Hawk-Eye ( Hok-ay , Hawkeye ) är ett mjukvaru- och hårdvarusystem som simulerar banan för en spelprojektil. Systemet utvecklades av Manor Research i verkliga sporttävlingar 2001.
Det används främst för att döma tävlingar, samt för att samla in statistik och visualisera spelet, under träning. Den mest använda inom tennis , cricket , volleyboll . Som ett spelvisualiseringsverktyg som används i snooker . Testad i fotboll. Frågan om dess genomförande i andra sporter diskuteras. Den höga kostnaden och komplexiteten i driften begränsar användningen av Hawk-Eye till endast de största tävlingarna. Sedan 2017 har driften av en ny generation av Hawk Eye Live-systemet börjat, vilket gör att du helt kan överge domarna på linjen i tennis.
Inom tennis är Hawk-Eye en typ av ALC-system (Automated Line Calling systems) [1] . Hawk-Eye-systemet har blivit en integrerad del av tenniskulturen, vilket ger spektakel till tävlingsprocessen och hjälper till att stärka andan av fair play under tävlingen [2] . Fick flera utmärkelser för prestationer inom underhållningsområdet. Systemet har många kritiker som anser att automatiseringen av domararbete inom idrotten berövar det den mänskliga faktorn och en speciell tävlingsanda.
Behovet av ett system som underlättar dömandet berodde på de många kontroversiella situationer som regelbundet uppstod under tävlingen. Med tennisbollshastigheter upp till 250 km/h är det mycket svårt att avgöra linjens kontakt med det mänskliga ögat och domarnas beslut kan vara subjektivt [3] . Tvister med domare störde det normala förloppet av slagsmålen och bidrog lite till tävlingens sportsliga anda [4] . Försök att införa automatiserade assisterande domare i tennis och cricket har en lång historia [5] [6] .
Den tekniska utvecklingen relaterad till att underlätta domararbetet började dyka upp från slutet av 1960-talet. De första hårdvarustödsystemen för att döma i tennis skapades på 1970 -talet [6] . De så kallade TEL-systemen (Tennis Electronic Lines) fungerade på basis av trycksensorer som känner av linjens beröring och krävde installation under banans yta. De har inte fått någon bred spridning. Förutom komplexiteten i installationen särskiljde sensorerna inte om bollen rör vid linjen eller spelarens fot (även om deras fördel var förmågan att ge ut resultatet direkt - det var ett realtidssystem). På 1980 -talet tillkännagavs Cyclops- som fungerade på basis av infraröda sensorer som bestämmer bollens skärning med strålen. Systemet registrerade endast fel under inlämningen. Dess främsta nackdel var att den inte skiljde mellan bollen och något annat föremål som avbröt strålens lopp. Emellertid användes den i Grand Slam-turneringar fram till slutet av 1990-talet [7] .
I mitten av 1990-talet testades MacCAM-systemet som av Imaging Systems LLC vid stora turneringar I huvudsak var det bara en höghastighetskamera (upp till 5000 bilder / sek), som gjorde det möjligt att visuellt bestämma bollen som rörde linjen på repetitionen.
1999 började forskargruppen från Roke Manor Research Ltd utveckla ett system baserat på videobearbetning och bollbana. I spetsen för gruppen stod Dr. Paul Hawkins, en före detta cricketspelare. Under utvecklingen användes erfarenheterna av utvecklingen inom det militära området inom medicin [8] . 2001 skyddade Paul Hawkins och David Sherry utvecklingen med patentet WO0141884 ( Video Processor Systems For Ball Tracking In Ball Games - "Video Processing System for Tracking in Ball Games") [9] . För första gången demonstrerades kapaciteten hos företagets nya produkt av Channel 4 under den officiella matchen mellan landslagen i England och Pakistan , på Lord's Cricket Ground den 21 maj 2001. Sedan 2006 har Hawk-Eye varit i konstant användning för att döma professionella tennisturneringar [2] .
