本屆世界杯，到底用了哪些黑科技？

作者：小棗君

來源：鮮棗課堂（ID：xzclasscom）

今年這屆世界杯，已經進入尾聲啦!

不知道大家看了幾場?反正我是一場直播也沒看，全看的錄播。沒辦法，年紀大了，實在熬不住夜。熬一個夜，起碼要好幾天才能緩過來。

其實，作為一個80后“老登”，現役球員我已經不認識幾個了。看球的時候，賽場上的一些科技元素，反而更吸引我這個科技自媒體人的注意力。

這屆世界杯，是有史以來科技含量最高的一屆世界杯。在球場內外，融入了大量的前沿數字科技，涵蓋了5G、物聯網、VR/AR、云計算、數字孿生、人工智能等各個領域。這些數字科技，不僅提升了比賽判罰的準確性，也改變了場外觀眾的觀賽體驗。

今天這篇文章，小棗君就給大家詳細盤點一下，本屆世界杯到底用了哪些黑科技。

搭載IMU芯片的比賽用球

我們從賽場內開始說起。先說說官方比賽用球。

本次世界杯使用的足球，名字叫做“三重浪(Trionda)”，來自阿迪達斯。

這個球由四塊球皮通過熱粘合工藝拼接而成。其中一塊球皮的夾層中，嵌入了一枚僅14克重的IMU(慣性測量單元)芯片。

芯片內部包含加速度計和陀螺儀，能以每秒500次的頻率，實時捕捉足球的運動數據，包括速度、旋轉角度、加速度等。

每秒500次，相當于每2毫秒1次。球員射門時，腳與球接觸時間約10-20毫秒。500Hz頻率，足以捕捉到5-10個采樣點，精確鎖定觸球瞬間。

我們的手機和汽車里，也有IMU芯片。但是“三重浪”的IMU，技術指標更加苛刻。

它必須做到球速100公里/小時的情況下，姿態解算誤差控制在厘米級。在抗沖擊方面，必須能夠承受50g+的瞬時加速度(接近炮彈出膛加速度)。這是普通IMU芯片完全無法做到的。

這個芯片的待機能力也很強。充電大約需要90分鐘(無線充電)。充滿一次電，可以連續使用長達6小時，完全滿足一場比賽(包括加時賽和點球大戰)的時長需求。

芯片采集的數據，會基于UWB(超寬帶)技術，同步傳輸給場邊的UWB基站，然后再光纖傳輸到機房服務器。

IMU芯片的廠家，是來自德國慕尼黑的KINEXON公司。他們專門做工業物聯網和體育追蹤，不僅服務于世界杯，也服務于NBA、NFL、奧運會等重大賽事。

除了IMU芯片之外，“三重浪”的氣嘴底座里，還嵌有一枚NFC芯片。但它和判罰完全無關，主要用于正品防偽、球迷互動等商業運營場景。

值得一提的是，在足球中塞入芯片，并不是什么新鮮事。

早在2018年俄羅斯世界杯，官方用球“Telstar 18”就首次搭載了NFC芯片，用于與智能手機互動，提供數據查詢和社交分享功能，不參與任何判罰。

2022年卡塔爾世界杯的官方用球“Al Rihla”，首次搭載了IMU芯片。當時采用的是球心懸浮安裝，對稱平衡性更好，但數據傳輸延遲和抗沖擊性有局限。

這次美加墨世界杯的“三重浪”，IMU芯片從球心移到側面板(其余三塊面板加入了配重塊，維持飛行平衡)，配合AI補償算法校準風雨、草皮等環境干擾，進一步提升了精度(10厘米級別)和速度(25秒以內)。

半自動越位系統(SAOT)

