Hawk-Eye ( Hok-ay , Hawkeye ) je softwarový a hardwarový systém , který simuluje trajektorii herního projektilu. Systém byl vyvinut společností Manor Research testován v reálných sportovních soutěžích v roce 2001.
Využívá se především pro rozhodování soutěží, ale i shromažďování statistik a vizualizaci herního průběhu při tréninku. Nejpoužívanější v tenise , kriketu , volejbalu . Jako nástroj pro vizualizaci hry používaný ve snookeru . Testováno ve fotbale. Diskutuje se otázka jeho implementace v jiných sportech. Vysoká cena a složitost provozu omezuje použití Hawk-Eye pouze na největší soutěže. Od roku 2017 byl zahájen provoz nové generace systému Hawk Eye Live, který umožňuje v tenise zcela opustit rozhodčí na čáře.
V tenise je Hawk-Eye typem ALC systémů (Automated Line Calling systems) [1] . Systém Hawk-Eye se stal nedílnou součástí tenisové kultury, přidává podívanou do soutěžního procesu a pomáhá posilovat ducha fair play během soutěže [2] . Získal několik ocenění za úspěchy v oblasti zábavy. Systém má mnoho kritiků, kteří se domnívají, že automatizace rozhodování ve sportu ho zbavuje lidského faktoru a zvláštního soutěžního ducha.
Potřeba systému usnadňujícího rozhodování byla způsobena četnými kontroverzními situacemi, které se během soutěže pravidelně objevovaly. Při rychlosti tenisového míčku do 250 km/h je velmi obtížné určit kontakt čáry s lidským okem a rozhodnutí rozhodčích může být subjektivní [3] . Spory s rozhodčími narušovaly běžný průběh soubojů a jen málo přispěly ke sportovnímu duchu soutěže [4] . Pokusy zavést automatizované asistenty rozhodčích v tenisu a kriketu mají dlouhou historii [5] [6] .
Technologický vývoj související s usnadněním práce soudců se začal objevovat od konce 60. let. První hardwarové podpůrné systémy pro rozhodčí v tenise byly vytvořeny v 70. letech 20. století [6] . Takzvané systémy TEL (Tennis Electronic Lines) fungovaly na bázi tlakových senzorů , které snímaly dotyk lajny a vyžadovaly instalaci pod povrch kurtu. Nebyly široce distribuovány. Kromě složitosti instalace senzory nerozlišovaly, zda se míč dotkne čáry nebo nohy hráče (i když jejich výhodou byla možnost okamžitě vydat výsledek - šlo o systém v reálném čase). V 80. letech 20. století byl oznámen systém Cyclops , který fungoval na bázi infračervených senzorů určujících průsečík koule s paprskem. Systém zaznamenal pouze chyby při odesílání. Jeho hlavní nevýhodou bylo, že nerozlišoval mezi koulí a jakýmkoli jiným předmětem, který přerušoval průběh paprsku. Na grandslamových turnajích se však používal až do konce 90. let [7] .
V polovině 90. let byl systém MacCAM společností Imaging Systems LLC vyzkoušen na velkých turnajích V podstatě se jednalo pouze o vysokorychlostní kameru (až 5000 snímků/s), která umožňovala vizuálně určit míček dotýkající se čáry při opakování.
V roce 1999 výzkumný tým Roke Manor Research Ltd začal vyvíjet systém založený na zpracování videa a budování trajektorie míče. V čele skupiny byl Dr. Paul Hawkins, bývalý hráč kriketu. Při vývoji byly využity zkušenosti z vývoje ve vojenské oblasti v medicíně [8] . V roce 2001 chránili Paul Hawkins a David Sherry vývoj patentem WO0141884 ( Video Processor Systems for Ball Tracking In Ball Games - „Video Processing System for Tracking in Ball Games“) [9] . Poprvé byly schopnosti nového produktu společnosti demonstrovány Channel 4 během oficiálního zápasu mezi národními týmy Anglie a Pákistánu na Lord's Cricket Ground dne 21. května 2001. Od roku 2006 se Hawk-Eye neustále používá pro rozhodování profesionálních tenisových turnajů [2] .