2001 tog Hawk-Eye Innovations LTD, som utvecklade sin kärnprodukt, av sig från Roke Manor Research. Företaget ägs sedanUnder 2009 genererade företaget ett resultat före skatt på 1,1 miljoner pund, 2010 uppskattades marknadsvärdet på Hawk-Eye Innovations till 15 miljoner pund [10] . Sedan mars 2011 har Hawk-Eye Innovations blivit Sony Corporations egendom [11] .
Hawk-Eye är den vanligaste men inte den enda produkten i sitt slag. Inom fotboll testas GoalRef (ursprungligen utvecklad för handboll ). I USA har K-Zone, som används i baseboll, fått en viss distribution [12] . I cricket tävlar Hawk-Eye med Pitch View-systemet, som testades 2012 [13] .
Alla detaljer om hur Hawk-Eye fungerar avslöjas inte, eftersom de är en företagshemlighet . Grunden för dess mjukvara var motion capture- systemen som dök upp på 1990 -talet [14] .
Program- och hårdvarukomplexet består av flera videokameror som överför en videodataström för bearbetning till en dator. Sex kammare används för cricket och tio för tennis. Höghastighetsvideokameror (106 bilder/sek, enligt utvecklaren [15] ) är fixerade på ett sådant sätt att de fångar spelutrymmet från vissa vinklar [16] . Bearbetning av videodataström innefattar flera steg. Inledningsvis läggs spelreglerna fast i systemet, och en modell av spelutrymmet byggs under kalibreringen . Programvaran låter dig organisera igenkänningen av bilden av bollen. Enligt utvecklarna känner systemet konsekvent igen en flygande boll i form av en suddig långsträckt fläck, vars storlek är från 2 till 10 pixlar , mot bakgrund av banan, utrustningen och allmänheten [17] [18] .
Baserat på spårning och trianguleringsprincipen bestämmer systemet bollens koordinater. Baserat på de tvådimensionella bilderna som erhålls från varje kamera konstrueras en serie punkter i tredimensionella koordinater [19] . Kamerorna är inte synkroniserade med varandra och olika kulkoordinater som erhålls från olika kameror är länkade till ett gemensamt system av punkter med hjälp av linjär approximation [17] . Vidare, med hjälp av utjämningsalgoritmer , rekonstrueras en virtuell flygbana genom dessa punkter. Om vi uppskattar bollens hastighet i tennis till 50 m/s, så kan det vid en skjuthastighet på 100 bilder per sekund finnas ett avstånd på cirka 50 cm mellan interpolationsnoderna [15] . Visualiseringssystemet ger resultatet som en jämn bana med en interpolerad domstolskontaktpunkt när det gäller tennis [20] . Systemet låter dig också utfärda andra indikatorer: bollhastighet, statistik över träffar i vissa områden, och så vidare [2] .
För att systemet ska fungera (när det gäller cricket) behövs tre operatörer [15] . Systemet ställer inga krav på inventering och plats. Systemets noggrannhet är en kontroversiell punkt, eftersom källor ger olika data: från 1 mm [21] till 5 mm [16] . Enligt Hawk-Eye Innovations själva är noggrannheten 3,6 mm, det vill säga ungefär 5 % av storleken på en tennis- eller cricketboll [22] . Enligt kraven från ITF bör systemfelet under testning inte överstiga 5 mm [23] .
Från och med 2013 kunde systemet inte fungera i realtid . Det tog systemet upp till 10 sekunder att få resultatet, så det gick inte att helt ersätta linjedomarna med automatisering [24] [25] . Domarens ingripande i tennis är också nödvändigt på grund av det faktum att spelaren, enligt reglerna, om han ska göra ett försök, måste han göra det omedelbart efter den kontroversiella träffen, annars blir situationen, som de säg, "överspelad" [26] . Kostnaden för att använda systemet uppskattas till $20 000 per vecka på en tennisbana [27] . För cricket är installationskostnaden så hög som £180 000 per stadion [13] .
