Welche bahnbrechenden Technologien wurden bei dieser Weltmeisterschaft tatsächlich eingesetzt?
Dieser Weltcup geht bereits dem Ende zu!
Ich weiß nicht, wie viele Spiele ihr gesehen habt – ich habe keines der Live-Übertragungen verfolgt, sondern ausschließlich Aufzeichnungen. Ich kann einfach nicht mehr lange aufbleiben, wenn ich älter werde. Nach einer durchwachten Nacht brauche ich mehrere Tage, um mich zu erholen.
Eigentlich kenne ich als "alter Hase" der Generation 80 nur noch wenige aktive Spieler. Während ich die Spiele verfolge, ziehen mich die technologischen Elemente auf dem Spielfeld als Technik-Blogger viel mehr in den Bann.
Dieser Weltcup ist der technologisch fortschrittlichste aller Zeiten. Im und außerhalb des Stadions wurde eine Vielzahl modernster digitaler Technologien integriert, darunter 5G, Internet der Dinge, VR/AR, Cloud Computing, Digital Twin und Künstliche Intelligenz. Diese digitalen Technologien verbessern nicht nur die Genauigkeit der Schiedsrichterentscheidungen, sondern verändern auch das Seherlebnis der Zuschauer außerhalb des Spielfelds.
In diesem Artikel werde ich euch nun detailliert auflisten, welche innovativen Technologien bei diesem Weltcup zum Einsatz kommen.
Spielball mit integriertem IMU-Chip
Beginnen wir im Inneren des Stadions, und zwar mit dem offiziellen Spielball.
Der bei diesem Weltcup verwendete Ball heißt "Trionda" und stammt von Adidas.
Dieser Ball besteht aus vier Bahnen, die durch ein thermisches Klebeverfahren miteinander verbunden sind. In der Zwischenschicht einer der Bahnen ist ein nur 14 Gramm schwerer IMU-Chip (Inertial Measurement Unit) eingebettet.
Der Chip enthält einen Beschleunigungssensor und ein Gyroskop, die mit einer Frequenz von 500 Mal pro Sekunde die Bewegungsdaten des Balls in Echtzeit erfassen – darunter Geschwindigkeit, Drehwinkel und Beschleunigung.
500 Mal pro Sekunde entspricht einmal alle 2 Millisekunden. Bei einem Schuss dauert der Kontakt zwischen Fuß und Ball etwa 10 bis 20 Millisekunden. Mit einer Frequenz von 500 Hz lassen sich 5 bis 10 Messpunkte erfassen, um den Moment des Ballkontakts präzise zu bestimmen.
Auch in unseren Smartphones und Autos sind IMU-Chips verbaut – aber die IMU in "Trionda" erfüllt weit strengere technische Anforderungen.
Sie muss bei einer Ballgeschwindigkeit von 100 km/h die Fehler bei der Lageberechnung auf Zentimetergenauigkeit begrenzen. Bei der Stoßfestigkeit muss sie eine momentane Beschleunigung von über 50 g aushalten (nahe der Beschleunigung einer Kanonenkugel beim Abschuss). Das schafft ein normaler IMU-Chip überhaupt nicht.
Die Akkuleistung dieses Chips ist ebenfalls beeindruckend: Das Aufladen dauert etwa 90 Minuten (drahtlos). Nach einer vollen Ladung kann er bis zu 6 Stunden ununterbrochen verwendet werden – was die gesamte Spieldauer eines Spiels (einschließlich Verlängerung und Elfmeterschießen) problemlos abdeckt.
Die vom Chip erfassten Daten werden über UWB-Technologie (Ultrabreitband) synchron an die UWB-Basisstationen am Spielfeldrand übermittelt und anschließend per Glasfaser an die Server im Rechenzentrum übertragen.
Der Hersteller des IMU-Chips ist die Firma KINEXON aus München. Sie spezialisiert sich auf industrielles Internet der Dinge und Sportverfolgung und arbeitet nicht nur für den Weltcup, sondern auch für Großveranstaltungen wie NBA, NFL und Olympische Spiele.