V roce 2001 se Hawk-Eye Innovations LTD, vyvíjející svůj hlavní produkt, oddělil od Roke Manor Research. Firmu od roku 2006 vlastní americký podnikatel V roce 2009 společnost vygenerovala příjem před zdaněním ve výši 1,1 milionu GBP.V roce 2010 byla tržní hodnota Hawk-Eye Innovations odhadována na 15 milionů GBP [10] . Od března 2011 se Hawk-Eye Innovations stal majetkem Sony Corporation [11] .
Hawk-Eye je nejběžnějším, ale ne jediným produktem svého druhu. Ve fotbale se testuje GoalRef (původně vyvinutý pro házenou ). Ve Spojených státech si K-zóna, používaná v baseballu, získala určitou distribuci [12] . V kriketu Hawk-Eye soutěží se systémem Pitch View, který byl testován v roce 2012 [13] .
Všechny podrobnosti o fungování Hawk-Eye nejsou zveřejněny, protože jsou firemním tajemstvím . Základem jeho softwaru byly systémy pro snímání pohybu , které se objevily v 90. letech [14] .
Softwarový a hardwarový komplex se skládá z několika videokamer, které přenášejí tok video dat pro zpracování do počítače. Šest komor se používá pro kriket a deset pro tenis. Vysokorychlostní videokamery (106 snímků/s, podle vývojáře [15] ) jsou upevněny tak, aby snímaly herní prostor z určitých úhlů [16] . Zpracování datového toku videa zahrnuje několik fází. Zpočátku jsou v systému stanovena pravidla hry a při kalibraci je postaven model hracího prostoru . Software umožňuje organizovat rozpoznávání obrazu míče. Podle vývojářů systém důsledně rozpoznává létající míč v podobě rozmazaného podlouhlého bodu, jehož velikost je od 2 do 10 pixelů , na pozadí kurtu, vybavení a veřejnosti [17] [18] .
Na základě sledování a principu triangulace systém určuje souřadnice míče. Na základě dvourozměrných snímků získaných z každé kamery je zkonstruována řada bodů v trojrozměrných souřadnicích [19] . Kamery nejsou vzájemně synchronizovány a různé souřadnice koulí získané z různých kamer jsou spojeny do společného systému bodů pomocí lineární aproximace [17] . Dále pomocí vyhlazovacích algoritmů je přes tyto body rekonstruována virtuální dráha letu. Odhadujeme-li rychlost míčku v tenise na 50 m/s, pak při rychlosti střelby 100 snímků za vteřinu může být mezi uzly interpolace vzdálenost asi 50 cm [15] . Vizualizační systém dává výsledek jako hladkou trajektorii s interpolovaným dotykovým bodem kurtu v případě tenisu [20] . Systém také umožňuje vydávat další ukazatele: rychlost míče, statistiku zásahů v určitých oblastech a tak dále [2] .
Pro fungování systému (v případě kriketu) jsou potřeba tři operátoři [15] . Systém neklade žádné požadavky na inventář a místo. Přesnost systému je sporným bodem, protože zdroje uvádějí různé údaje: od 1 mm [21] do 5 mm [16] . Podle samotného Hawk-Eye Innovations je přesnost 3,6 mm, tedy asi 5 % velikosti tenisového nebo kriketového míčku [22] . Podle požadavků ITF by během testování neměla chyba systému přesáhnout 5 mm [23] .
Od roku 2013 nebyl systém schopen fungovat v reálném čase . Systému trvalo získat výsledek až 10 sekund, takže nebylo možné zcela nahradit čárové rozhodčí automatizací [24] [25] . Zásah rozhodčího v tenise je nutný i z toho důvodu, že hráč podle pravidel, pokud to chce zkusit, musí to udělat ihned po kontroverzním zásahu, jinak bude situace, jak se řekněme „přehrané“ [26] . Náklady na používání systému se odhadují na 20 000 $ týdně na jednom tenisovém kurtu [27] . U kriketu jsou náklady na instalaci až 180 000 liber na stadion [13] .