Sedan 2016 har tennisturneringar börjat testa nästa generations Hawk Eye Live-teknik. Det låter dig spåra bollberöringen på mindre än 0,1 sekunder och kräver inte att spelet stoppas. Tekniken spårar också "footfault" -felet . Således låter Hawk Eye Live dig helt klara dig utan domare på linjen. Denna version använder 12 kameror för bollkontroll och 6 för "walk". Det enda "mänskliga" elementet som finns kvar i systemet är den inspelade röstsignalen "out" som stoppar spelet [28] .
Användningen av Hawk-Eye i tennis beror på svårigheten att döma ut/fälta i situationer där bollen landar nära linjen.
2002-2004 testades systemet av ITF vid ett antal tennisturneringar. Federationen har utvecklat ett antal krav för ALC-system (Automated Line Calling systems - line touch control systems) [1] . Som en del av testningen övervägdes också ett konkurrerande Auto-Ref-system, som fungerade på en liknande teknologisk princip [5] . Under US Open Tennis Championship 2004 fick publiken möjlighet att se komplexets möjligheter. Under kvartsfinalmatchen mellan Jennifer Capriati och Serena Williams gjorde domarna ett antal misstag till förmån för Jennifer. Systemet (Hawk-Eye hade ännu inte ett väletablerat namn och kallades Shot Spot ) användes vid den tiden endast för visualisering och visade tydligt alla problem med att döma i den dramatiska duellen [29] [30] .
Hopman Cup (Australien) började använda Hawk-Eye i högt uppsatta turneringar i januari 2006. Systemet fick höga betyg från arrangörerna på det [~ 1] . Michaela Krycek blev den första tennisspelaren att använda utmaningen ( utmaningen ) i Hawk-Eye-systemet [31] . Hawk-Eyes debutrankingturnering var Miami Masters i mars 2006. Den första Grand Slam som introducerade Hawk-Eye var 2006 US Open [3] [5] . 2007, vid ITF-konferensen, föreslog tekniska experter Jamie Capel-Davis och Stuart Miller, efter att ha godkänt användningen av Hawk-Eye, ändringar av reglerna. I mars 2008 antog ITF, ATP och WTA och enade regler för användningen av systemet under tävlingar. I varje set har spelaren rätt till tre försök att överklaga till systemet om han tvivlar på linjemännens beslut. Om spelaren gjorde ett misstag, och domaren hade rätt, dras försöket från hans "konto". Ytterligare ett försök läggs till vardera om spelarna når tie-break [2] [32] . I vissa fall tar spelare till och med medvetet ett onödigt försök för att spela för tid och få en paus, även om detta anses vara osportsligt beteende [2] .
Hawk-Eye har snabbt blivit en viktig del av tävlingsprocessen och hela tenniskulturen. För närvarande används Hawk-Eye-systemet i alla Grand Slams utom French Open , de olympiska spelen och de flesta större professionella turneringar. Undantaget är turneringar som hålls på oasfalterade ytor, eftersom bollen lämnar ett tydligt märke på dem efter fallet. Som regel har arrangörerna inte råd att utrusta alla arenor med systemet och det installeras endast på centercourts [33] .
Den nya generationen Hawk Eye Live-teknik testades vid Next Generation ATP-finalerna i Milano i november 2017 och fick positiva recensioner. I augusti 2018 klarade Hawk Eye Live testet av den långa World TeamTennis- turneringen i USA. Vid ATP-sessionen i juli 2018 rekommenderade Tennisförbundets styrande organ tekniken för användning i nästa säsongs största turneringar [28] [34] . 2020 US Open var den första Grand Slam-turneringen som använde Hawk Eye Live [35] -teknik .
