这届世界杯，是有史以来科技含量最高的一届世界杯。在球场内外，融入了大量的前沿数字科技，涵盖了5G、物联网、VR/AR、云计算、数字孪生、人工智能等各个领域。这些数字科技，不仅提升了比赛判罚的准确性，也改变了场外观众的观赛体验。
今天这篇文章，小编就给大家详细盘点一下，本届世界杯到底用了哪些黑科技。
█搭载IMU芯片的比赛用球
我们从赛场内开始说起。先说说官方比赛用球。
本次世界杯使用的足球，名字叫做“三重浪（Trionda）”，来自阿迪达斯。
这个球由四块球皮通过热粘合工艺拼接而成。其中一块球皮的夹层中，嵌入了一枚仅14克重的IMU（惯性测量单元）芯片。
芯片内部包含加速度计和陀螺仪，能以每秒500次的频率，实时捕捉足球的运动数据，包括速度、旋转角度、加速度等。
每秒500次，相当于每2毫秒1次。球员射门时，脚与球接触时间约10-20毫秒。500Hz频率，足以捕捉到5-10个采样点，精确锁定触球瞬间。
我们的手机和汽车里，也有IMU芯片。但是“三重浪”的IMU，技术指标更加苛刻。
它必须做到球速100公里/小时的情况下，姿态解算误差控制在厘米级。在抗冲击方面，必须能够承受50g+的瞬时加速度（接近炮弹出膛加速度）。这是普通IMU芯片完全无法做到的。
这个芯片的待机能力也很强。充电大约需要90分钟（无线充电）。充满一次电，可以连续使用长达6小时，完全满足一场比赛（包括加时赛和点球大战）的时长需求。
芯片采集的数据，会基于UWB（超宽带）技术，同步传输给场边的UWB基站，然后再光纤传输到机房服务器。
IMU芯片的厂家，是来自德国慕尼黑的KINEXON公司。他们专门做工业物联网和体育追踪，不仅服务于世界杯，也服务于NBA、NFL、奥运会等重大赛事。
除了IMU芯片之外，“三重浪”的气嘴底座里，还嵌有一枚NFC芯片。但它和判罚完全无关，主要用于正品防伪、球迷互动等商业运营场景。
值得一提的是，在足球中塞入芯片，并不是什么新鲜事。
早在2018年俄罗斯世界杯，官方用球“Telstar18”就首次搭载了NFC芯片，用于与智能手机互动，提供数据查询和社交分享功能，不参与任何判罚。
2022年卡塔尔世界杯的官方用球“AlRihla”，首次搭载了IMU芯片。当时采用的是球心悬浮安装，对称平衡性更好，但数据传输延迟和抗冲击性有局限。
这次美加墨世界杯的“三重浪”，IMU芯片从球心移到侧面板（其余三块面板加入了配重块，维持飞行平衡），配合AI补偿算法校准风雨、草皮等环境干扰，进一步提升了精度（10厘米级别）和速度（25秒以内）。
█半自动越位系统（SAOT）
辅助判罚，只靠球是不行的。大家都知道，足球比赛争议最大的场景，是“越位”。
越位判罚的难度很大，因为涉及到进攻球员、防守球员和球三者的位置关系，且往往发生在一瞬间，肉眼难以精准判断。
因此，在2022年卡塔尔世界杯，国际足联大规模采用了半自动越位系统（Semi-AutomatedOffsideTechnology，SAOT），辅助裁判做出更准确的判断。
图片来自FIFA
所谓的“半自动”，是指系统只自动定位、预警、生成判定动画，但不直接确定结果。最终判罚决策权，仍归VAR（VideoAssistantReferee，视频助理裁判）与主裁判。
SAOT是一个庞大的系统。刚才提到的“三重浪”，其实也属于SAOT的一部分。
除了“三重浪”，SAOT还包括分布在球场顶棚的16台专用光学跟踪摄像机，以及后台的计算和处理系统。
专用光学跟踪摄像机，每台每秒能拍摄50帧画面，对所有场上球员的29个身体关键点进行实时追踪，持续捕捉球员的位置数据。
16个机位的画面叠加运算，每秒生成超过95700个三维坐标值。一场比赛下来，采集数据点高达1.5亿个，存储占用7.2TB。
结合足球IMU芯片传来的触球点数据，SAOT系统会通过AI算法，自动在几秒钟内生成3D虚拟球员模型与越位分割线，清晰展示球员各部位相对于越位线的位置，辅助裁判完成最终判定。
本次世界杯SAOT系统的3D可视化效果，来自联想。