Od roku 2016 začínají tenisové turnaje testovat novou generaci technologie Hawk Eye Live. Umožňuje vám sledovat dotek míče za méně než 0,1 sekundy a nevyžaduje zastavení hry. Technologie také sleduje chybu "footfault" . Hawk Eye Live vám tedy umožňuje zcela se obejít bez rozhodčích na lince. Tato verze používá 12 kamer pro kontrolu míče a 6 pro "chůzi". Jediným „lidským“ prvkem, který v systému zůstal, je nahraná hlasová narážka „out“, která zastaví hru [28] .
Použití Hawk-Eye v tenisu je způsobeno obtížností při rozhodování ven/pole v situacích, kdy míč dopadne blízko čáry.
V letech 2002-2004 byl systém testován ITF na řadě tenisových turnajů. Federace vypracovala řadu požadavků na systémy ALC (Automated Line Calling systems - line touch control systems) [1] . V rámci testování se uvažovalo i o konkurenčním systému Auto-Ref, který fungoval na podobném technologickém principu [5] . Během tenisového US Open v roce 2004 měli diváci možnost vidět možnosti areálu. Během čtvrtfinálového zápasu mezi Jennifer Capriati a Serenou Williams udělali rozhodčí řadu chyb ve prospěch Jennifer. Systém (Hawk-Eye ještě neměl ustálený název a jmenoval se Shot Spot ) sloužil v té době pouze k vizualizaci a názorně demonstroval všechny problémy rozhodčího v onom dramatickém souboji [29] [30] .
Hopman Cup (Austrálie) začal používat Hawk-Eye na vysoce hodnocených turnajích v lednu 2006. Systém na něm získal od organizátorů vysoké hodnocení [~ 1] . Michaela Krycek se stala první tenistkou, která použila výzvu ( challenge ) v systému Hawk-Eye [31] . Prvním bodovaným turnajem Hawk-Eye byl Miami Masters v březnu 2006. První Grand Slam představit Hawk-Eye byl v roce 2006 US Open [3] [5] . V roce 2007 na konferenci ITF techničtí experti Jamie Capel-Davis a Stuart Miller poté, co podpořili používání Hawk-Eye, navrhli změny pravidel. V březnu 2008 ITF, ATP a WTA přijaly a sjednotily pravidla týkající se používání systému při soutěžích. V každém setu má hráč právo na tři pokusy odvolat se do systému, pokud pochybuje o rozhodnutí čárových rozhodčích. Pokud hráč udělal chybu a rozhodčí měl pravdu, pokus se odečte z jeho „účtu“. Ke každému se přidá ještě jeden pokus, pokud hráči dosáhnou tie-breaku [2] [32] . V některých případech se hráči dokonce schválně zbytečně pokoušejí, aby hráli o čas a získali pauzu, ačkoli je to považováno za nesportovní chování [2] .
Hawk-Eye se rychle stal důležitou součástí soutěžního procesu a celé tenisové kultury. V současné době se systém Hawk-Eye používá na všech grandslamech kromě French Open , olympijských her a většiny hlavních profesionálních turnajů. Výjimkou jsou turnaje konané na nezpevněném povrchu, protože míč na nich po pádu zanechá jasně viditelnou stopu. Pořadatelé si zpravidla nemohou dovolit vybavit systémem všechny arény a instaluje se pouze na centrální kurty [33] .
Nová generace technologie Hawk Eye Live byla testována na Next Generation ATP Finals v Miláně v listopadu 2017 a získala příznivé recenze. V srpnu 2018 Hawk Eye Live úspěšně prošel testem dlouhého turnaje World TeamTennis v USA. Na zasedání ATP v červenci 2018 doporučil řídící orgán tenisové asociace technologii pro použití na největších turnajích příští sezóny [28] [34] . US Open 2020 byl prvním grandslamovým turnajem, který používal technologii Hawk Eye Live [35] .