I cricket beror behovet av datorhjälp till domare på den så kallade LBW - ( ( Len before wicket ) . Efter att bollen har kastats av bowlaren , har motståndaren, slagmannen , rätt att röra bollen (slå den) endast med ett slagträ. Samtidigt uppstår ofta en situation i spelet då spelaren fortfarande rör bollen med någon del av kroppen (oftast med foten). Därefter måste domaren avgöra om detta har påverkat förändringen av bollens bana och bollen som träffar "wicket". Med bollhastigheter upp till 160 km/h för elitbowlare är detta en svår uppgift, och det subjektiva beslutet har ofta varit kontroversiellt. Hawk-Eye låter dig fortsätta den möjliga banan och utvärdera möjligheten att bollen rör vid grinden [15] .
Trots det faktum att Hawk-Eye först testades i cricket, orsakade dess implementering en lång debatt bland specialister inom denna sport. Detta berodde på särdragen i cricketreglerna, som inte tolkar LBW-situationen entydigt. Om det till exempel i tennis bara finns två alternativ "out" och "field", så får domaren i cricket avstå från beslutet och kallar det kontroversiellt. Försök att införa åsikter för att rätta rättsliga beslut har gjorts sedan 2006, men domarnas åsikt var starkare än systemets dom [15] . Först 2009 antog cricketförbundet International Cricket Council det elektroniska beslutsgranskningssystemet och ändringar av reglerna, som tydligt anger lagspelares förmåga att vända sig till Hawk-Eye, som förblir det slutliga beslutet i tvister [~ 2] . Ungefär som i tennis har lag två försök att se tolkningen av situationen i Hawk-Eye per inning [36] [37] . Hawk-Eye såg omfattande användning som en del av 2011 års cricket-VM . I synnerhet, tack vare försöket som gjordes under LBW-situationen i Indien-Pakistan semifinal, stoppades tvister om domarens beslut omedelbart [37] . Emellertid har cricketförbundet inte antagit DRS, eftersom systemet anses vara "imperfekt" [38] .
I fotboll kan Hawk-Eye användas för att avgöra om bollen har passerat mållinjen. FIFA har länge sett på rygg på automatiseringen av domarprocessen, men teknikutvecklingen och den ständigt föränderliga kontroversen kring poängsättning har lett till en omprövning av synvinkeln. Efter långa diskussioner godkände IFAB 2012 införandet av ett automatiskt måldetekteringssystem , men fortsatte samtidigt att testa ett antal system, inklusive Hawk-Eye, GoalRef och GoalControl [39] , med målet att välja ett för VM 2014 [40] .
Jämfört med Hawk-Eye följer GoalRef en annan teknologisk princip och kräver att ett mikrochip installeras i en fotboll , och ger inte heller en visuell representation av situationen. HawkEye-systemet (videokameror) när det gäller fotboll är monterat på olika ställen på arenan och i målramen. Kostnaden för installation i en stadion uppskattas till cirka 100 000-125 000 pund [41] . Enligt Englands fotbollsförbunds generalsekreterare , Alex Horn, installerades Hawk-Eye på Wembley Stadium för att testa den under FA- cuptävlingen [42] . Den 11 april 2013 tillkännagavs att Hawk-Eye skulle användas i engelska Premier League-matcher från början av säsongen 2013/14 [43] .
Före fotbolls-VM 2018 föredrogs VAR-videoreprissystemet för användning av domare i kontroversiella ögonblick, och utsåg Hawk-Eye till en teknikleverantör för implementeringen av systemet [44] .
Sedan 2007 har systemet använts i snooker . I denna sport är det inte ett domarverktyg, utan används endast för en mer visuell demonstration av spelsituationen och för att kommentatorer ska förklara banan för spelarens slag. Med dess hjälp kan du utöka det virtuella bordet och visa det från spelarens synvinkel [45] [10] .
I den polska volleybollligan har Hawk Eye haft begränsad användning sedan 2010. Sedan dess har FIVB godkänt en teknik för att upptäcka om en boll träffar en volleybollplan [46] . Sedan 2012 började volleyboll testa systemet vid stora internationella tävlingar. I mars tillgrep deltagarna i de fyra sista av CEV Champions League säsongen 2011/2012 hennes tjänster. Full användning av systemet började med 2013 World League . Sedan den tiden har Hawk Eye varit en del av det nya elektroniska bedömningssystemet inom volleyboll [47] .