在比赛开赛前，联想团队在12天内，完成了全部48支参赛球队、共1263名球员的全身扫描与数字建模工作。
单名球员的现场扫描时长很短，大约只需要1秒。同步采集36张多角度图像后，直接上传云端，完成自动化建模。单个数字人的建模周期大约2.5小时，建模精度毫米级。
以往的人工操作VAR，采用人工逐帧回放、手动划线的核查方式，判罚时间需要70秒以上。SAOT系统将判罚时间缩短至平均25秒以内，大幅减少了比赛中断时长。
观众之所以反感VAR，主要是因为它打断了比赛的激情与流畅。SAOT的引入，在公平与流畅之间找到比较好的平衡。
值得一提的是，2022年卡塔尔世界杯的SAOT系统，会先把警报发送给VAR。本届世界杯有所改进：对于越位，系统可以直接提醒场上的助理裁判，更快举旗。这能够避免球员做“无用功”。
█头戴式摄像头
再来看看主裁判身上的黑科技。
主裁判是球场上最权威的执法者。他们的视野和判断对球赛的结果有决定性的影响。
本届世界杯，主裁判可以说是“用科技武装到了牙齿”。首先，最醒目的，是他们佩戴的头戴式摄像头。
这款摄像头名字叫做RefCam（裁判身体摄像机，RefereeBodyCamera），来自德国Riedel公司（总部位于伍珀塔尔，1987年成立）。
RefCam的重量只有约14克，支持1080p50/59.97输出，佩戴在裁判耳部（与耳机集成），完全不影响奔跑、转头与吹罚等动作，同时具备防水、防冲击能力，可应对场上的汗水、雨水与意外碰撞。
RefCam的主要作用不是辅助判罚，而是全程采集并录制“裁判第一视角”画面，一方面给观众一个独特的观看视角，另一方面用于赛后复盘与争议判罚的影像佐证。
事实上，RefCam最早诞生的目的，是用于裁判培训。
因为体积和重量方面的限制，RefCam并不具备强大的算力和实时画面回传能力。它通过有线连接，将数据传输给主裁判腰间或大臂佩戴的便携式设备Beltpack（腰包）。
Beltpack进行视频编码，同时本地SD卡录制冗余备份。然后，通过5G专网实时传输至赛场边的视频操作室。
可穿戴摄像头最大的问题，在于画面的稳定性。裁判在高速奔跑和激烈对抗中，画面难免剧烈晃动，影响观看体验。这也是以往比赛未能采用此类技术的主要原因。
本届世界杯使用的RefCam，一方面，内置电子图像稳定（EIS），通过Riedel公司自研的防抖算法进行优化。另一方面，场外还配备了联想公司提供的AI防抖算法，进行实时处理。
实际防抖效果还不错
有意思的是，联想官方说RefCam随身设备的数据，经由卫星通信链路传至国际转播中心的接收端，随后交由联想ThinkPadWorkstationP16（96核CPU+3张专业显卡）进行AI防抖与视频增强处理，最终输出给转播商HBS用于直播制作。
但网上其它资料都说，采用的是Riedel自家的Easy5G轻量化5G专网方案。
区别于运营商公网切片，Easy5G属于完全独立私有5G专网，无需依赖运营商骨干光纤、无需专业运维团队，单场球场可1小时内完成开网部署，完美适配世界杯多场馆、临时搭建、转播/裁判/安保/赛事运营多业务隔离需求。
此前很多赛事采用的是COFDM方案，虽然成熟可靠，但在部署灵活性、带宽扩展和成本控制上不如Easy5G。
█门线技术
除了RefCam之外，主裁判的脸上还有骨传导耳机和降噪麦克风，以便于及时和场边的助理裁判以及VAR裁判进行沟通。
主裁判的手臂上有智能触控屏，手腕上有一块智能手表。手表不仅能用来看时间，也能接收各类系统的指令和通知，尤其是门线技术的通知。
除了SAOT之外，赛场的球门，作为判断是否进球有效的最重要位置，也有专门的视频监控系统。在本届世界杯上，采用了14台高速摄像机，分别盯住两侧球门区域，从不同角度同时进行观察。
皮球过线瞬间，主裁判的手表会震动，并提示“GOAL（球进了）”。
最近的这几届世界杯，感觉主裁判身上的设备是越来越多了。再这样下去，以后估计就变成这样了：
█FootballAIPro生成式战术助手
前面小编提到，在比赛过程中，会生成大量的SAOT系统数据点。
