2018世界杯落幕,但黑科技加持的"未来"世界杯在眼前

　　来源：北京科技报

　　2018世界杯落幕，但黑科技加持的未来世界杯已在眼前。或许4年后，我们坐在客厅就能“亲临现场”，就像看一部“科幻大片”。



　　2018俄罗斯世界杯落下帷幕，法国队时隔20年再次捧起大力神杯，不屈的克罗地亚队同样赢得了全世界的尊重。

　　本届世界杯上，VAR视频助理裁判的亮相吸引了足够多的眼球。从小组赛到决赛，他们一次次地为主裁判提供着具有重要价值的决策参考，直接影响着比赛的走势。回顾本届世界杯，不仅仅是VAR，带有芯片的足球、智能球鞋、4K HDR+VR直播……科技发展的迅猛让我们完全有理由相信这些“黑科技”，有朝一日会给我们带来全新的绿荫刺激――看球就像看科幻大片，这样的日子或许真的不远了。

　　转播

　　4K分辨率或成标配

　　8K观赛还得再等些年

　　俗话说，足球是圆的，不仅是比赛结果和过程难以准确预测，足球场上设备的变化也同样让人大开脑洞。1978年阿根廷世界杯，中国观众第一次从电视中看到了世界杯的比赛画面，也让中国球迷第一次领略到足球运动的魅力；当年数十人挤在一台旧黑白电视前看球的日子也让人记忆深刻。因此，说到足球场上的黑科技，我们还是从足球赛事的转播技术谈起。

　　1954年，世界杯赛事首次在电视屏幕上进行转播，到1970年，转播则首次以彩色的形式播出，电视转播也开始普及，国际足联还特意为此重新设计了比赛用球的颜色；到2006年，转播分辨率首次达到了全高清的1080P级别，这样观众可以更加清晰地看到球员跑动的细节，而不是像2002年韩日世界杯那样模糊的近景。

　　时间来到2018年，随着4K影像的发展，世界杯的电视转播达到了4K分辨率，相比较于所谓1080P高清，4K的分辨率包含了多达4倍的像素数量。这也意味着，之前模糊不清的更多细节可以被完美地呈现，例如球员队服上的纹理细节，裁判手中黄牌或者红牌上面所写的信息，甚至是裁判员手表上的时间。

　　当然，受制于技术发展和用户数量，今年俄罗斯世界杯的4K转播在国内只能以“4K机顶盒+点播”的方式呈现，可以观看的用户数量也不超过1000万，不过随着5G技术商用的快速发展，到下一届卡塔尔世界杯和下下届墨西哥世界杯，4K转播的用户群必然将极速扩大，届时成为电视观众的“标配”也是可期的。


▲摄像设备是制作4K信号的利器

　　此外，比4K技术更进一步的8K技术已经被提上日程，这种转播画面，分辨率高达7680×4320，在显示效果上是4K（UHD）显示屏的4倍，更是目前主流高清（FHD）分辨率的16倍。以足球比赛为例，观众能够清楚地看到运动员奔跑时的神态变化、足球起飞落地的瞬间等等细节，观看体验甚至远超现场。

　　日本希望，在2020年东京奥运会时普及8K转播，北京2022年冬奥会也提出8K转播的目标，这其中也包括足球比赛。但是受制于量产难度高、直播信号和内容传输等问题，在4K片源尚且极度缺乏的当下，民用级别的8K屏幕的发展也面临着不少困难。或许还要再多等一等，我们才能真正畅通无阻观看8K转播。

　　看球

　　VR转播让你沉浸赛场

　　AR让球员“跳出屏幕”

　　2009年，美国科幻大片《阿凡达》带来的3D旋风席卷全球，这股风也刮到了体育行业，特别是足球圈内。著名体育电视直播公司ESPN当时曾预言未来3D电视播放的风潮已经不可避免，并且其开设的几个3D频道也颇具亮点。一年以后的南非世界杯，国际足联还对64场比赛中的25场进行了3D拍摄与转播。不过受制于足球比赛的特点，3D转播一直处在“叫好不叫座”的尴尬地位，并没有对主视觉冲击力带来太大提升，很快以失败告终。

　　3D转播是对于观众看球体验的一种全新尝试，近几年，随着VR和AR技术的不断发展，以AR技术为代表的转播方式日渐成熟起来。今年世界杯上，英国广播公司BBC就推出了VR看世界杯服务，球迷只需要下载BBC的VR直播软件，并戴好VR头盔，就能“身临其境”来到俄罗斯观看比赛。

