تکنولوژی تشخیص عبور توپ از خط دروازه یا گل لاین چیست؟

فیفا در نظر دارد تا در جام‌جهانی ۲۰۱۸ روسیه از فناوری تشخیص عبور توپ از خط دروازه یا گل‌لاین استفاده کند تا از این‌رو دیگر شاهد اتفاقاتی نظیر مردود اعلام شدن گل‌های سالمی که توپ نیز از خط دروازه عبور کرده نباشیم. در سال‌های گذشته بارها شاهد این موضوع بوده‌ایم که داوران در برخی صحنه‌ها که توپ از خط دروازه رد شده، به اشتباه گل را نپذیرفته و بعضا سرنوشت جامی را تغییر داده‌اند. شاید بارزترین و به یادماندنی‌ترین مثال از چنین شرایطی چهره‌ی بهت زده‌ی فرانکی لمپارد، هافبک جنگنده‌ی انگلستان باشد که در دور حذفی جام‌جهانی ۲۰۱۰ با شوتی سرکش دروازه‌ی مانوئل نویر را باز کرد، حال آنکه برخورد توپ به ناحیه‌ی پشت خط دروازه و خروج توپ از دروازه باعث شد تا داور به اشتباه گل مسلم انگلستان را مردود اعلام کند.

هرچند در سال‌های گذشته بارها شاهد استفاده از فناوری موسوم به گل‌لاین در بازی‌ها و تورنمنت‌های مختلف فوتبال در گوشه گوشه‌ی جهان بوده‌ایم، اما اینگونه نیست که یک فناوری خاص و واحد برای گل‌لاین وجود داشته باشد. تکنولوژی گل‌لاین مورد استفاده برای گل‌لاین هرچند ساختار ثابتی دارد، اما تفاوت‌هایی نیز دارد که در ادامه آن‌ها را بصورت کوتاه تشریح خواهیم کرد.

تکنولوژی چشم شاهین را باید بهترین فناوری مورد استفاده برای سیستم گل‌لاین خواند. در فناوری چشم شاهین از وجود ۱۴ دوربین بسیار پیچیده که حول ورزشگاه جاسازی شده‌اند، استفاده می‌شود. این دوربین‌ها با قرارگرفتن در محل‌های مختلف ورزشگاه روی خطوط دو دروازه فوکوس می‌کنند، بطوریکه هفت دوربین برای هر کدام از دروازه‌ها اختصاص داده می‌شود.

فناوری موسوم به چشم شاهین چندان جدید و خلاقانه نیست و در طول یک دهه‌ی اخیر شاهد استفاده از آن در سایر رشته‌های ورزشی نیز بوده‌ایم. از جمله‌ی رشته‌های ورزشی که فناوری چشم شاهین در آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته باید به تنیس، کریکت و اسنوکر اشاره کرد. دوربین‌ها با سرعت بالای فیلمبرداری قادرند تا توپ را با دقت بسیار بالا تعقیب کرده و از طریق روش مثلث سازی محل دقیق توپ را نسبت به خط دروازه مشخص می‌کند.

مثلث‌سازی یا Triangulation روشی در علوم مثلثات و هندسه است که در آن با استفاده از اندازه‌گیری زاویه‌ی یک نقطه نسبت به دو نقطه‌ی معین، مختصات آن نقطه را محاسبه می‌کنند. در واقع با استفاده از مثلث‌سازی، می‌توان فاصله‌ی یک نقطه از دو نقطه‌ی معین را در کنار مختصات آن محاسبه کرد. همانطور که از نام این روش نیز مشخص می‌شود در مثلث‌سازی شاهد این نکته هستیم که بین سه نقطه‌ی مورد نظر خطوطی ترسیم شده و در نتیجه با بهره‌گیری از زاویه‌ی ایجاد شده بین اضلاع مثلث محل نقطه‌ی مجهول مشخص می‌شود. این سیستم نهایتا تصویر سه بعدی توپ را براساس مختصات آن پیدا می‌کند.

