В футболе штрафные удары выполняются, когда судья считает, что правило было нарушено. Если достаточно по центру и в пределах 30 метров от ворот, атакующая команда обычно наносит прямой удар по воротам. Однако вратарь обычно ставит «стену» из защитников между мячом и воротами, чтобы усложнить задачу бьющего игрока по воротам.

Хотя эта стратегия часто бывает эффективной, стена часто мешает голкиперу видеть движущийся мяч. Хотя негативные последствия этого препятствия предполагались экспертами, они не были научно оценены до недавнего времени.

Для этого наша команда создала симулятор вратарей в виртуальной реальности. Оба глаза видят мир с несколько разных точек зрения, что дает нам трехмерное видение. Виртуальная реальность создает ощущение трехмерного мира, представляя четкие изображения обоим глазам с помощью закрепленного на голове дисплея.

Точные изображения виртуальной сцены, представленные обоим глазам, зависят от постоянно измеряемого положения и направления головы человека, которые импортируются в программную модель виртуального мира и объектов в нем, которые мы также можем видеть на отдельном экране. Эта модель включает виртуальные руки, положение которых постоянно обновляется на основе измеренного положения дополнительных датчиков, прикрепленных к реальным рукам.

Виртуальный футбольный мяч движется по траектории, которая учитывает гравитацию и аэродинамические эффекты трения и вращения воздуха. При контакте с другими объектами (руками, воротами, землей) мяч отскакивает. Этот симулятор также можно использовать для демонстрации вратарю реалистично движущегося аватара игрока, выполняющего удар, на основе записей реальных штрафных ударов (как наша команда делала ранее для крикета).

В нашем исследовании было ясно, что затруднение первоначального обзора мяча влияет на вратаря. Когда мяч попадает в поле зрения позже, сначала двигаясь за стенку, вратари начинают двигаться позже, оставляя им меньше времени, чтобы попасть между мячом и воротами.

Без стены вратарь может приблизить руки к мячу, что приводит к большему количеству сейвов, чем со стеной. Мы обнаружили, что стенка более полезна для более быстрых штрафных ударов и для штрафных ударов, которые требуют движения всего тела вратаря.

Эффекты были очень последовательными и, вероятно, будут более существенными в реальном мире, где штрафные удары требуют больших движений вратаря и где стена также частично скрывает бьющий (хотя в этой версии нашего симулятора бикер не был показан). Однако мы, конечно же, не предлагаем голкиперам больше никогда не использовать стену.

Наши результаты показывают, что любое решение не ставить стену во время штрафного удара наиболее актуально для быстрых ударов с центральных позиций, которые оставляют вратарю мало времени. Негативные эффекты будут более очевидны, когда они столкнутся с опытными игроками, исполняющими штрафные, которые постоянно выполняют штрафные удары вокруг или над стеной и в створ.

Использование оборонительной стены

Для извлечения выгоды из наших результатов требуется подход, основанный на данных. Вратари и тренеры должны будут взвесить шансы того, что игрок, выполняющий удар, пробьет стену, и улучшенные характеристики голкипера, способного видеть весь полет мяча. Первое можно оценить по историческим данным для каждого игрока, выполняющего штрафной удар; последнее требует полевых испытаний или испытаний с использованием симулятора виртуальной реальности.

Фактор, который мы не рассмотрели, — это то, как стена может служить ориентиром для прицеливания кикера. Сообщается, что опытные кикеры нацеливают свои удары над головой определенного игрока. Без стены не было бы этого ориентира, что могло бы негативно повлиять на их удар. С другой стороны, отсутствие стены позволяет наносить более жесткие и низкие удары, что, по мнению некоторых, затрудняет остановку штрафных ударов.

Здесь вратарю мешают стены товарищей по команде, а также атакующие игроки другой команды. 

Наше исследование подтверждает, что способности вратаря остановить свободный удар мешает визуальное препятствие, вызванное защитной стеной игроков - недостаток, который команды использовали в сценариях штрафного удара на протяжении многих лет. Например, атакующие команды обычно помещают дополнительных игроков в стену. Согласно действующим правилам, эти игроки должны стоять на расстоянии не менее метра от любого игрока у стены защиты, чтобы избежать физического вмешательства. Однако даже на расстоянии метра эти дополнительные игроки все еще могут мешать игре, закрывая обзор вратарю. Обычное использование этой стратегии показывает, что команды понимают потенциальные преимущества препятствования обзору вратаря.

Штрафные удары были и останутся игрой в кошки-мышки между вратарём и нападающим. Наши результаты показывают, что вратари должны улучшить обзор мяча, в то время как атакующие команды должны стремиться к тому, чтобы голкипер мог визуально препятствовать мячу. В сочетании с исторической информацией о решениях и движениях соперников наши результаты помогают в поиске более эффективных стратегий штрафных ударов.

Перевод: Ботакоз Куанжан