輔助判罰，只靠球是不行的。大家都知道，足球比賽爭議最大的場景，是“越位”。

越位判罰的難度很大，因為涉及到進攻球員、防守球員和球三者的位置關系，且往往發生在一瞬間，肉眼難以精準判斷。

因此，在2022年卡塔爾世界杯，國際足聯大規模采用了半自動越位系統(Semi-Automated Offside Technology，SAOT)，輔助裁判做出更準確的判斷。

圖片來自FIFA

所謂的“半自動”，是指系統只自動定位、預警、生成判定動畫，但不直接確定結果。最終判罰決策權，仍歸VAR(Video Assistant Referee，視頻助理裁判)與主裁判。

SAOT是一個龐大的系統。剛才提到的“三重浪”，其實也屬于SAOT的一部分。

除了“三重浪”，SAOT還包括分布在球場頂棚的16臺專用光學跟蹤攝像機，以及后臺的計算和處理系統。

專用光學跟蹤攝像機，每臺每秒能拍攝50幀畫面，對所有場上球員的29個身體關鍵點進行實時追蹤，持續捕捉球員的位置數據。

16個機位的畫面疊加運算，每秒生成超過95700個三維坐標值。一場比賽下來，采集數據點高達1.5億個，存儲占用7.2TB。

結合足球IMU芯片傳來的觸球點數據，SAOT系統會通過AI算法，自動在幾秒鐘內生成3D虛擬球員模型與越位分割線，清晰展示球員各部位相對于越位線的位置，輔助裁判完成最終判定。

本次世界杯SAOT系統的3D可視化效果，來自聯想。

在比賽開賽前，聯想團隊在12天內，完成了全部48支參賽球隊、共1263名球員的全身掃描與數字建模工作。

單名球員的現場掃描時長很短，大約只需要1秒。同步采集36張多角度圖像后，直接上傳云端，完成自動化建模。單個數字人的建模周期大約2.5小時，建模精度毫米級。

以往的人工操作VAR，采用人工逐幀回放、手動劃線的核查方式，判罰時間需要70秒以上。SAOT系統將判罰時間縮短至平均25秒以內，大幅減少了比賽中斷時長。

觀眾之所以反感VAR，主要是因為它打斷了比賽的激情與流暢。SAOT的引入，在公平與流暢之間找到比較好的平衡。

值得一提的是，2022年卡塔爾世界杯的SAOT系統，會先把警報發送給VAR。本屆世界杯有所改進：對于越位，系統可以直接提醒場上的助理裁判，更快舉旗。這能夠避免球員做“無用功”。

頭戴式攝像頭

再來看看主裁判身上的黑科技。

主裁判是球場上最權威的執法者。他們的視野和判斷對球賽的結果有決定性的影響。

本屆世界杯，主裁判可以說是“用科技武裝到了牙齒”。首先，最醒目的，是他們佩戴的頭戴式攝像頭。

這款攝像頭名字叫做RefCam(裁判身體攝像機，Referee Body Camera)，來自德國Riedel公司(總部位于伍珀塔爾，1987年成立)。

RefCam的重量只有約14克，支持1080p 50/59.97輸出，佩戴在裁判耳部(與耳機集成)，完全不影響奔跑、轉頭與吹罰等動作，同時具備防水、防沖擊能力，可應對場上的汗水、雨水與意外碰撞。

RefCam的主要作用不是輔助判罰，而是全程采集并錄制“裁判第一視角”畫面，一方面給觀眾一個獨特的觀看視角，另一方面用于賽后復盤與爭議判罰的影像佐證。

事實上，RefCam最早誕生的目的，是用于裁判培訓。

因為體積和重量方面的限制，RefCam并不具備強大的算力和實時畫面回傳能力。它通過有線連接，將數據傳輸給主裁判腰間或大臂佩戴的便攜式設備Beltpack(腰包)。

