巴黎奥运会接近尾声,十几天的比赛里,出现了多次以毫秒定胜负的激烈场面,让人看得忘记呼吸。
男子100米决赛中,冠军以0.005秒之差险胜亚军。攀岩女子速度赛里,中国选手邓丽娟以0.006秒优势晋级4强,在决赛中以0.08秒惜败,获得银牌。同样在速度攀岩中摘得银牌的男子选手伍鹏,跟对手的差距则只有0.02秒。
如此微小的差距,让观众难以用眼睛分辨胜负,有时运动员自己都不知道谁赢了,需要等待计时系统来公布最终结果。要是放在几十年前,计时没有现在精准,裁判也难分先后,可能会判定真正的冠军落败或者并列第一。
当今的奥运会比赛计时,是怎么做到精准测量,保证运动员竞争公平的?
男子100米决赛后,基沙恩·汤普森和诺亚·莱尔斯正在等待成绩公布 | AP
枪声不从枪发出,而是每个起跑器后面的扬声器
我们先来看差距最小的男子100米决赛,这是现代奥运会历史上成绩最接近的一届。冠军诺亚·莱尔斯(LYLES Noah)成绩是9秒784,仅领先亚军基沙恩·汤普森(THOMPSON Kishane)5毫秒,而且决赛中的8名选手都在10秒之内完成了比赛。
奥运会官方成绩表上,冠亚军成绩都记录为9.79秒,括号中备注更精确时间 | olympics
5毫秒的差距能被分辨出来,是因为新技术替代了传统的发令枪、终点线和计时表,使起跑和冲线更公平,时间记录更精确。
仅仅是起跑这一个环节,传统方式的误差就足以埋没那5毫秒。首先是各赛道发令枪声的不一致。起跑时,发令员站在跑道的一侧,选手们在各自赛道上一字排开。枪声从发令枪传出后,声音到达距离最近和最远选手的时间,会有20~30毫秒的差别。而且,随着距离增加枪声响度下降,枪声大小也与运动员的反应时间密切相关。统计数据显示,1996年和2004年奥运会短跑比赛中,起跑反应时间平均值从第一赛道到第八赛道逐渐增大。
如果是这样,今年跑在第7道的冠军莱尔斯,可能因为起跑落后于第4道的汤普森。
传统发令枪与新型发令枪| omegawatches
从2008年北京奥运会开始,短跑比赛在每个起跑器后面都放置了扬声器。发令员按下新型发令枪扳机后,枪发出闪光,每个扬声器同时播放音量相同的枪声,保证每个赛道的运动员同时听到枪声,最大程度地确保起跑公平。
另外,抢跑是左右短跑成绩又很难判定的情况。以前,裁判用肉眼观察时,很难辨别选手启动的瞬间。现在,起跑器内置了感应器,以每秒4000次的频率测量运动员脚蹬起跑器的压力,并将数据实时传输到比赛现场的电脑中。压力增大到一定数值时,系统判定选手起跑,如果起跑时间与发令间隔短于0.100秒,选手会被认定还没听到枪声就抢跑了(人类反应时间不太可能短于0.100秒)。
起跑器经扬声器播放发令枪声,踏板内置感应器|中新社
正式成绩不按冲线时间算,而是按终点影像
相对于起跑,几十年前的冲线时间判定误差更大。那时,计时员手握计时表蹲在终点线上,看到选手身体越过线时按下停止计时键。按下时机稍有偏差,成绩就会波动,而且早年计时表只能精确至100毫秒。
这样的话,本届男子100米的成绩可能前六名都是9.8秒。
计时员在终点线处计时| thepaper
1948年开始,田径比赛终点采用光电子眼系统计时。目前的装置含有由上到下四枚光电管,不断发射和接收光信号,当选手越过光束的时候,系统会自动记录下冲线时间并即时显示。如果选手成绩差距不大,这个系统足以正确判定比赛名次,但本届男子100米胜负难分。
男子100米决赛,冠军诺亚·莱尔斯(第7道)、亚军基沙恩·汤普森(第4道)和季军弗雷德·克尔利(第3道)冲过终点线。黄色方框标示光电子眼系统 | Jung Yeon-je/法新社
赛后几分钟内,没有人知道是谁赢了,大家全都紧盯着体育场内的大屏幕。采访中,冠军莱尔斯告诉记者,冲线后他走向基沙恩说,“说实话,我觉得你赢了”,并且已经准备好看到基沙恩的名字出现在冠军位置。
裁判在选手冲线时就得到了光电子眼系统的计时结果,之后的几分钟里,他们在通过查看终点摄像(photo finish)确定选手的正式成绩。当选手接近终点时,摄影系统会在与终点线平齐的位置,每秒捕捉四万幅数码影像,记录每位选手冲线的完整图像以及当时的计时。场地另一侧还有一个后备摄像头,以防某个选手被另一个遮挡。
