2018世界盃落幕，但黑科技加持的未來世界盃已在眼前。或許4年後，我們坐在客廳就能“親臨現場”，就像看一部“科幻大片”。
校對/肖園 供圖/視覺中國（除署名外）新媒體編輯/呂冰心
2018俄羅斯世界盃落下帷幕，法國隊時隔20年再次捧起大力神杯，不屈的克羅地亞隊同樣贏得了全世界的尊重。
本屆世界盃上，VAR視頻助理裁判的亮相吸引了足夠多的眼球。從小組賽到決賽，他們一次次地為主裁判提供著具有重要價值的決策參考，直接影響著比賽的走勢。回顧本屆世界盃，不僅僅是VAR，帶有芯片的足球、智能球鞋、4K HDR+VR直播……科技發展的迅猛讓我們完全有理由相信這些“黑科技”，有朝一日會給我們帶來全新的綠蔭刺激——看球就像看科幻大片，這樣的日子或許真的不遠了。
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轉播
4K分辨率或成標配
8K觀賽還得再等些年
俗話說，足球是圓的，不僅是比賽結果和過程難以準確預測，足球場上設備的變化也同樣讓人大開腦洞。1978年阿根廷世界盃，中國觀眾第一次從電視中看到了世界盃的比賽畫面，也讓中國球迷第一次領略到足球運動的魅力；當年數十人擠在一臺舊黑白電視前看球的日子也讓人記憶深刻。因此，說到足球場上的黑科技，我們還是從足球賽事的轉播技術談起。
1954年，世界盃賽事首次在電視屏幕上進行轉播，到1970年，轉播則首次以彩色的形式播出，電視轉播也開始普及，國際足聯還特意為此重新設計了比賽用球的顏色；到2006年，轉播分辨率首次達到了全高清的1080P級別，這樣觀眾可以更加清晰地看到球員跑動的細節，而不是像2002年韓日世界盃那樣模糊的近景。
時間來到2018年，隨著4K影像的發展，世界盃的電視轉播達到了4K分辨率，相比較於所謂1080P高清，4K的分辨率包含了多達4倍的像素數量。這也意味著，之前模糊不清的更多細節可以被完美地呈現，例如球員隊服上的紋理細節，裁判手中黃牌或者紅牌上面所寫的信息，甚至是裁判員手錶上的時間。
當然，受制於技術發展和用戶數量，今年俄羅斯世界盃的4K轉播在國內只能以“4K機頂盒+點播”的方式呈現，可以觀看的用戶數量也不超過1000萬，不過隨著5G技術商用的快速發展，到下一屆卡塔爾世界盃和下下屆墨西哥世界盃，4K轉播的用戶群必然將極速擴大，屆時成為電視觀眾的“標配”也是可期的。
▲攝像設備是製作4K信號的利器
此外，比4K技術更進一步的8K技術已經被提上日程，這種轉播畫面，分辨率高達7680×4320，在顯示效果上是4K(UHD)顯示屏的4倍，更是目前主流高清(FHD)分辨率的16倍。以足球比賽為例，觀眾能夠清楚地看到運動員奔跑時的神態變化、足球起飛落地的瞬間等等細節，觀看體驗甚至遠超現場。
日本希望，在2020年東京奧運會時普及8K轉播，北京2022年冬奧會也提出8K轉播的目標，這其中也包括足球比賽。但是受制於量產難度高、直播信號和內容傳輸等問題，在4K片源尚且極度缺乏的當下，民用級別的8K屏幕的發展也面臨著不少困難。或許還要再多等一等，我們才能真正暢通無阻觀看8K轉播。
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看球
VR轉播讓你沉浸賽場
AR讓球員“跳出屏幕”
2009年，美國科幻大片《阿凡達》帶來的3D旋風席捲全球，這股風也刮到了體育行業，特別是足球圈內。著名體育電視直播公司ESPN當時曾預言未來3D電視播放的風潮已經不可避免，並且其開設的幾個3D頻道也頗具亮點。一年以後的南非世界盃，國際足聯還對64場比賽中的25場進行了3D拍攝與轉播。不過受制於足球比賽的特點，3D轉播一直處在“叫好不叫座”的尷尬地位，並沒有對主視覺衝擊力帶來太大提升，很快以失敗告終。
3D轉播是對於觀眾看球體驗的一種全新嘗試，近幾年，隨著VR和AR技術的不斷髮展，以AR技術為代表的轉播方式日漸成熟起來。今年世界盃上，英國廣播公司BBC就推出了VR看世界盃服務，球迷只需要下載BBC的VR直播軟件，並戴好VR頭盔，就能“身臨其境”來到俄羅斯觀看比賽。
