센서 내장형 스포츠의 광대한 세계

메이저리그 야구 커미셔너인 Rob Manfred는 최근 ESPN을 통해 2024년 빅리그에 로봇 심판이 도입될 것임을 밝혔습니다. 이 전자 스트라이크 존 또는 투구자동판정시스템(ABS)에는 본루 뒤의 센서와 해당 위치를 삼각 측량한 여러 개의 Hawk-Eye 광학 추적 카메라가 포함되어 있습니다. 이 시스템은 투구 호와 함께 타자의 스트라이크 존 위치 및 크기를 사용하여 특정 투구가 볼인지 스트라이크인지 판단합니다. 타자가 스윙을 하지 않으면 시스템이 단 몇 초 만에 심판의 이어폰에 정확한 판정을 전달합니다.

그림 1: 스포츠에서의 기술 사용은 새로운 일이 아닙니다. 1950년부터 포토 렌즈가 이 자동 심판 기계를 보완했습니다. (이미지 출처: Walter Stein · Associated Press)

ABS는 실험을 위해 2023년 모든 마이너리그 경기에 사용될 예정입니다. AAA 구장의 절반에서는 모든 판정이 ABS에 의해 자동으로 결정될 것입니다. 나머지 절반에서는 심판이 기존처럼 볼 또는 스트라이크를 판정하지만 타자, 투수 또는 포수가 판정에 이의를 제기할 수 있는 ABS 챌린지 시스템이 사용됩니다. 이러한 경우 로봇 심판이 최종 결정을 내립니다.

스포츠 분석의 기술 구성 요소

야구 로봇 심판이 스포츠 분야에서 피드백을 제공하는 유일한 응용 분야는 아니며 실제로 스포츠 분석 시장은 2025년까지 45억 달러에 이를 것으로 예측됩니다. 제조업체에 따라 제품의 특징과 사양이 다르지만 대부분의 분석 시스템에 필수적인 특정 기술이 있습니다. 다음 세 가지 예를 고려해 보겠습니다.

1. IoT 센서가 장비에 내장되어 있거나 선수가 착용합니다. 이 센서는 위치, 동작, 가속도, 진동, 힘, 압력, 충격을 비롯한 메트릭을 캡처합니다.

그림 2: 웨어러블 시장을 위한 6축 및 9축 동작 센서. 여기에 표시된 장치는 온칩 프로세서를 갖춘 3개의 MEMS 관성 측정 장치(IMU)입니다. (이미지 출처: TDK InvenSense)

2. 초광대역(UWB)은 단거리 무선 통신 프로토콜입니다. UWB는 고주파 무선 전파를 통해 작동하므로 Bluetooth, GPS 또는 Wi-Fi보다 더 높은 정밀도의 공간 및 방향 데이터를 캡처할 수 있습니다. 광학 추적 시스템은 고속의 동기화 카메라를 사용하여 초당 300프레임 이상의 속도로 여러 각도에서 비디오 이미지를 캡처할 수 있습니다.

그림 3: Hawk-Eye 추적 카메라는 축구 및 크리켓 게임은 물론 수영 및 테니스 게임에서 경기 임원이 판정을 내리는 데 도움을 줍니다. (이미지 출처: Hawk-Eye Innovations)

3. 인공 지능(AI) 소프트웨어는 데이터를 즉시 처리한 다음 비디오 판독 시스템, 방송국을 위한 시각 자료, 팬을 위한 모바일 앱 미디어와 같은 다른 형식으로 변환합니다.

그림 4: 피트니스 및 스포츠를 위한 동작 캡처 센서는 웨어러블에서 흰히 발견됩니다. (이미지 출처: Movella Xsens Technologies BV)

응용 스포트라이트: FIFA 월드컵에서의 커넥티드 기술

2022년 FIFA 카타르 월드컵의 공식 축구공에는 Adidas, FIFA, KINEXON이 함께 개발한 새로운 추적 기술이 적용되었습니다. Adidas 현가 장치는 축구공 내에 500Hz 관성 이동 장치(IMU) 동작 센서를 안정시킵니다. IMU는 초당 500회의 빈도로 축구공의 위치에 대한 시간 정밀 데이터를 수집합니다. 경기장 주변의 Hawk-Eye 카메라는 초당 500회의 빈도로 축구공의 위치를 추적합니다. Hawk-Eye의 반자동 오프사이드 애플리케이션 SkeleTRACK은 초당 최대 50회의 빈도로 개별 선수에 대한 29개 포인트를 추적합니다.