　　不仅是俄罗斯世界杯，其实中国足球史上第一场VR直播，在2016年6月就完成了，那场国足与特立尼达和多巴哥的热身赛中，不少球迷是用VR眼镜看完的整场比赛。“教练仿佛就在眼前指挥比赛一样，一回头，还能观察替补席上的一举一动。”当天“VR直播”成为微博热搜词，参与者甚至突破了千万。


▲未来的足球比赛，或许坐在客厅里，就能体验到“现场”的感觉

　　但是，目前观看VR直播的缺点也十分明显，甚至超过了带来的全新感观――过大的传送数据导致画面经常出现卡顿、画质降低等情况；体积庞大的头戴设备佩戴很不舒服，尤其是在夏天，头部脸部会出不少汗；最重要的是，很多人观看一会儿就会出现头晕甚至是恶心呕吐等症状，能坚持看完90分钟的人，需要不错的体感适应。

　　不过，随着科技的发展，这些缺点都能被一一破解，因为未来的VR头盔可以无限变小变薄，最终变为3D眼镜大小――可以想象一下，大约10年之后，球迷就可以坐在自家沙发上，戴上薄如3D眼镜的VR显示器观看足球直播，届时，视野会跟着你头部倾斜角度的不同而发生改变，也可以观看到赛场上的任何地方。甚至屏幕旁边还有一个数据统计表，轻轻点击下就可以看到你想要的数据，比如双方控球率、射门比，等等。这样的场景还能够被无限免费重复播放。

　　此外，能够让运动员“跳出”电视屏幕的AR观赛技术也正在研发当中：美国华盛顿大学的研究人员就提出了一种增强现实的替代方案。据了解，研究人员开发了一种全新的机器学习算法，可以将2D足球片段转换成3D重建，观众使用微软的HoloLens等增强现实头盔观看。届时，桌子或餐桌之类的平面变成一个虚拟的比赛场地，可以从不同的角度来观看三维的比赛，产生深入浸染式的体验。

　　穿戴

　　调温球衣拒大汗淋漓

　　数据分析从“鞋”开始

　　在世界杯球衣进化史上，有这样一个有趣的现象――上世纪90年代以前足球队服一般比较修身，尤其是短裤长度比现在短很多。到了21世纪的最初10年，足球比赛服又变得宽大起来，比如征战2002年韩日世界杯的中国队，所有人的队服好像都大了半号，穿在身上松松垮垮的并不太美观。而最近10年，球衣的剪裁又变为以修身为主，不过材料已经发生了很大的变化。

　　实际上，这是因为早期的球衣是棉质为主，只考虑了贴身的舒适性，却忽略了吸汗以后会变得异常沉重的事实；90年代以后的球衣改为涤纶面料，为了透气通风只好采用较为宽大的设计衣型。最近10年，面料已经可以做到轻薄舒适、透气速干、高弹性、高强度这些特性，因此收身版型的球衣又成为了主流。

　　实际上，随着纺织工业的发展，如今的足球球衣除了追求“轻薄”“排汗”以外，已经开始在温度控制方面谋求更大的突破。今年俄罗斯世界杯上，阿迪达斯将Climachill技术运用在球衣当中。Climachill技术，利用了钛混合纺纱与3D铝冷却区，可以产生即时的冷却效果，其中3D冷却区与人体的热区是相对应的，在有效散热的同时带来无与伦比的舒适感，能够带来“立竿见影的降温效果”。


　　▲Climachill采用了先进的含钛针织面料，并利用了业界首创的3D铝质散热球技术，它将可以为运动员提供瞬间的凉爽（图片来源：阿迪达斯官网）

　　另一巨头耐克也拿出了看家本领――VaporKnit技术，这种技术让球衣在人体主要容易出汗的部位加入了3D立体纹路、镂空透气网眼等设计，透气性和排汗速干能力上升到一个新台阶。

　　因此，可以预见的是，未来的球衣面料，首先追求的是极致的皮肤体验，穿着更加舒适。其次通过不断改进织法结构，让面料与皮肤有空隙，具备更好的吸汗排汗功能。而阿迪达斯的Climachill技术的加持，等于为球衣的技术革新指明了一个好的方向。

　　据了解，如今内置传感器，可以根据人体温度自动调节穿衣温度的智能服装已经面世，或许在不久的将来，这项技术也可以被运用到足球球衣上，运动员满头大汗浑身浸湿的画面或许将成为历史。

　　除了高科技面料的球衣，智能球鞋也将成为主流穿戴装备之一，例如阿迪达斯在世界杯前夕就发布了一款加入了智能传感器的球鞋，球迷可以通过传感器看到球员的动作，教练也可以在第一时间掌握球员的比赛信息。