不僅是俄羅斯世界盃，其實中國足球史上第一場VR直播，在2016年6月就完成了，那場國足與特立尼達和多巴哥的熱身賽中，不少球迷是用VR眼鏡看完的整場比賽。“教練彷彿就在眼前指揮比賽一樣，一回頭，還能觀察替補席上的一舉一動。”當天“VR直播”成為微博熱搜詞，參與者甚至突破了千萬。
▲未來的足球比賽，或許坐在客廳裡，就能體驗到“現場”的感覺
但是，目前觀看VR直播的缺點也十分明顯，甚至超過了帶來的全新感觀——過大的傳送數據導致畫面經常出現卡頓、畫質降低等情況；體積龐大的頭戴設備佩戴很不舒服，尤其是在夏天，頭部臉部會出不少汗；最重要的是，很多人觀看一會兒就會出現頭暈甚至是噁心嘔吐等症狀，能堅持看完90分鐘的人，需要不錯的體感適應。
不過，隨著科技的發展，這些缺點都能被一一破解，因為未來的VR頭盔可以無限變小變薄，最終變為3D眼鏡大小——可以想象一下，大約10年之後，球迷就可以坐在自家沙發上，戴上薄如3D眼鏡的VR顯示器觀看足球直播，屆時，視野會跟著你頭部傾斜角度的不同而發生改變，也可以觀看到賽場上的任何地方。甚至屏幕旁邊還有一個數據統計表，輕輕點擊下就可以看到你想要的數據，比如雙方控球率、射門比，等等。這樣的場景還能夠被無限免費重複播放。
此外，能夠讓運動員“跳出”電視屏幕的AR觀賽技術也正在研發當中：美國華盛頓大學的研究人員就提出了一種增強現實的替代方案。據瞭解，研究人員開發了一種全新的機器學習算法，可以將2D足球片段轉換成3D重建，觀眾使用微軟的HoloLens等增強現實頭盔觀看。屆時，桌子或餐桌之類的平面變成一個虛擬的比賽場地，可以從不同的角度來觀看三維的比賽，產生深入浸染式的體驗。
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穿戴
調溫球衣拒大汗淋漓
數據分析從“鞋”開始
在世界盃球衣進化史上，有這樣一個有趣的現象——上世紀90年代以前足球隊服一般比較修身，尤其是短褲長度比現在短很多。到了21世紀的最初10年，足球比賽服又變得寬大起來，比如征戰2002年韓日世界盃的中國隊，所有人的隊服好像都大了半號，穿在身上鬆鬆垮垮的並不太美觀。而最近10年，球衣的剪裁又變為以修身為主，不過材料已經發生了很大的變化。
實際上，這是因為早期的球衣是棉質為主，只考慮了貼身的舒適性，卻忽略了吸汗以後會變得異常沉重的事實；90年代以後的球衣改為滌綸面料，為了透氣通風只好採用較為寬大的設計衣型。最近10年，面料已經可以做到輕薄舒適、透氣速幹、高彈性、高強度這些特性，因此收身版型的球衣又成為了主流。
實際上，隨著紡織工業的發展，如今的足球球衣除了追求“輕薄”“排汗”以外，已經開始在溫度控制方面謀求更大的突破。今年俄羅斯世界盃上，阿迪達斯將Climachill技術運用在球衣當中。Climachill技術，利用了鈦混合紡紗與3D鋁冷卻區，可以產生即時的冷卻效果，其中3D冷卻區與人體的熱區是相對應的，在有效散熱的同時帶來無與倫比的舒適感，能夠帶來“立竿見影的降溫效果”。
▲Climachill採用了先進的含鈦針織面料，並利用了業界首創的3D鋁質散熱球技術，它將可以為運動員提供瞬間的涼爽（圖片來源：阿迪達斯官網）
另一巨頭耐克也拿出了看家本領——VaporKnit技術，這種技術讓球衣在人體主要容易出汗的部位加入了3D立體紋路、鏤空透氣網眼等設計，透氣性和排汗速幹能力上升到一個新臺階。
因此，可以預見的是，未來的球衣面料，首先追求的是極致的皮膚體驗，穿著更加舒適。其次通過不斷改進織法結構，讓面料與皮膚有空隙，具備更好的吸汗排汗功能。而阿迪達斯的Climachill技術的加持，等於為球衣的技術革新指明瞭一個好的方向。
據瞭解，如今內置傳感器，可以根據人體溫度自動調節穿衣溫度的智能服裝已經面世，或許在不久的將來，這項技術也可以被運用到足球球衣上，運動員滿頭大汗渾身浸溼的畫面或許將成為歷史。
除了高科技面料的球衣，智能球鞋也將成為主流穿戴裝備之一，例如阿迪達斯在世界盃前夕就發佈了一款加入了智能傳感器的球鞋，球迷可以通過傳感器看到球員的動作，教練也可以在第一時間掌握球員的比賽信息。
