آن ها را درون دروازه ها مستقر می کنند. البته همان طور که اشاره کردیم از این روش استفاده چندانی نمی شود و به همین علت قصد نداریم به جزئیات آن بپردازیم.

بررسی تغییرات میدان مغناطیسی

سیستم Cairos GLT

این فناوری توسط یکی از غول های تکنولوژی آلمانی به نام Cairos Technologies AG توسعه داده شده و البته شرکت آدیداس هم در آن همکاری داشته است. فناوری Cairos GLT از میدان مغناطیسی برای ردیابی توپ و تشخیص موقعیت مکانی آن استفاده می کند که البته در این روش باید در داخل توپ ها هم یک سنسور الکترونیکی تعبیه شده باشد. در این فناوری یک سیم بسیار باریک حامل جریان الکتریکی دور محوطه جریمه و پشت خط دروازه مدفون شده است تا با ایجاد یک صفحه مختصاتی برای تعیین موقعیت توپ، ایجاد شود. آدیداس برای استفاده از این فناوری، یک توپ ویژه طراحی کرده که نه تنها یک سنسور ویژه درون خود دارد، بلکه در برابر ضربات شدید وارده هم مقاومت زیادی از خود نشان می دهد.

وقتی توپ وارد محوطه جریمه می شود، باعث ایجاد تغییراتی در میدان مغناطیسی یکپارچه این ناحیه شده و تغییرات ایجاد شده نیز از طریق صفحه مختصاتی به کامپیوتر منتقل شده و عبور توپ از خط دروازه تشخیص داده می شود. اگر توپ از خط دروازه عبور کرده باشد، به سرعت پیامی به ساعت داور ارسال شده و او را از گل شدن توپ مطلع می کند. البته باید اشاره کنیم که هنوز شک و شبهه هایی در مورد دقت و سرعت عملکرد این روش وجود دارد.

GoalRef

این فناوری نیز از یک مدار الکترونیکی غیر فعال تعبیه شده در داخل توپ استفاده می شود. بین چارچوب دروازه هم یک میدان مغناطیسی با فرکانس ضعیف وجود دارد که وقتی توپ از آن عبور می کند، این میدان مغناطیسی را برانگیخته کرده و در نتیجه عبور توپ از خط دروازه مشخص خواهد شد. مدار الکترونیکی داخل توپ از سه سیم پیچ مسی تشکیل شده که بین تیوب و روکش توپ تعبیه شده است.

آنتنی که میدان مغناطیسی را ایجاد می کند بر روی یک خط عرضی در پشت دروازه و به موازات خط دروازه قرار گرفته است. در اینجا نیز به محض اینکه توپ از خط دروازه عبور کند، آنتن می تواند تغییرات ایجاد شده در میدان مغناطیسی را تشخیص داده و عبور یا عدم عبور توپ از خط را تشخیص دهد. در نهایت اگر توپ از خط عبور کرده باشد، در کسری از ثانیه یک پیام به ساعت داور ارسال شده و گل شدن توپ را به وی اطلاع می دهد. فناوری GoalRef برای اولین بار در مسابقات جام باشگاه های جهان در سال 2012 استفاده شد.

با وجود کمکی که فناوری خط دروازه می تواند به داور داشته باشد، هنوز هم افرادی هستند که دید خوبی نسبت به این نوع فناوری ها ندارند و نسبت به کارایی آن به دیده شک و تردید نگاه می کنند. البته برخی اشتباهات و اتفاقات بحث برانگیز هم در به وجود آمدن این شک و تردیدها بی تأثیر نبوده است. به عنوان مثال در بازی بین تیم های فرانسه و هندوراس در جام حجهانی 2014 برزیل، توپی که به صورت کامل از خط دروازه عبور نکرده بود، گل تشخیص داده شد و موجب اعتراض مربی ها و کراشناسان به استفاده از فناوری خط دروازه شد.

به تازگی در تعدادی از لیگ های اروپایی و همچنین جام جهانی 2018 روسیه در حال برگزاری است، یک گام دیگر نیز برای استفاده از فناوری های رایانه ای در مسابقات برداشته شده و داورها امکان بازبینی صحنه های مشکوک و تصحیح اشتباهات احتمالی خود را دارند. با اینکه اینگونه فناوری ها می توانند اشتباهات داوری را به حداقل برسانند اما تأخیری که در روند سریع مسابقات فوتبال ایجاد می کنند نه برای هواداران و نه برای بازیکنان خوشایند نیست.

فناوری های رایانه ای مدرن امروزی وعده حذف اشتباهات انسانی را می دهند، اما در عین حال این سؤال برای برخی ها پیش می آید که آیا ما در حال تبدیل کردن ورزش به فعالیتی هستیم که توسط رایانه قضاوت خواهد شد؟ در واقع این دسته از افراد معتقدند اگر به همین منوال پیش رفته و اشتباهات داوری به صورت مطلق از بازی فوتبال حذف شوند، در این صورت چه تفاوتی بین ورزش فوتبال و بازی ویدیویی فوتبال وجود خواهد داشت؟