Ces dernières années ont été marquées par une révolution dans le domaine du sport, en particulier dans le football, en grande partie grâce à l’intelligence artificielle (IA) qui influence de plus en plus le fonctionnement des acteurs impliqués, y compris les arbitres. L’arbitrage a évolué avec l’introduction de nouvelles technologies, telles que le système de la Coupe du monde 2014 au Brésil permettant de déterminer si le ballon a franchi la ligne de but, et la vidéo-assistance à l’arbitrage (VAR) en 2016 pour des décisions plus éclairées.
Malgré ces avancées, des améliorations étaient nécessaires, notamment en ce qui concerne le hors-jeu, d’où la mise en place de la Technologie Semi-Automatisée du Hors-Jeu (SAOT) et du Ballon Connecté ou X-Ball pour une meilleure précision et réduction du temps de décision.
L’innovation du ballon connecté (X-ball)
Le ballon connecté, fruit de la collaboration entre Kinexon et la FIFA, représente une avancée majeure dans le suivi des performances des joueurs de football. Après plusieurs années de travail acharné, cette solution technologique révolutionnaire voit enfin le jour. Doté d’un capteur de mesure inertielle de pointe, ce ballon est capable de fournir des données d’une précision exceptionnelle sur divers aspects du jeu, tels que la position, la vitesse, la rotation et l’accélération du ballon. Grâce à une technologie de pointe combinant des capteurs ultra-performants et une unité de mesure inertielle, ce bijou technologique peut transmettre des données brutes à une fréquence impressionnante de 500 fois par seconde. Cette fréquence élevée permet d’obtenir une précision inégalée dans le suivi du mouvement du ballon, offrant ainsi aux équipes et aux entraîneurs des informations cruciales pour améliorer les performances des joueurs. De plus, le ballon est constamment suivi en temps réel par un réseau de 12 caméras, ce qui permet d’obtenir des données encore plus précises sur sa trajectoire, son comportement et d’autres paramètres clés tels que la vitesse de tir, la distance parcourue et les touches de balle. Cette technologie révolutionnaire ouvre de nouvelles perspectives dans l’analyse du jeu et offre aux équipes un avantage compétitif indéniable sur le terrain.
Grâce à cette technologie de pointe, les arbitres et les entraîneurs auront désormais accès à des informations détaillées sur le ballon pendant les matchs, ce qui leur permettra d’améliorer leur prise de décision et d’analyser les performances des joueurs de manière encore plus précise. Le ballon connecté X-ball représente donc une avancée majeure dans le domaine du football, offrant une nouvelle dimension d’analyse et de suivi du jeu. Cette innovation promet d’enrichir l’expérience des spectateurs et de contribuer au développement continu de ce sport passionnant.
L’Ultra Wideband (UWB) est un système de communication radio sans fil sophistiqué, surpassant de loin le Bluetooth ou le Wi-Fi, en utilisant une fréquence supérieure à 500 MHz et plusieurs bandes de fréquences. Les capteurs UWB permettent une localisation en intérieur d’une précision incroyable, inférieure à 10 centimètres voire moins, avec une précision temporelle de 2msec. Cette technologie révolutionnaire permet de suivre en temps réel l’emplacement exact, le mouvement et l’interaction des objets dans des environnements spécifiques, offrant une localisation précise en 3D.
Quant à l’IMU (Inertial Measurement Unit), il s’agit d’un dispositif de mesure inertielle d’une grande précision, mesurant l’angle d’inclinaison d’un objet tel que le ballon, en évaluant l’inertie. Il est doté d’un gyroscope qui fournit des données pures de vitesse angulaire, d’accélération et de géomagnétisme sur les axes X, Y et Z du capteur. Le ballon de football, en agissant comme un gyroscope, utilise également un capteur composé d’un gyroscope (pour la vitesse angulaire), d’un accéléromètre et d’un capteur géomagnétique. Comparable à un organe sensoriel humain, il fonctionne tel une plaque semi-circulaire dans l’oreille, détectant les mouvements des objets grâce aux informations recueillies par cet appareil. L’unité de mesure inertielle (IMU) est fréquemment employée dans le domaine de l’aéronautique, de la navigation maritime, de l’astronautique et des satellites, occupant une place essentielle dans la guidance des missiles.
Le Hors-jeu semi-Automatique
Le Hors-jeu semi-Automatique a été développé grâce à la collaboration de l’Institut de recherche sportive du Massachusetts Institute of Technology (MIT), de l’Institut de recherche sur piste de l’Université Victoria (Track) et de l’ETH Zurich. L’Institut de recherche sportive du MIT et l’Institut de recherche sur piste de l’Université Victoria ont été chargés d’analyser et de valider les données collectées par les 12 caméras installées dans le stade. De son côté, l’équipe de recherche de l’ETH Zurich a travaillé sur la vérification de l’efficacité technique du système de suivi multi-caméras. Pour mettre cette technologie en pratique, un système d’analyse détaillée des données a été installé dans le stade. Sur le toit du stade, 12 caméras qui tournent sans arrêt, suivent les déplacements des joueurs et du ballon en temps réel. Ces caméras filment en permanence 29 parties du corps de l’athlète, avec une fréquence de capture d’environ 50 fois par seconde. Le système d’IA utilise les informations de localisation ainsi collectées pour mesurer la position du joueur qui a frappé le ballon. Si le joueur est jugé en avance sur le défenseur au moment de la frappe, un signal est envoyé à la salle VAR. Dans cette salle, le point de coup de pied du ballon et la ligne de hors-jeu sont affichés simultanément. L’arbitre de la VAR vérifie directement le signal dès qu’il le reçoit. Si le hors-jeu est confirmé, l’arbitre principal est immédiatement averti et révise sa décision initiale.
La combinaison de ces deux nouvelles technologies permet de réduire le temps de jugement à seulement 70 secondes, tout en notant que le match est interrompu pendant cette période. Une fois la décision prise, la technologie IA génère des graphiques 3D représentant la ligne de hors-jeu et les positions des joueurs. Ces images sont ensuite diffusées instantanément aux supporters via les écrans du stade et aux téléspectateurs.
Les enjeux à relever
Les défis à relever sont nombreux et variés. Tout d’abord, il est important de souligner que le ballon connecté et le Hors-jeu semi-Automatique (SAOT) utilisent des protocoles différents. D’un côté, nous avons les caméras qui utilisent le suivi des membres ou le suivi optique, et de l’autre côté, le ballon utilise les protocoles IMU et UWB. La synchronisation de ces deux technologies a nécessité des efforts considérables afin de garantir que toutes les données puissent être exploitées par la VAR. Le défi consiste à créer une norme qui permette une compatibilité entre les différentes technologies, afin d’établir un standard multi-vendeurs. Un autre défi majeur réside dans la réduction significative du délai de jugement. Actuellement, ce délai est de 25 secondes, mais une autre optimisation est prévue pour la Coupe du Monde 2026. Il est essentiel de trouver des solutions pour accélérer le processus de prise de décision, afin d’améliorer l’efficacité et la fluidité du jeu, et de réduire le temps d’attente du jugement.
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