V kriketu je potřeba počítačové asistence rozhodčím kvůli takzvanému LBW ( ( Leg before wicket ) . Poté , co nadhazovač odhodí míč , má soupeř, pálkař , právo dotknout se míče (odbít jej) pouze pálkou. Ve hře přitom často nastává situace, kdy se hráč stále dotýká míče nějakou částí těla (většinou nohou). Poté musí rozhodčí pohledem rozhodnout, zda to ovlivnilo změnu trajektorie míče a dopad míče na „branku“. S rychlostí míče až 160 km/h pro elitní koulaře je to obtížný úkol a subjektivní rozhodnutí bylo často kontroverzní. Hawk-Eye umožňuje pokračovat v možné trajektorii a vyhodnotit možnost, že se míček dotkne brány [15] .
Navzdory skutečnosti, že Hawk-Eye byl poprvé testován v kriketu, jeho implementace vyvolala mezi specialisty na tento sport dlouhou debatu. Bylo to způsobeno zvláštnostmi kriketových pravidel, která nevykládají situaci LBW jednoznačně. Pokud například v tenise existují pouze dvě možnosti „ven“ a „pole“, pak v kriketu se rozhodčí může zdržet rozhodnutí, což považuje za sporné. Od roku 2006 probíhají pokusy o zavádění názorů na správná soudní rozhodnutí, ale názor soudců byl silnější než verdikt systému [15] . Teprve v roce 2009 přijala kriketová federace International Cricket Council elektronický systém pro kontrolu rozhodnutí a úpravy pravidel, které jasně stanoví možnost hráčů týmu obrátit se na Hawk-Eye, který zůstává konečným rozhodnutím ve sporech [~ 2] . Podobně jako v tenise mají týmy dva pokusy, aby viděli výklad situace v Hawk-Eye za směnu [36] [37] . Hawk-Eye byl široce používán jako součást mistrovství světa v kriketu v roce 2011 . Zejména díky pokusu během situace LBW v semifinále Indie-Pákistán byly spory o rozhodnutí rozhodčího okamžitě zastaveny [37] . Nicméně, federace zatím přijmout DRS, zvažovat systém být “nedokonalý” [38] .
Ve fotbale lze Hawk-Eye použít k určení, zda míč překročil brankovou čáru. FIFA dlouho odsuzovala automatizaci procesu rozhodování, ale vývoj technologií a neustále se rozvíjející spory kolem bodování vedly k přehodnocení úhlu pohledu. Po dlouhých diskuzích schválila IFAB v roce 2012 zavedení systému automatické detekce cílů , ale zároveň pokračovala v testování řady systémů, včetně Hawk-Eye, GoalRef a GoalControl [39] , s cílem vybrat jeden pro mistrovství světa 2014 [40] .
Ve srovnání s Hawk-Eye se GoalRef řídí odlišným technologickým principem a vyžaduje instalaci mikročipu do fotbalového míče a také neposkytuje vizuální znázornění situace. Systém HawkEye (videokamery) v případě fotbalu je namontován na různých místech stadionu a v rámu branky. Náklady na instalaci na jednom stadionu se odhadují na přibližně 100 000–125 000 GBP [41] . Podle generálního tajemníka Anglické fotbalové asociace Alexe Horna byl Hawk-Eye instalován na stadionu Wembley, aby jej otestoval během soutěže FA Cupu [42] . Dne 11. dubna 2013 bylo oznámeno, že Hawk-Eye bude používán v zápasech anglické Premier League od začátku sezóny 2013/14 [43] .
Před Mistrovstvím světa ve fotbale 2018 byl systém přehrávání videa VAR preferován pro použití rozhodčími v kontroverzních okamžicích a společnost Hawk-Eye byla jmenována dodavatelem technologie pro implementaci systému [44] .
Od roku 2007 se systém používá ve snookeru . V tomto sportu nejde o nástroj rozhodčího, ale slouží pouze k názornějšímu předvedení herní situace a komentátorům k vysvětlení trajektorie hráčova úderu. S jeho pomocí můžete rozmístit virtuální stůl a ukázat jej z pohledu hráče [45] [10] .