Neben dem IMU-Chip ist im Ventilsitz von "Trionda" außerdem ein NFC-Chip eingebettet. Er hat nichts mit den Schiedsrichterentscheidungen zu tun, sondern dient hauptsächlich kommerziellen Zwecken wie der Echtheitsprüfung und der Interaktion mit Fans.
Übrigens ist das Einbauen von Chips in Bälle keine Neuigkeit.
Bereits bei der Weltmeisterschaft 2018 in Russland war der offizielle Spielball "Telstar 18" erstmals mit einem NFC-Chip ausgestattet – zur Interaktion mit Smartphones, für Datenabfragen und soziale Freigaben, ohne an Entscheidungen beteiligt zu sein.
Beim offiziellen Spielball "Al Rihla" der Weltmeisterschaft 2022 in Katar kam erstmals ein IMU-Chip zum Einsatz. Er war in der Mitte des Balls schwebend verbaut, was eine bessere Symmetrie und Balance ermöglichte – aber die Datenübertragung hatte Verzögerungen und die Stoßfestigkeit war eingeschränkt.
Bei "Trionda" dieser USA-Mexiko-Kanada-Weltcup wurde der IMU-Chip von der Ballmitte an die Seitenplatte verlegt (die anderen drei Platten wurden mit Gewichten versehen, um die Flugbalance zu erhalten). In Kombination mit KI-Korrekturalgorithmen, die Störungen durch Wetter, Gras und andere Umgebungsfaktoren ausgleichen, wurden die Genauigkeit (auf 10 Zentimeter) und die Geschwindigkeit (unter 25 Sekunden) weiter verbessert.
Halbautomatisches Abseitserkennungssystem (SAOT)
Um Entscheidungen zu unterstützen, reicht der Ball allein nicht aus. Wie jeder weiß, ist "Abseits" die umstrittenste Situation im Fußball.
Abseitsentscheidungen sind sehr schwierig, da sie die räumliche Beziehung zwischen Angreifer, Verteidiger und Ball betreffen und oft in einem Augenblick passieren – für das menschliche Auge kaum präzise zu erkennen.
Deshalb hat die FIFA bei der Weltmeisterschaft 2022 in Katar in großem Umfang das halbautomatische Abseitserkennungssystem (Semi-Automated Offside Technology, SAOT) eingesetzt, um Schiedsrichtern zu genaueren Entscheidungen zu verhelfen.
Bildquelle: FIFA
Das "halbautomatisch" bedeutet, dass das System nur automatisch positioniert, warnt und Entscheidungsanimationen erstellt – aber das Endergebnis nicht direkt festlegt. Die endgültige Entscheidung liegt weiterhin beim VAR (Video Assistant Referee) und dem Hauptschiedsrichter.
SAOT ist ein riesiges System. Der bereits erwähnte Ball "Trionda" gehört eigentlich auch zu SAOT.
Neben "Trionda" umfasst SAOT außerdem 16 spezielle optische Verfolgungskameras, die an der Decke des Stadions verteilt sind, sowie die Hintergrundverarbeitungs- und Berechnungsinfrastruktur.
Jede der speziellen optischen Verfolgungskameras nimmt 50 Bilder pro Sekunde auf, verfolgt 29 wichtige Körperpunkte aller Spieler auf dem Feld in Echtzeit und erfasst kontinuierlich deren Positionsdaten.
Durch die kombinierte Berechnung der Bilder aus 16 Kamerapositionen werden pro Sekunde über 95.700 dreidimensionale Koordinaten erzeugt. Bei einem einzigen Spiel werden bis zu 150 Millionen Datenpunkte erfasst, was einen Speicherbedarf von 7,2 TB bedeutet.
In Kombination mit den Daten zum Ballkontakt, die vom IMU-Chip im Ball übermittelt werden, erstellt das SAOT-System mithilfe von KI-Algorithmen innerhalb weniger Sekunden automatisch 3D-Modelle der Spieler und eine Abseitslinie. Sie zeigt klar die Position jedes Körperteils eines Spielers relativ zur Abseitslinie an und hilft dem Schiedsrichter bei der endgültigen Entscheidung.