Möjligheten till implementering inom en rad andra sporter diskuteras. Inom badminton har godkännande från BWF :s centrala organ ännu inte erhållits, men flera ledande aktörer har uttalat sig för ett tidigt införande av teknik i denna form [48] . 2012, vid ett möte med ITTF -kommittén , diskuterades möjligheten att introducera Hawk-Eye i bordtennis , men detaljerna av denna typ tillåter inte implementeringen av systemet i dess nuvarande tillstånd [49] . Under spelets gång kan tennisbordet röra sig och detta kommer inte att tillåta systemet att fungera korrekt. Den möjliga implementeringen av systemet i hurling och baseball diskuteras [11] .
När det används, visualiserar systemet resultatet av beräkningen, och visar bollens bana och dess träff i form av ett "spår" på linjen. Samtidigt markerar systemet, när resultatet beräknas, endast "missad". Men för större trovärdighet visas resultatet visuellt på monitorer [50] . Systemet använder element lånade från dataspel för detta. Så till exempel ändras färgen på den virtuella "domstolen", beroende på vilken täckning som används för närvarande [15] .
Systemet använder en virtuell och därför idealiserad representation av spelytan. Linjerna på banan är geometriska raka linjer , bollen i flykten eller figuren av en slagman är någon form av matematisk modell . I verkligheten är de inte abstrakta geometriska former [8] . Om bollen träffar linjen ändrar den form, och detta är också resultatet av att man beräknar formförändringen, enligt en tidigare lagd modell, och inte en riktig deformation [15] .
Denna omständighet har också varit föremål för kritik av systemet, eftersom det mäter enligt en idealiserad representation av banan (det så kallade sekundära måttet), medan mänskliga domare utvärderar efter det verkliga spelutrymmet, där linjerna inte är perfekta rak (primär mätning) [51] . Situationerna när upprepningen visar en mager av cirka 1 mm är någon form av abstraktion, eftersom detta är mindre än det fel som specificerats av systemutvecklarna själva [52] . Den idealiserade representationen av spelet, som ger ett system som Hawk-Eye, skapar en inte helt adekvat representation för publiken. De börjar uppfatta dessa program som absolut korrekta, även om det inte är så. Detta är ett ontologiskt problem , som består i allmänhetens uppfattning om vetenskapens prestationer [53] . Systemet, som vilken teknisk process som helst, har begränsningar i noggrannhet [54] .
Hawk-Eye har avsevärt förändrat träningsprocessen och insamlingen av statistik, eftersom det låter dig ackumulera och bearbeta data i en databas . Hawk-Eye kallas därför centrum för digital databehandling under tävlingar [55] . Spelare och tränare använder systemets data, både för att ändra taktik direkt under tävlingen, och för efterföljande slutsatser som påverkar träningsprocessen [56] .
Enligt experter, inför Hawk-Eye, har storsport äntligen fått ett ganska pålitligt datorsystem för att assistera domare till en överkomlig kostnad. Hawk-Eye hade också en stor inverkan på åskådarnas uppfattning om tävlingen. De känner sig mycket mer delaktiga i processen och känner att de är en del av tävlingens domare, och generellt sett är det en större effekt av ägande [56] [2] . År 2003 vann -Eye Sports Emmy Award innovativa tekniska prestationer inom underhållning [ 57]
Nu behöver du inte slänga och vända dig i sängen hela natten och tänka: slog jag den tonhöjden eller inte. Jag tittade. Utbudet fanns i fält.