V polské volejbalové lize má Hawk Eye od roku 2010 omezené použití. Od té doby FIVB schválila technologii k detekci, zda míč zasáhne volejbalové hřiště [46] . Od roku 2012 začal volejbal testovat systém na velkých mezinárodních soutěžích. V březnu se do jejích služeb uchýlili účastníci finálové čtyřky CEV Ligy mistrů sezony 2011/2012 . Plné používání systému začalo s World League 2013 . Od té doby je Hawk Eye součástí nového elektronického systému hodnocení ve volejbale [47] .
Diskutuje se o možnosti realizace v řadě dalších sportů. V badmintonu dosud nebyl schválen ústřední orgán BWF , ale několik předních hráčů se vyslovilo pro brzké zavedení technologie v této podobě [48] . V roce 2012 byla na jednání výboru ITTF diskutována možnost zavedení Hawk-Eye do stolního tenisu , nicméně specifika tohoto typu neumožňují implementaci systému v jeho současném stavu [49] . V průběhu hry se může tenisový stůl pohnout a to neumožní správné fungování systému. Je diskutována možná implementace systému v hurlingu a baseballu [11] .
Při použití systém vizualizuje výsledek výpočtu, ukazuje trajektorii míče a jeho zásah ve formě „stopy“ na čáře. Mezitím systém při výpočtu výsledku pouze označí „zmeškané“. Pro větší věrohodnost je však výsledek zobrazen vizuálně na monitorech [50] . Systém k tomu využívá prvky vypůjčené z počítačových her. Mění se tedy například barva virtuálního „kurtu“ podle toho, jaké krytí se aktuálně používá [15] .
Systém využívá virtuální a tedy idealizované zobrazení hrací plochy. Čáry na hřišti jsou geometrické přímky , míč v letu nebo postava pálkaře je jakýmsi matematickým modelem . Ve skutečnosti se nejedná o abstraktní geometrické tvary [8] . Pokud koule narazí na čáru, změní svůj tvar, a to je také výsledek výpočtu změny tvaru podle dříve položeného modelu, nikoli skutečné deformace [15] .
Tato okolnost byla také předmětem kritiky systému, neboť měří podle idealizované reprezentace hřiště (tzv. sekundární měření), zatímco lidští rozhodčí hodnotí podle skutečného hracího prostoru, kde nejsou čáry dokonale přímé (primární měření) [51] . Situace, kdy opakování ukazuje skrovný z asi 1 mm, jsou určitým druhem abstrakce, protože to je méně než chyba, kterou uvádějí samotní vývojáři systému [52] . Idealizovaná reprezentace hry, která dává systému jako Hawk-Eye, vytváří pro publikum ne zcela adekvátní reprezentaci. Začnou tyto programy vnímat jako naprosto přesné, i když tomu tak není. Jedná se o ontologický problém , který spočívá ve vnímání úspěchů vědy veřejností [53] . Systém jako každý technologický proces má omezení v přesnosti [54] .
Hawk-Eye výrazně změnil tréninkový proces a sběr statistik, protože umožňuje shromažďovat a zpracovávat data v databázi . Hawk-Eye je proto nazýván centrem digitálního zpracování dat při soutěžích [55] . Hráči a trenéři využívají data systému jak za účelem změny taktiky přímo v průběhu soutěže, tak pro následné závěry ovlivňující tréninkový proces [56] .
Podle odborníků dostal velký sport tváří v tvář Hawk-Eye konečně poměrně spolehlivý počítačový systém pro pomoc rozhodčím za dostupnou cenu. Hawk-Eye měl také zásadní vliv na vnímání soutěže diváky. Cítí se mnohem více zapojeni do procesu a cítí se být součástí porotců soutěže a obecně je zde větší efekt vlastnictví [56] [2] . V roce 2003 získal sportovní cenu Emmy za technický úspěch v oblasti zábavy [ 57]
Teď už nemusíte celou noc přehazovat a otáčet se v posteli a přemýšlet: trefil jsem to hřiště nebo ne. Sledoval jsem. Zásobování bylo na poli.
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Nemusím teď jít spát a přemýšlet, jestli ta porce byla opravdu dovnitř nebo ven. Podíval jsem se nahoru. je to v. Dnes večer si s tím nemusíte dělat starosti. — James Blake [36]
Za 20 let profesionální tenisové kariéry je to ta nejúžasnější věc, která se stala hráčům, fanouškům a televizním divákům. Nová technologie dodává hře nový rozměr.