그림 5: FIFA 월드컵 2022에 사용된 축구공에는 추가 데이터로 비디오 보조 심판(VAR) 시스템을 개선하는 KINEXON 연결이 포함되어 있습니다. (이미지 출처: Adidas)

이러한 기술을 결합하면 비디오 경기 심판과 비디오 보조 심판(VAR)이 빠르고 정확하며 일관된 오프사이드 판정을 내리는 데 필요한 데이터를 확보할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 또한 선수의 3D 이미지를 생성하여 경기장 내부의 대형 스크린에 표시합니다. 다른 애플리케이션은 라이브 경기 중계에 개별 선수와 팀의 현재 및 과거에 대한 성적 데이터를 오버레이합니다. 이는 경기장에서 휴대폰으로 소셜 미디어 콘텐츠를 버티컬 형식으로 캡처하여 콘텐츠 제작자가 경기의 주요 순간을 실시간에 가까운 클립으로 공유할 수 있게 된 첫 해이기도 합니다. 가정에서 시청하는 팬들은 FIFA의 증강 현실(AR) 앱을 활용하여 거실을 3D 데이터 센터로 전환할 수 있습니다.

응용 스포트라이트: NHL Edge를 사용하여 퍽 및 선수 추적

NHL은 2022년 MIT Sloan 스포츠 분석 컨퍼런스에서 최고 스포츠 혁신 부문에 대해 권위 있는 알파상을 수상했습니다. 이 연맹은 NHL Edge라는 브랜드의 퍽 및 선수 추적 기술로 인정받았습니다. 이 애플리케이션(SportsMEDIA Technology 또는 SMT에서 제작)은 Bright Star라고 하는 특허받은 센서 내장형 퍽을 특징으로 합니다. 퍽이 빙판 위에 떨어지거나 선수에게 부딪히는 등 충격을 받으면 센서가 활성화되어 적외선을 방출하며 이는 경기장 전체에 있는 여러 광학 추적 카메라로 전송됩니다. SMT의 플랫폼인 OASIS는 데이터를 처리하여 심판, 코치, 방송국, 팬에게 배포합니다.

그림 6: NHL 퍽에 내장된 센서는 팀, 방송국, 팬을 위해 더 많은 데이터를 생성합니다. (이미지 출처: Paul Sancya · Associated Press)

그림 7: NHL 운동복의 등에서 센서를 통해 실시간 선수 추적이 가능합니다. (이미지 출처: Paul Sancya · Associated Press)

분석은 거의 모든 프로 스포츠에 적용되고 있지만, NHL Edge의 원동력은 팬 참여입니다. 전체 관중 수가 퇴조를 보이고 있으므로 젊은 팬을 유치하는 것은 축구 연맹의 미래를 위해 매우 중요합니다. 5G 및 에지 컴퓨팅으로 구동되는 경기장 내 애플리케이션은 디지털 정보를 경기 비디오에 실시간으로 오버레이합니다. 방송사와 팬은 단 몇 초 만에 선수 번호, 통계, 과거 성적을 확인할 수 있습니다. 관중들은 곧 증강 현실(AR) 헤드셋을 사용해 빙판 위에서 펼쳐지는 경기 장면에 직접 참여할 수 있게 될 것입니다. 이와 같은 애플리케이션을 다른 프로 스포츠로 확장할 수 있는 잠재력이 알파상 수상에 결정적인 역할을 했습니다.

간과해서는 안 되는 인간의 인지적 능력

고급 분석은 운동선수가 더 효율적으로 훈련하고, 더 나은 성과를 내고, 더 안전하게 경기할 수 있도록 도와줍니다. 광학 추적 및 비디오 검토 시스템은 논쟁을 해결하고 플레이 속도를 높입니다. 커넥티드 앱을 통해 팬들은 이전과는 전혀 다른 방식으로 팀 및 선수들과 소통할 수 있습니다. 하지만 기계가 인간의 코칭 본능을 무시하게 하는 것은 또 다른 문제입니다.

2022년 내셔널리그 디비전 시리즈(NLDS) 4차전에서 Dodgers의 감독 Dave Roberts는 5회말에 선발 투수 Tyler Anderson을 교체했습니다. Sports Illustrated에서는 Anderson이 86개의 투구 중 단 2개의 안타만 허용하며 마스터클래스의 투구를 선보였다고 평가했습니다. Anderson은 LA Times를 통해 밤새도록 공을 던질 수 있었다고 말했습니다.

대형 컴퓨터의 의견은 달랐습니다.

분석에 따르면 6회에 새 투수를 투입한 것은 올바른 결정이었으며, 이론적으로는 경기가 시작되기도 전에 이 결정을 내릴 수도 있었습니다. Roberts는 프런트 오피스 분석 팀과 묶여 있느라 미디어 세션에 45분이나 늦었습니다. 아이러니하게도 Dodgers는 2020 월드시리즈 6차전에서 Tampa Bay Rays의 투수 Blake Snell이 최고의 경기를 펼치던 중 교체되는 바람에 승리를 거뒀습니다. Rays의 감독 Kevin Cash는 데이터 분석을 통해 얻은 통찰력을 바탕으로 이러한 결정을 내렸다고 인정했습니다. 분석은 유용한 도구가 될 수 있지만, 분석이 모든 것을 결정짓는 것은 아닙니다.