Beltpack進行視頻編碼，同時本地SD卡錄制冗余備份。然后，通過5G專網實時傳輸至賽場邊的視頻操作室。

可穿戴攝像頭最大的問題，在于畫面的穩定性。裁判在高速奔跑和激烈對抗中，畫面難免劇烈晃動，影響觀看體驗。這也是以往比賽未能采用此類技術的主要原因。

本屆世界杯使用的RefCam，一方面，內置電子圖像穩定(EIS)，通過Riedel公司自研的防抖算法進行優化。另一方面，場外還配備了聯想公司提供的AI防抖算法，進行實時處理。

實際防抖效果還不錯

有意思的是，聯想官方說RefCam隨身設備的數據，經由衛星通信鏈路傳至國際轉播中心的接收端，隨后交由聯想ThinkPad Workstation P16(96核CPU + 3張專業顯卡)進行AI防抖與視頻增強處理，最終輸出給轉播商HBS用于直播制作。

但網上其它資料都說，采用的是Riedel自家的Easy5G輕量化5G專網方案。

區別于運營商公網切片，Easy5G屬于完全獨立私有5G專網，無需依賴運營商骨干光纖、無需專業運維團隊，單場球場可1小時內完成開網部署，完美適配世界杯多場館、臨時搭建、轉播/裁判/安保/賽事運營多業務隔離需求。

此前很多賽事采用的是COFDM方案，雖然成熟可靠，但在部署靈活性、帶寬擴展和成本控制上不如Easy5G。

門線技術

除了RefCam之外，主裁判的臉上還有骨傳導耳機和降噪麥克風，以便于及時和場邊的助理裁判以及VAR裁判進行溝通。

主裁判的手臂上有智能觸控屏，手腕上有一塊智能手表。手表不僅能用來看時間，也能接收各類系統的指令和通知，尤其是門線技術的通知。

除了SAOT之外，賽場的球門，作為判斷是否進球有效的最重要位置，也有專門的視頻監控系統。在本屆世界杯上，采用了14臺高速攝像機，分別盯住兩側球門區域，從不同角度同時進行觀察。

皮球過線瞬間，主裁判的手表會震動，并提示“GOAL(球進了)”。

最近的這幾屆世界杯，感覺主裁判身上的設備是越來越多了。再這樣下去，以后估計就變成這樣了：Football AI Pro生成式戰術助手。

Football AI Pro生成式戰術助手

前面小棗君提到，在比賽過程中，會生成大量的SAOT系統數據點。

FIFA基于SAOT系統，開發了一個應用，叫做Football AI Pro生成式戰術助手，并首次向全部48支球隊免費開放。

基于數億個足球歷史數據點訓練，各個球隊的教練可以直接用自然語言向系統提問，系統即時生成文字摘要、視頻拆解或圖表可視化。

FIFA明確規定，該系統只能在賽前備戰和賽后復盤時使用，比賽進行中不得接入。

全面升級的比賽轉播系統

前面介紹的，都是賽場上的黑科技。接下來，我們看看觀賽轉播的黑科技。

為了讓全球觀眾更好地觀看比賽盛況，國際足聯和主辦方可以說是煞費苦心。

在現場轉播機位方面，就非常豪橫。小組賽階段，每場比賽標配45臺攝像機。淘汰賽階段，增加至50臺，確保對球場進行無死角覆蓋。

本屆世界杯的拍攝機位設置

這些機位，不僅包括傳統的訊道攝像機和超級慢動作攝像機，還融合了電影攝影機、手持云臺微單組合等多種設備。

除了地面機位，比賽還設置了空中機位，由載人直升機、無人機和三維索道攝像系統組成三層立體捕捉網絡。

為了順應短視頻和社交媒體趨勢，官方還引入了3臺手機云臺機位(iPhone)和1臺360度全景攝像機，用于Vlog風格的內容創作。

在觀眾這一側，官方也沒小氣，一口氣設置了多達17個場外機位，覆蓋觀眾席、球隊更衣室、球員通道等。

所有視頻信號，全部采用了UHD-HDR 2160p/59.94 BT.2100格式的高規格制作標準，并配有覆蓋全場的麥克風布局所營造的沉浸式音頻。

所有16個比賽場館的視頻信號，會通過轉播匯聚網絡(每個場館兩條獨立的冗余備份鏈路，還有一條安全鏈路)，輸送到位于美國達拉斯Kay Bailey Hutchinson會議中心的國際廣播中心(IBC)。