根据影像,裁判最终判定莱尔斯的胸部先通过了终点线,随后,大屏幕上显示出了排名和时间。史上最激烈比赛之一,终于以令人信服的精准方式分出了胜负。
欧米茄计时系统记录的男子100米决赛终点摄像,红线显示莱尔斯首先冲过终点线(以躯干为准,不计头颈、手臂或腿脚)| nbcnewyork
游泳与攀岩,唯二运动员自己计时的项目
相比陆地上的短跑,泳池里的项目更难用肉眼观察准确计时。
目前,游泳出发时的记录类似短跑,选手从出发台上跃下时,台上的压力板将记录出发时间,提示抢跳行为。
选手到达终点的时间,曾经需要泳池边的计时员用眼睛判断。1968年,奥运会第一次引入泳池触摸板,选手以1.5~2.5千克力量按压触摸板时停止计时器,游泳成为当时唯一一项参赛者可以自己停止计时的项目。
之后,出发台和触摸板进行了多次改进,计时越来越精确,出发台还添置了三盏灯,用亮灯数量向运动员和观众及时显示冠亚季军排名。
出发台和泳池边的触摸板 | 中国青年报
攀岩是游泳之后第二个使用触摸板技术的奥运会项目。岩壁底部有一个压力板,运动员蹬离地面的时间,由它记录。运动员到达岩壁顶部时,自行拍下触摸板停止计时,上方显示屏立刻显示比赛成绩,并以绿色和红色背景标示双方胜负。
岩壁底部的压力板|xbiao
晋级4强时,中国选手邓丽娟以6秒363的成绩胜过印度选手德萨克的6秒369 | antaranews
一秒永远是一秒,但我们的衡量方式越来越精确
如此精确的计时系统,是随着科技进步逐渐成型的。
古代奥运会中,战车比赛的时间是用简单日晷来测量的。1896年现代奥运会开始后,人们用手动计时表记录成绩。
1932年,一位孤独的瑞士制表师带着30块计时表前往洛杉矶,为所有奥运会比赛项目计时。
图 | omegawatches
1948年,电子体育计时时代由体育计时领域最重要的两项创新开启:光电子眼技术的自动计时器和终点摄影机。
这届奥运会上,两项新技术本来都是备用的,但男子100米项目中,两名运动员成绩都是10.3秒,裁判员们看了冲线影像才判定了获胜者。
1952年,计时精确程度达到10毫秒。
1992年,冬季奥运会使用了光感摄影机系统测量速度滑冰运动员的成绩,时间记录精确到1毫秒。
2012年,奥运会开始使用量子计时器,最大误差只有千万分之一秒,系统由计时器中嵌入的微型石英晶体组件驱动。
2024年,奥运会计时员数量增至550名,帮助计时的志愿者近千名,计时设备重达350吨,电缆和光纤长度达200公里。
Guokr
计时的人数从一人到千人,精确度从秒到毫秒,奥运会计时的目标始终没有改变:提供精确计时,为世界上最好的运动员们创造一个公平的竞争环境。
参考文献
[1]https://community.cadence.com/cadence_blogs_8/b/corporate/posts/olympic-timekeeping
[2]https://nationalpost.com/sports/olympics/the-evolution-of-time-how-the-olympics-went-from-30-stopwatches-to-480-professional-timekeepers
https://www.omegawatches.com.hk/zh-hk/planet-omega/sport/olympic-games
[3]https://finance.sina.com.cn/tech/roll/2024-07-24/doc-incfffqe7293607.shtml
[4]https://sportstar.thehindu.com/olympics/paris-2024/news/noah-lyles-kishane-thompson-who-actually-won-100m-final-paris-olympics-2024-rules-athletics-photo-finish-explainer/article68486318.ece
作者:代天医
(摘编自微信公众号壹读)