　　今年世界杯上，虽然穿着这款球鞋的梅西没能“走太远”，但未来，这种自带数据传输功能的智能足球鞋，势必会成为越来越多的足球运动员，乃至普通爱好者参加比赛的首选。

　　当然，像可以追踪球员运动数据的电子设备与跟踪系统（EPTS）已经不是什么“新鲜科技”，而是成为了五大联赛不少球队的标配，EPTS依靠基于摄像机的系统和可穿戴技术。世界杯期间，数据将通过位于主看台上的两个光学跟踪摄像头收集，而各支球队也将可以获得来自选定的战术摄像机的画面。


▲EPTS依靠基于摄像机的系统和可穿戴技术，可以追踪球员的运动数据（图片来自网络）

　　球场

　　空调球场恒温25度

　　混合草皮便宜不怕“造”

　　足球比赛是长时间的露天运动，气象条件尤为关键，国际足联在考虑世界杯主办国时，气候条件就是重要的参考因素之一。科学研究表明，足球运动最适宜的温度为18℃~20℃，相对湿度为40%~50%。太冷或者太热的天气，都会严重影响球员的发挥，更不要说刮风下雨这样的恶劣天气了。

　　对于世界杯而言，高温一直是一个难以逾越的“老对手”。1994年美国和2002年韩日两届世界杯的高温都曾令各地球队叫苦不迭，上一届在巴西更是被外界誉为“史上最热世界杯”。今年的俄罗斯世界杯上，俄罗斯南部的几个城市在比赛时也出现了超过30度的高温。

　　很长一段时间内，由于足球运动露天的特性，与天气相关的问题一直无法规避，也只能在球衣透气排汗性能等问题上加强研究，不过，随着越来越多可以开关顶棚的全封闭球场和空调球场的启用，未来的世界杯比赛，有希望完全“摆脱”天气的干扰。


▲圣彼得堡竞技场造价超过100亿元，是俄罗斯世界杯12座球场中唯一一座可以关闭顶棚的球场

　　全封闭足球场方面，出于成本和维护的考虑，这样的改造通常在欧洲发达国家进行，但随着技术的进步，会有越来越多的足球场加入这个行列，虽然全封闭足球场对于草皮生长有一定干扰，也影响整体通风，但改造以后带来的优势也是十分明显的。

　　在欧洲，像沙尔克球场、法兰西大球场、温布利球场、阿姆斯特丹竞技场等都已经实现了全封闭顶棚，对于西欧秋季冬季多雨水的气候特点来说，这样的改造恰如其分，有效地避免了极端天气对体育比赛的影响。中国的绍兴轻纺城体育场也完成了全封闭顶棚的改造，成为国内首家全封闭的足球场。今年的俄罗斯世界杯，位于圣彼得堡的圣彼得堡竞技场造价超过100亿元，是12座球场中唯一 一座可以关闭顶棚的球场。

　　空调球场方面，为了应对中东炎热的天气，2022年世界杯的举办国卡塔尔人发明了空调球场。在空调球场里，除了双方替补席背后的看台之外，剩下三面看台下面全部都有一排圆孔，空调制造的冷空气从圆孔里吹出，由于空调功率很大，再加之冷空气出口占据了整个体育场的四分之三，因此哪怕球场是露天的，即便室外温度超过40度，内部温度也被控制在20-25度。因此，到下一届卡塔尔世界杯时，如果天气炎热，参赛球队可以直接享受“吹空调”的待遇。


▲卡塔尔哈里发空调球场的出风口，应对炎热的天气，未来空调球场是一个很好的选择

　　▲卡塔尔哈里发空调球场的出风口，应对炎热的天气，未来空调球场是一个很好的选择

　　除了顶棚和温度设备，足球场里的另一项重要比赛设备――“草皮”质量和技术变革也十分关键，普通的天然草皮球场，如果只是单纯用作足球赛事承办地，一年最多使用30次左右，相当于投入数百万，一年只用一个月；之后又会变成“菜地”，严重影响足球赛事的进行。这样的案例并不少见。

　　应对这种情况，未来人工草和真草合二为一的“混合草皮”或许将成为足球场选择的趋势。与传统真草皮相比，混合草皮含有独特的、柔软的聚乙烯纤维，能最大化让球员感到舒适，且铺设时间更短，使用寿命却是常规草皮的3倍，并且在遭到损坏之后也能很快恢复。


▲俄罗斯世界杯揭幕战，卢日尼基球场就采用了含有5%人工草成分的“混合草皮”

　　据了解，目前英超赫尔城的主场、切尔西的科巴姆训练基地、英冠球队德比郡、英格兰国家队集训的圣乔治公园都使用了混合草皮，或许在未来的世界杯比赛中，混合草皮成为主流，更便宜更舒服的混合草皮也将完全取代天然草。