فناوری چشم شاهین قادر است حتی در شرایطی که دید شماری از دوربین‌ها توسط بازیکنان مسدود شده باشد، نتیجه‌ی صحیح و قابل قبولی را نمایش دهد. براساس اطلاعات ارائه شده در سیستم چشم شاهین تنها وجود سه دوربین برای تشخیص محل دقیق دوربین کافی است، از این‌رو این سیستم می‌تواند به راحتی و بدون نگرانی از پوشش دید دروازه اقدام به شناسایی و سنجش دقیق محل توپ کند.

سیستم مرکزی مورد استفاده قادر است تا با دریافت پیکسل‌هایی که محل توپ را مشخص می‌کنند، اطلاعات موجود در هر فریم را پردازش کند. عملکرد سیستم چشم شاهین به اندازه‌ای دقیق است که این سیستم قادر است تا حتی توپی را که با سرعت ۱۲۰ کیلومتر در ساعت از خط دروازه عبور کرده، شناسایی کرده و صحت و سقم عبور توپ از خط دروازه را متوجه شود.

در صورتی که توپ بصورت کامل از خط دروازه‌ عبور کند، یک پیام رمزنگاری شده برای ساعتی که داور روی مچ دست خود بسته یا هدفونی که به گوش دارد، در طول کمتر از نیم ثانیه ارسال می‌شود و با استفاده از این ویژگی داور در کسری از ثانیه از این موضوع که توپ از خط دروازه عبور کرده، آگاه می‌‌شود. چشم شاهین تنها در شرایطی عبور توپ از خط دروازه را تشخیص می‌دهد که توپ کاملا از خط دروازه عبور کرده باشد و این موضوع در اصل صحیح است.

فناوری چشم شاهین حتی می‌تواند مسیر عبور توپ را نیز تشخیص داده و صحت حرکت توپ در مسیر مورد نظر با برخورد یا عدم برخورد با موانع مختلف را ارزیابی کند. سیستم چشم شاهین برای اولین بار در فصل ۲۰۱۳-۲۰۱۴ در لیگ انگلستان مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم از آن پس در لیگ‌های دیگری نظیر بوندس‌لیگا، لالیگت و سری آ ایتالیا نیز مورد استفاده قرار گرفته است.

همچون فناوری چشم عقاب، تکنولوژی گل کنترل 4D نیز از وجود ۱۴ دوربین با سرعت بسیار بالا که حول استادیوم نصب شده‌اند، برای تشخیص عبور توپ از خط دروازه استفاده می‌کند. هر دروازه ۷ دوربین را به خود اختصاص داده است. این سیستم با محاسبه محل توپ و همچنین مسیر توپ برای رسیدن به خط دروازه، ابهامات موجود در خصوص عبور توپ از خط دروازه را رفع کرده و مشخص می‌کند که آیا توپ از خط دروازه عبور کرده یا خیر.

گل کنترل ۴ دی قادر است با بهره‌گیری از ۷ دوربین روی هر دروازه بیش از ۵۰۰ صویر را در هر ثانیه ثبت کرده و تغییرات حرکتی توپ به فاصله‌ی ۵ میلی‌متر را نیز به راحتی تشخیص دهد. این سیستم بصورت آزمایشی در جام کنفدراسیون‌های سال ۲۰‍۱۳ مورد استفاده قرار گرفت و موفق شد تا بیش از ۶۸ گل را تشخیص دهد.

یکی از بزرگ‌ترین معایب این سیستم هزینه‌ی بالای پیاده‌سازی است. هرچند این سیستم در جام‌جهانی ۲۰۱۴ مورد استفاده قرار گرفت، اما بسیاری از لیگ‌های معتبر جهان به دلیل هزینه‌ی بالا از آن استفاده نکردند.