Die 3D-Visualisierung des SAOT-Systems bei diesem Weltcup stammt von Lenovo.
Vor Beginn der Spiele hat das Lenovo-Team in 12 Tagen die vollständige Ganzkörperscannung und digitale Modellierung von allen 1.263 Spielern der 48 teilnehmenden Mannschaften abgeschlossen.
Die Scandauer für einen einzelnen Spieler beträgt nur etwa 1 Sekunde. Nach der synchronen Erfassung von 36 Bildern aus verschiedenen Winkeln werden diese direkt in die Cloud hochgeladen, um automatisch das Modell zu erstellen. Die Modellierung eines einzelnen digitalen Spielers dauert etwa 2,5 Stunden und erreicht eine Genauigkeit im Millimeterbereich.
Bisher wurde beim VAR manuell Bild für Bild zurückgespult und die Abseitslinie von Hand gezeichnet – das dauerte über 70 Sekunden. Das SAOT-System verkürzt die Entscheidungszeit auf durchschnittlich unter 25 Sekunden und reduziert die Unterbrechungen im Spiel erheblich.
Die Zuschauer ärgerten sich am VAR hauptsächlich, weil er die Spannung und den Fluss des Spiels unterbrach. Mit SAOT wird ein guter Ausgleich zwischen Fairness und Spielfluss erreicht.
Übrigens sendete das SAOT-System bei der Weltmeisterschaft 2022 in Katar die Warnungen zuerst an das VAR-Team. Bei diesem Weltcup wurde das verbessert: Bei Abseits kann das System direkt den Linienrichter auf dem Feld warnen, der schneller die Flagge hebt. Das verhindert, dass Spieler "unnötig laufen".
Kamera am Kopf getragen
Schauen wir uns nun die innovative Technologie am Hauptschiedsrichter an.
Der Hauptschiedsrichter ist die höchste Instanz auf dem Feld. Seine Sicht und seine Entscheidungen haben einen entscheidenden Einfluss auf das Ergebnis des Spiels.
Bei diesem Weltcup ist der Hauptschiedsrichter "von Kopf bis Fuß mit Technik ausgestattet". Zuerst fällt die auffällige Kamera auf, die er am Kopf trägt.
Diese Kamera heißt RefCam (Referee Body Camera) und stammt von der deutschen Firma Riedel (Hauptsitz in Wuppertal, gegründet 1987).
Die RefCam wiegt nur etwa 14 Gramm, unterstützt eine Ausgabe in 1080p mit 50/59,97 Bildern pro Sekunde und wird am Ohr des Schiedsrichters getragen (integriert mit dem Kopfhörer). Sie beeinträchtigt Laufen, Drehen und Pfeifen in keiner Weise, ist wasserdicht und stoßfest – und widersteht Schweiß, Regen und unbeabsichtigten Stößen auf dem Feld.
Die Hauptaufgabe der RefCam ist nicht die Unterstützung von Entscheidungen, sondern die vollständige Erfassung und Aufzeichnung der Bilder aus der "ersten Perspektive des Schiedsrichters". Einerseits erhalten die Zuschauer so eine einzigartige Sichtweise, andererseits dienen die Aufzeichnungen der Nachbesprechung und als Bildbeweis bei umstrittenen Entscheidungen.
Tatsächlich wurde die RefCam ursprünglich für die Ausbildung von Schiedsrichtern entwickelt.
Aufgrund ihrer geringen Größe und ihres Gewichts verfügt die RefCam nicht über eine starke Rechenleistung und die Fähigkeit, Bilder in Echtzeit zurückzusenden. Sie überträgt die Daten über eine Kabelverbindung an das tragbare Gerät Beltpack (Gürteltasche), das der Schiedsrichter an der Taille oder am Oberarm trägt.
Das Beltpack führt die Videokodierung durch und speichert eine redundante Sicherung auf einer lokalen SD-Karte. Anschließend werden die Daten über ein privates 5G-Netz in Echtzeit an die Videobetriebsräume am Spielfeldrand übermittelt.
Das größte Problem bei tragbaren