今年世界盃上，雖然穿著這款球鞋的梅西沒能“走太遠”，但未來，這種自帶數據傳輸功能的智能足球鞋，勢必會成為越來越多的足球運動員，乃至普通愛好者參加比賽的首選。
當然，像可以追蹤球員運動數據的電子設備與跟蹤系統（EPTS）已經不是什麼“新鮮科技”，而是成為了五大聯賽不少球隊的標配，EPTS依靠基於攝像機的系統和可穿戴技術。世界盃期間，數據將通過位於主看臺上的兩個光學跟蹤攝像頭收集，而各支球隊也將可以獲得來自選定的戰術攝像機的畫面。
▲EPTS依靠基於攝像機的系統和可穿戴技術，可以追蹤球員的運動數據（圖片來自網絡）
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球場
空調球場恆溫25度
混合草皮便宜不怕“造”
足球比賽是長時間的露天運動，氣象條件尤為關鍵，國際足聯在考慮世界盃主辦國時，氣候條件就是重要的參考因素之一。科學研究表明，足球運動最適宜的溫度為18℃~20℃，相對溼度為40%~50%。太冷或者太熱的天氣，都會嚴重影響球員的發揮，更不要說颳風下雨這樣的惡劣天氣了。
對於世界盃而言，高溫一直是一個難以逾越的“老對手”。1994年美國和2002年韓日兩屆世界盃的高溫都曾令各地球隊叫苦不迭，上一屆在巴西更是被外界譽為“史上最熱世界盃”。今年的俄羅斯世界盃上，俄羅斯南部的幾個城市在比賽時也出現了超過30度的高溫。
很長一段時間內，由於足球運動露天的特性，與天氣相關的問題一直無法規避，也只能在球衣透氣排汗性能等問題上加強研究，不過，隨著越來越多可以開關頂棚的全封閉球場和空調球場的啟用，未來的世界盃比賽，有希望完全“擺脫”天氣的干擾。
▲聖彼得堡競技場造價超過100億元，是俄羅斯世界盃12座球場中唯一一座可以關閉頂棚的球場
全封閉足球場方面，出於成本和維護的考慮，這樣的改造通常在歐洲發達國家進行，但隨著技術的進步，會有越來越多的足球場加入這個行列，雖然全封閉足球場對於草皮生長有一定干擾，也影響整體通風，但改造以後帶來的優勢也是十分明顯的。
在歐洲，像沙爾克球場、法蘭西大球場、溫布利球場、阿姆斯特丹競技場等都已經實現了全封閉頂棚，對於西歐秋季冬季多雨水的氣候特點來說，這樣的改造恰如其分，有效地避免了極端天氣對體育比賽的影響。中國的紹興輕紡城體育場也完成了全封閉頂棚的改造，成為國內首家全封閉的足球場。今年的俄羅斯世界盃，位於聖彼得堡的聖彼得堡競技場造價超過100億元，是12座球場中唯一 一座可以關閉頂棚的球場。
空調球場方面，為了應對中東炎熱的天氣，2022年世界盃的舉辦國卡塔爾人發明了空調球場。在空調球場裡，除了雙方替補席背後的看臺之外，剩下三面看臺下面全部都有一排圓孔，空調製造的冷空氣從圓孔裡吹出，由於空調功率很大，再加之冷空氣出口占據了整個體育場的四分之三，因此哪怕球場是露天的，即便室外溫度超過40度，內部溫度也被控制在20-25度。因此，到下一屆卡塔爾世界盃時，如果天氣炎熱，參賽球隊可以直接享受“吹空調”的待遇。
▲卡塔爾哈里發空調球場的出風口，應對炎熱的天氣，未來空調球場是一個很好的選擇
除了頂棚和溫度設備，足球場裡的另一項重要比賽設備——“草皮”質量和技術變革也十分關鍵，普通的天然草皮球場，如果只是單純用作足球賽事承辦地，一年最多使用30次左右，相當於投入數百萬，一年只用一個月；之後又會變成“菜地”，嚴重影響足球賽事的進行。這樣的案例並不少見。
應對這種情況，未來人工草和真草合二為一的“混合草皮”或許將成為足球場選擇的趨勢。與傳統真草皮相比，混合草皮含有獨特的、柔軟的聚乙烯纖維，能最大化讓球員感到舒適，且鋪設時間更短，使用壽命卻是常規草皮的3倍，並且在遭到損壞之後也能很快恢復。
▲俄羅斯世界盃揭幕戰，盧日尼基球場就採用了含有5%人工草成分的“混合草皮”
據瞭解，目前英超赫爾城的主場、切爾西的科巴姆訓練基地、英冠球隊德比郡、英格蘭國家隊集訓的聖喬治公園都使用了混合草皮，或許在未來的世界盃比賽中，混合草皮成為主流，更便宜更舒服的混合草皮也將完全取代天然草。
出品：科普中央廚房
監製：北京科技報 | 科學加客戶端
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