Originaltext (engelska)[ visaDölj] Jag behöver inte gå och lägga mig nu och undrar om den där serveringen verkligen var inne eller ute. Jag kollade upp. Den är inne. Det behöver du inte oroa dig för ikväll. — James Blake [36]
Under en 20-årig professionell tenniskarriär är detta det mest fantastiska som har hänt spelare, fans och tv-tittare. Ny teknik tillför en ny dimension till spelet.
Originaltext (engelska)[ visaDölj] Under mina 20 år i professionell tennis är detta en av de mest spännande sakerna som har hänt för spelare, fans och tv-tittare. Denna nya teknik kommer att lägga till en helt ny dimension till spelet. – Andre Agassi [36]Problemen med systemet inkluderar först och främst en ganska hög kostnad, vilket gör det otillgängligt för massanvändning. Eftersom inte alla spelare får spela på centerplanerna där Hawk-Eye är installerat, finns det också röster från deras sida om viss diskriminering [26] . Under driften av systemet uppstår regelbundet en situation som misskrediterar mänskliga domares arbete. Enligt experter under Wimbledon 2012 gjorde domare misstag i 27 % av fallen när deras arbete jämfördes med automatisering. Det fanns till och med ett fall där domaren fixade ett "ut" i en situation där bollen var 27 cm från linjen [58] . Spelare bedömer inte alltid situationen tillräckligt. Statistik som samlats in under Australian Open 2009 visade att av 286 försök som tagits av spelare var 89 (31%) framgångsrika [59] . Införandet av systemet hade stor inverkan på domarkulturen, relationen mellan domare och spelare. Minskade antalet argument under spelet. Mycket mer sällan än tidigare började det uppstå situationer när domaren på tornet ändrar linjedomarens beslut [2] .
Under drift registrerades systemfel upprepade gånger. Så, 2009, under ett möte mellan Andy Murray och Ivan Lyubichich , under Masters-turneringen i Indian Wells, inträffade en incident. Hawk-Eye registrerade ingen "out" och bollen gavs oförtjänt till Murray. Enligt Tomasz Berdych kan systemet ha fel i det ögonblick då en skugga faller på banan [2] [60] .
Ända sedan Hawk-Eye dök upp på ATP-touren har Roger Federer varit mycket skeptisk till systemet [2] . "De försöker alltid dumpa de svåraste sakerna på oss", kommenterade schweizaren att spelarna nu är sina egna domare [26] . Efter den första allvarliga kollisionen med Hawk-Eye i Wimbledon-finalen 2007 visade Federer extremt negativa känslor. Efter att systemet gav en tappad boll till sin motståndare Rafael Nadal bad han till och med domarna att stänga av systemet [61] [~ 3] . Michael Stich är en av de kritiker som tror att produkter som Hawk-Eye berövar sporten en speciell anda. Domarfel är en oundviklig, naturlig del av sporten och den mänskliga faktorn i den, de händer, men påverkar inte utgången av tennismatcher avgörande. De bör behandlas filosofiskt, och den ständiga visningen av upprepningar berövar sporten emotionalitet och underhållning [2] [62] [63] .
Närheten till systemet väcker legitima frågor och tvivel bland forskare [15] . Så forskarna Harry Collins och Robert Evans var i sin artikel mycket skeptiska till Hawk-Eye på grund av det faktum att de inte kunde hitta en seriös tredjepartsstudie om att bedöma systemfelet i öppna källor. Det är inte känt hur den påverkas av förändringar i vädret och belysningen av idrottsarenan. Det är också tveksamt att det i cricket finns ett behov av att extrapolera bollens bana [~ 4] . Det är mycket svårt att bedöma hur korrekt den matematiska modellen Hawk-Eye kan bygga en bana, med hänsyn till returen från ojämn mark, bollrotation, väderförhållanden, etc. [64] .
| Tennis | ||
|---|---|---|
| Allmänna artiklar | ||
| Underarter och relaterade spel |
| |
| Utrustning | ||
| Organisationer | ||
| Centrala individuella turneringar | ||
| Serie av tävlingar |
| |
| Internationella turneringar | ||