یکی دیگر از فناوری‌های مورد استفاده برای تشخیص عبور توپ از خط دروازه با کمک دوربین‌ها Goalminder است. این فناوری بر پایه‌ی قراردادن دوربین‌ها درون دروازه استوار است و خبری از دوربین‌های تعبیه شده حول زمین بازی نیست.

سیستم Cairos GLT توسط کمپانی آلمانی Cairos Technologies AG با همکاری آدیداس توسعه پیدا کرده است. این تکنولوژی با استفاده از مفهوم میدان مغناطیسی اقدام به شناساییی وضعیت توپ و احتمال عبور آن از خط دروازه می‌کند. البته در این سیستم درون توپ یک سنسور الکترونیکی قرار می‌گیرد که عبور توپ از خط دروازه را تشخیص می‌دهد. آدیداس برای این سیستم سنسوری را توسعه داده که نه‌تنها قادر است سنسور را درون خود جای دهد، بلکه می‌تواند سنسور را در برابر ضربات بسیار هولناک نیز محافطت کند.

توپی که در حال حرکت است از طریق واکنش با سیم‌های مسی روی میدان مغناطیسی تاثیر می‌گذارد. تغییرات ایجاد شده از طریق سنسور تعبیه شده در پشت دروازه به کامپیوتر مرکزی که در کنار زمین تعبیه شده ارسال می‌شود. این سرور مرکزی تصمیم می‌گیرد که توپ از خط دروازه عبور کرده یا خیر. در صورتی که سیستم تشخیص دهد توپ از خط دروازه عبور کرده، سیگنالی به ساعت داور بازی ارسال می‌شود و از این طریق گل شدن توپ به اطلاع داور می‌رسد. البته این سیستم معایبی نیز دارد که در مورد تشخیص گل شدن توپ در سرعت‌های بالا است.

در این فناوری نیز شاهد استفاده از سنسور پسیو الکترونیکی در درون توپ برای تشخیص عبور آن از خط دروازه هستیم که توسط یک میدان مغناطیسی فرکانس پایین پوشش داده شده است. این میدان مغناطیسی بین دو تیر دروازه و خط دروازه را شامل می‌شود. مدار الکترونیکی مورد استفاده درون توپ شامل سه لایه مس است که بین لایه‌ی داخلی و بیرونی توپ قرار گرفته‌اند.

با عبور توپ از خط دروازه آنتن‌های تعبیه شده عبور توپ را تشخیص داده و اطلاعات مورد نظر را در اختیار سرور مرکزی که در کنار زمین قرار دارد، ارسال می‌کند. با استفاده از اطلاعات دریافتی کامپیوتر تشخیص می‌دهد که آیا توپ از خط دروازه عبور کرده یا خیر. در صورتی که توپ از خط دروازه عبور کرده باشد، سیگنالی در کمتر از نیم ثانیه به داور ارسال می‌شود. این سیستم در جام‌جهانی ۲۰۱۴ مورد استفاده قرار گرفت. این تورنمت اولین باری بود که شاهد استفاده از فناوری GoalRef بود.

با وجود فناوری‌های متعدد مورد استفاده برای تشخیص عبور توپ از خط دروازه، تاکنون این سیستم نیز اشتباهاتی نیز کرده است. بخشی از خطاهای ایجاد شده در این سیستم‌ها را باید به حساب دخالت عامل انسانی در حرکت توپ به هنگام عبور از خط دروازه عنوان کرد. برای مثال حین بازی فرانسه و هندوراس طی جام جهانی ۲۰۱۴، سیگنال سیستم GolaRef نشان از عبور توپ از خط دروازه داشت، حال آنکه توپ بصورت کامل از خط دورازه رد نشده بود و از این‌رو گل نشده بود.

همانطور که در ابتدای این مقاله نیز اشاره کردیم، اخیرا در برخی از لیگ‌های اروپایی شاهد استفاده از بازپخش صحنه‌های حساس برای تیم داوری به منظور تصمیم‌گیری در مورد چگونگی یک رویداد طی بازی هستیم.