FIFA基于SAOT系统，开发了一个应用，叫做FootballAIPro生成式战术助手，并首次向全部48支球队免费开放。
基于数亿个足球历史数据点训练，各个球队的教练可以直接用自然语言向系统提问，系统即时生成文字摘要、视频拆解或图表可视化。
FIFA明确规定，该系统只能在赛前备战和赛后复盘时使用，比赛进行中不得接入。
█全面升级的比赛转播系统
前面介绍的，都是赛场上的黑科技。接下来，我们看看观赛转播的黑科技。
为了让全球观众更好地观看比赛盛况，国际足联和主办方可以说是煞费苦心。
在现场转播机位方面，就非常豪横。小组赛阶段，每场比赛标配45台摄像机。淘汰赛阶段，增加至50台，确保对球场进行无死角覆盖。
本届世界杯的拍摄机位设置
这些机位，不仅包括传统的讯道摄像机和超级慢动作摄像机，还融合了电影摄影机、手持云台微单组合等多种设备。
除了地面机位，比赛还设置了空中机位，由载人直升机、无人机和三维索道摄像系统组成三层立体捕捉网络。
为了顺应短视频和社交媒体趋势，官方还引入了3台手机云台机位（iPhone）和1台360度全景摄像机，用于Vlog风格的内容创作。
在观众这一侧，官方也没小气，一口气设置了多达17个场外机位，覆盖观众席、球队更衣室、球员通道等。
所有视频信号，全部采用了UHD-HDR2160p/59.94BT.2100格式的高规格制作标准，并配有覆盖全场的麦克风布局所营造的沉浸式音频。
所有16个比赛场馆的视频信号，会通过转播汇聚网络（每个场馆两条独立的冗余备份链路，还有一条安全链路），输送到位于美国达拉斯KayBaileyHutchinson会议中心的国际广播中心（IBC）。
主办方提供了云端制作平台，合作媒体可借助SRT协议纯远程访问信号路由系统，无需在IBC部署本地设备即可调取多路直播信号，并使用“赛事互动助手”等工具将视频与实时数据融合，打造交互式观赛体验。
通过精简优化的多路信号体系，主办方向全球授权转播媒体提供了7路主信号和10路独立信号。核心信号包括扩展场馆信号、纯净场馆信号和全球公共信号，此外还提供A队专属信号、B队专属信号、球迷花絮信号等，供全球媒体按需定制内容。
在视频内容制作上，也采用了AI技术。例如，使用AI自动剪辑集锦，系统能自动识别进球、关键对抗等精彩瞬间，并生成适配竖屏的短视频，供媒体在社交平台快速发布。
国际足联还提供了数据娱乐服务，将球员追踪数据以可视化动态图文叠加形式，嵌入直播流，展示球员时速、跑动轨迹等信息。
XR体验服务，允许用户通过MetaQuest头显在虚拟巨幕上观看比赛，并可调取附带实时数据的3D迷你赛场，实现沉浸式混合现实观赛。
█结语
没有提到的黑科技还有很多，例如场馆温控、照明系统等。全部都介绍的话，怕是要超过1万字。
大家应该都发现了，现在的体育，早已不是单纯的竞技运动，而是充满了社交属性和娱乐属性的消费狂欢。科技正在重新定义我们观看和理解体育的方式，让每个人都能找到属于自己的观赛角度和乐趣。
不过，再好的科技也无法取代竞技运动本身。我们也会发现，很多观众对于体育运动中出现太多科技元素，还是持反对态度，认为这会影响比赛的纯粹性和观赏性。
我觉得也有一定道理。例如有一些误判，有时候本身也是比赛的一部分，带来了更多的戏剧性和话题性，也成就了经典场面（例如马拉多纳的“上帝之手”）。
不管怎么说，世界杯即将结束，希望大家能够享受这场足球盛宴，珍惜这最后的几场比赛。7月20日之后，我们又要再等4年啦！
参考文献：
1、FIFA官网、Riedel官网、联想官网；
2、《世界杯足球里的黑科技一颗14克芯片如何改变判罚》，探芯谈心聊测试；
3、《看过的都知道，这届世界杯的AI含量拉满了》，Freeman，阑夕；
4、《一家中国科技公司，正在用AI创造世界杯观赛的新模式》，腾讯科技；
5、《2026世界杯，一场球赛转播要动用多少个机位？》，摄像人网；
6、《2026世界杯转播技术深度揭秘》，影视制作。
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