Původní text (anglicky)[ zobrazitskrýt] Za mých 20 let v profesionálním tenise je to pro hráče, fanoušky a televizní diváky jedna z nejvíce vzrušujících věcí. Tato nová technologie dodá hře zcela nový rozměr. – Andre Agassi [36]Mezi problémy systému patří především poměrně vysoká cena, která jej činí nedostupným pro masové použití. Vzhledem k tomu, že ne všichni hráči mohou hrát na centrálních kurtech, kde je Hawk-Eye instalován, ozývají se i z jejich strany hlasy o určité diskriminaci [26] . Během fungování systému pravidelně dochází k situaci, která diskredituje práci lidských soudců. Podle expertů během Wimbledonu 2012 se soudci dopustili chyby ve 27 % případů, když byla jejich práce srovnávána s automatizací. Došlo dokonce k napravení „outu“ rozhodčím v situaci, kdy byl míč 27 cm od čáry [58] . Hráči také ne vždy adekvátně vyhodnotí situaci. Statistiky shromážděné během Australian Open v roce 2009 ukázaly, že z 286 pokusů hráčů bylo 89 (31 %) úspěšných [59] . Zavedení systému mělo velký dopad na kulturu rozhodčího, vztah rozhodčích a hráčů. Snížil počet argumentů během hry. Mnohem méně často než dříve začaly nastat situace, kdy rozhodčí na věži změní rozhodnutí čárového rozhodčího [2] .
Během provozu byly opakovaně zaznamenávány systémové chyby. Takže v roce 2009, během setkání mezi Andy Murray a Ivanem Lyubichichem , během turnaje Masters v Indian Wells, došlo k incidentu. Hawk-Eye nezaregistroval "out" a míč byl nezaslouženě věnován Murraymu. Podle Tomasze Berdycha se může systém mýlit ve chvíli, kdy na kurt padne stín [2] [60] .
Od té doby, co se Hawk-Eye objevil na turné ATP, byl Roger Federer k systému velmi skeptický [2] . "Vždy se na nás snaží hodit ty nejtěžší věci," poznamenal Švýcar, že hráči jsou nyní jejich vlastními soudci [26] . Po první vážné kolizi s Hawk-Eye ve finále Wimbledonu 2007 projevil Federer extrémně negativní emoce. Poté, co systém dal shozený míč jeho soupeři Rafaelu Nadalovi , dokonce požádal rozhodčí, aby systém vypnuli [61] [~ 3] . Michael Stich patří mezi ty kritiky, kteří věří, že produkty jako Hawk-Eye okrádají tento sport o zvláštního ducha. Chyby rozhodčích jsou nevyhnutelnou, přirozenou součástí sportu a lidského faktoru v něm, stávají se, ale nemají rozhodující vliv na výsledek tenisových zápasů. Mělo by se s nimi zacházet filozoficky a neustálé sledování opakování zbavuje sport emocionality a zábavy [2] [62] [63] .
Blízkost systému vyvolává mezi badateli oprávněné otázky a pochybnosti [15] . Takže vědci Harry Collins a Robert Evans ve svém článku byli velmi skeptičtí ohledně Hawk-Eye kvůli skutečnosti, že nemohli najít seriózní studii třetí strany o posouzení systémové chyby v otevřených zdrojích. Není známo, jak to ovlivňují změny počasí a osvětlení sportovního areálu. Je také pochybné, že v kriketu je potřeba extrapolovat trajektorii míče [~ 4] . Je velmi obtížné posoudit, jak správně dokáže matematický model Hawk-Eye postavit trajektorii s přihlédnutím k odrazu od nerovného terénu, rotaci míče, povětrnostním podmínkám atd. [64] .
| Tenis | ||
|---|---|---|
| Obecné články | ||
| Poddruh a příbuzné hry |
| |
| Zařízení | ||
| Organizace | ||
| Centrální turnaje jednotlivců | ||
| Série soutěží |
| |
| Mezinárodní turnaje | ||