Как разработка магистранта ИТМО помогает решать спорные моменты в хоккее

Система «Видеогол» предназначена для того, чтобы снизить риск ошибочных решений судей на хоккейном матче. Это, своего рода, подстраховка для главного судьи, который, конечно, не всегда может уследить за всем, что происходит на площадке, и быть абсолютно уверенным, что шайба попала в ворота без нарушения правил.

Чтобы точно контролировать движение шайбы и решать спорные моменты, используется «видео-ассистент» — система из нескольких камер (по три видеокамеры над воротами, за ними и внутри них для каждой команды и одна панорамная для обзора всей площадки) и видеосервер многоканальной записи и воспроизведения.

Системы «Видеогол» в Континентальной хоккейной лиге начали тестироваться в 2009 году, тогда же появилась отдельная должность — судья видеогола, который находится в комнате на верхнем этаже чаши арены и имеет, во-первых, полный визуальный обзор ледовой площадки, во-вторых, запись со всех камер системы «Видеогол», чтобы иметь возможность детально проанализировать повтор спорного эпизода и помочь вынести вердикт главному судье. Ориентирование в записанном материале обеспечивает оператор системы «Видеогол»: он перематывает запись на нужный эпизод, подбирает информативные ракурсы, увеличивает изображение при необходимости.

Как рассказывает Дмитрий Кукин, инженер компании ИНТВ и разработчик системы, его компании поступил запрос от крупной многофункциональной ледовой арены, на которой в том числе проходят матчи Континентальной хоккейной лиги. Сейчас это домашняя арена хоккейного клуба города. На арене изначально планировали установить «Атлас-Фрактал» — систему оформления интерактивной инфографикой экранов на площадке, этот продукт является одним из самых продаваемых у «ИНТВ». Также был сделан запрос на систему «Видеогол» для судей, наличие которой является обязательным условием для проведения на арене матчей уровня КХЛ. Среди продуктов «ИНТВ» есть система замедленных видеоповторов «Метеора-Спорт» с похожим функционалом, но системы судейства, тем более соответствующей требованиям КХЛ, у компании на тот момент не было. Проект был подготовлен за полгода.

«В ходе разработки пришлось изучить огромное количество документов: в первую очередь регламенты, чтобы сделать систему, соответствующую выдвигаемым требованиям, а также различную литературу по записи сигналов разных форматов, компрессии и хранению данных. Здесь пригодились знания бакалавриата, который я оканчивал в Университете телекоммуникаций им. проф. Бонч-Бруевича по направлению "Аудиовизуальная техника". Поскольку деятельность получалась исследовательская, я быстро принял решение использовать наработки для написания магистерской диссертации, а директор компании Виталий Путилин, под руководством которого и проходила разработка новой системы, согласился выступить консультантом и рецензентом работы. Тем более, что Виталий Владимирович тоже имеет отношение к ИТМО: он закончил здесь аспирантуру и пять лет проработал сотрудником. Так что для меня разработка системы стала вдвойне интереснее», — говорит Дмитрий Кукин.

Система была установлена на арене летом 2019 года, и уже в августе работала на нескольких матчах, а в феврале 2020 года в ней появились новые функции и улучшения в интерфейсе. В апреле было запланировано очередное обновление, но работе помешала пандемия.

Сейчас команда разработчиков продолжает улучшать удобство и функционал «Метеоры-Рефери»: внедрен таймлайн для оперативного перехода по записанному материалу — на нем можно ставить метки событий матча разного типа, чтобы мгновенно вернуться к отсмотру нужного эпизода. В интерфейсе появились отдельные окна с данными от системы судейства — это облегчит принятие решения, успела ли шайба полностью пересечь линию ворот до окончания времени периода.

Также, как отмечает Дмитрий, проделана большая работа по улучшению качества изображения: разработаны алгоритмы сглаживания и обработки движущихся предметов — чтобы изображение шайбы, даже летящей на скорости 200 км/ч (или 55 м/с), было четким на мониторе судьи. Одно из преимуществ разработанной системы — возможность синхронно перематывать все отображаемые в интерфейсе сигналы, чтобы оператор мог быстро ориентироваться, какой ракурс будет информативным в данный момент.

Разработчики системы подчеркивают, что для компании «ИНТВ» важно сделать систему «Метеора-Рефери» максимально удобной для видеосудей, особенно в условиях напряженной обстановки. Поэтому, кроме опоры на свой опыт работы на трансляциях спортивных мероприятий, они всегда открыты для замечаний и предложений конечных пользователей по модернизации системы. По словам Дмитрия, удобство, простота в обращении и минимальный уровень ошибок и задержек — главные требования, предъявляемые к такого рода оборудованию. В будущем же планируется значительно увеличить количество камер, чтобы соответствовать новому регламенту КХЛ.

«Мы выполнили только план-минимум, впереди ― второй и третий этапы разворачивания этой системы. Сейчас все сигналы записываются только на один локальный сервер. И сигналов у нас пока доступно восемь. Уже подготовлен релиз программы для второго этапа, когда у нас в интерфейсе будут записываться и воспроизводиться сигналы от 16 видеокамер, для большего числа ракурсов и более подробного анализа спорных ситуаций. На третьем же этапе должно быть 24 входных видеосигнала — это требование арены, ― говорит Дмитрий Кукин. ― Для реализации третьего этапа была разработана схема кластерной структуры: три сервера-рекордера по 8 каналов записи и клиентское рабочее место — плеер, на котором все эти сигналы будут воспроизводиться. Особенность использования системы "Видеогол" состоит еще и в том, что все сигналы нужно синхронизировать между собой, чтобы оператор мог в любой момент переключаться между камерами, не теряя ни одного кадра изображения. В частности, необходимо было продумать, как передавать сигналы в кластерной структуре по сети — без задержек и потери качества».

Также он не исключает, что в будущем возможно адаптировать эту систему и под другие виды спорта. Сейчас разработанная система удовлетворяет техническому регламенту Континентальной хоккейной лиги и соответствует хоккейным правилам. Чтобы адаптировать ее, например, под футбол, потребуются серьезные доработки, такие как трекинг и 3D моделирование движения футбольного мяча, построение виртуальной линии офсайда и линии ворот.

Помимо иностранных производителей систем VAR (Video Assist Referee), например, американской компании «Slomo-TV», имеющей мощное представительство в России, существует и отечественная разработка — «Форвард Рефери» новосибирской «SofLab-NSK». Однако Дмитрий считает, что в будущем проект компании «ИНТВ» вполне может стать успешным на отечественном рынке.

«Спрос на нашу систему определенно есть: несколько потенциальных заказчиков сейчас запрашивают у нас информацию. У нас много идей по новому функционалу "Метеоры-Рефери" и еще больше — по адаптации системы под другие виды спорта, как минимум, футбол, ― говорит он. ― Сейчас мы заинтересованы в расширении штата программистов, поэтому было бы интересно пообщаться с сильными выпускниками ИТМО, особенно с теми, кто имеет опыт и знания в сфере телевидения и обработки видеосигналов. Поэтому если среди читателей есть специалисты, которым это интересно, просим связаться с нами по почте, указанной на нашем сайте. Мы готовы предложить интересные задачи по разработке нового программного обеспечения и оборудования и их обкатки "в бою" ― на съемках программ различного уровня, от спортивных мероприятий до развлекательных телевикторин и ТВ-шоу».