主辦方提供了云端制作平臺，合作媒體可借助SRT協議純遠程訪問信號路由系統，無需在IBC部署本地設備即可調取多路直播信號，并使用“賽事互動助手”等工具將視頻與實時數據融合，打造交互式觀賽體驗。

通過精簡優化的多路信號體系，主辦方向全球授權轉播媒體提供了7路主信號和10路獨立信號。核心信號包括擴展場館信號、純凈場館信號和全球公共信號，此外還提供A隊專屬信號、B隊專屬信號、球迷花絮信號等，供全球媒體按需定制內容。

在視頻內容制作上，也采用了AI技術。例如，使用AI自動剪輯集錦，系統能自動識別進球、關鍵對抗等精彩瞬間，并生成適配豎屏的短視頻，供媒體在社交平臺快速發布。

國際足聯還提供了數據娛樂服務，將球員追蹤數據以可視化動態圖文疊加形式，嵌入直播流，展示球員時速、跑動軌跡等信息。

XR體驗服務，允許用戶通過Meta Quest頭顯在虛擬巨幕上觀看比賽，并可調取附帶實時數據的3D迷你賽場，實現沉浸式混合現實觀賽。

賽事觀看的個性化體驗

轉播信號到了國內，會通過授權的平臺進行播放。版權總持有方(獨家全媒體版權)，是中央廣播電視總臺。總臺授權新媒體持權平臺(可全場次直播+回放)，是咪咕視頻以及小紅書。

央視主打大屏直播和深度解說，播什么我們就看什么，互動性和定制性比較差。

咪咕視頻這次玩得比較花，不僅打造了AVS3+UWA HDR Vivid的全鏈路中國技術標準體系，還上線了“AI ZONE”，提供很多個性化功能，例如多視角切換、實時數據面板、AI解說等。

多視角切換，可以從兩隊不同的視角進行觀賽，方便支持不同隊伍的球迷進行觀看。

實時數據面板，則可以在觀賽過程中，隨時調取球員的跑動距離、傳球成功率、射門次數等關鍵數據。

解說方面，不僅有普通話解說和粵語解說，還引入了AI解說。這個AI解說純靠視覺理解賽場，不依賴外部數據源，還是蠻厲害的。

除了解說之外，咪咕的AI智能體還能夠通過對觀賽場景的深度理解，結合多輪上下文記憶，做到有問必答。這對新手球迷很友好，例如可以解答到底什么是越位，什么是定位球，等等。

結語

好啦，以上就是小棗君對本次世界杯黑科技的盤點。

其實，我沒有提到的黑科技還有很多，例如場館溫控、照明系統等。全部都介紹的話，怕是要超過1萬字。

大家應該都發現了，現在的體育，早已不是單純的競技運動，而是充滿了社交屬性和娛樂屬性的消費狂歡。科技正在重新定義我們觀看和理解體育的方式，讓每個人都能找到屬于自己的觀賽角度和樂趣。

不過，再好的科技也無法取代競技運動本身。我們也會發現，很多觀眾對于體育運動中出現太多科技元素，還是持反對態度，認為這會影響比賽的純粹性和觀賞性。

我覺得也有一定道理。例如有一些誤判，有時候本身也是比賽的一部分，帶來了更多的戲劇性和話題性，也成就了經典場面(例如馬拉多納的“上帝之手”)。

不管怎么說，世界杯即將結束，希望大家能夠享受這場足球盛宴，珍惜這最后的幾場比賽。7月20日之后，我們又要再等4年啦!

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