Futebol: margem de erro do VAR pode ser de 10 cm a meio metro, explica especialista em tecnologia de rastreamento

O VAR (árbitro de vídeo) apareceu várias vezes nos jogos da 7ª rodada do Brasileirão 2020 e foi recorrente também na 8ª rodada, provocando polêmica, revolta de jogadores e técnicos e muitos protestos dos torcedores nas redes sociais em geral. Uma entrevista, publicada por Renata Ruel em seu blog no ESPN, com um especialista em tecnologia de rastreamento esclarece sobre as limitações que a ferramenta possui.

Em alguns casos, que ocorreram nas duas últimas rodadas do Campeonato Brasileiro 2020, a arbitragem depois de consulta ou interferência do VAR, anulava o lance, ou validava o gol em decisão baseada no resultado conclusivo do árbitro de vídeo. A validação ou anulação do lance, naqueles casos,  se deu por questão de pouquíssimos centímetros de distância entre atacante e defensor, no momento da conclusão do lance. E evidentemente, gerando um turbilhão de opiniões, principalmente dos elementos envolvidos e dos torcedores.

Antes da íntegra da entrevista exclusiva com o professor Felipe Arruda Moura, um dos responsáveis pelo Laboratório de Biomecânica Aplicada da Universidade Estadual de Londrina (UEL) e especialista em tecnologia de rastreamento, Renata Ruel cita uma reportagem do jornal Daily Mail de agosto de 2019, sobre a Premier League. A reportagem "mostrou que a tecnologia do árbitro de vídeo (VAR) pode ter situações de erro que podem chegar a até 38 centímetros na linha de impedimento".

Renata Ruel: Como é o estudo desenvolvido por vocês no Laboratório de Biomecânica Aplicada? 

Felipe Arruda Moura: Somos um grupo de pesquisa do Departamento de Ciências do Esporte da Universidade Estadual de Londrina cujo foco é a analise do movimento humano por meio das leis da Mecânica da Física. Trabalhamos com análises de movimento em ambientes laboratoriais e em campo, particularmente de esportes de alto nível durante competições. E conjunto com pesquisadores da Unicamp, Usp, Noruega, Alemanha, Japão e outros, desenvolvemos modelos matemáticos e computacionais para análise de desempenho físico, técnico e tático de atletas.

O VAR (árbitro de vídeo) é uma ferramenta de rastreamento, como se fosse um GPS. Como esses sistemas funcionam?

Os principais sistemas de rastreamento do mundo podem ser divididos em duas classes: aqueles que necessitam que o jogador porte algum dispositivo, como o GPS que constantemente vemos nos jogos, com jogadores utilizando top esportivo para o equipamento, ou a partir de vídeos, utilizando ferramentas de visão computacional, das quais, algumas delas, o VAR utiliza.

O GPS determina a posição do jogador em campo por meio da comunicação com satélites. Para isso, é preciso que o dispositivo se comunique com pelo menos 3 satélites para que seja possível realizar um procedimento chamado triangulação. A qualidade da medida depende, além da frequência com que o sistema opera (número de registros por segundo), da quantidade de satélites conectados. Esse é um grande problema, uma vez que a maior parte dos estádios possuem as arquibancadas perto do campo (arenas, por exemplo) e prédios que prejudicam muito a coleta de informações. Algumas empresas criaram sistemas de posicionamento local por radiofrequência. Antenas são instaladas no estádio, simulando os satélites, e a comunicação com o dispositivo do jogador é garantida, com muito maior qualidade.

Já os sistema de rastreamento baseados em vídeo reportados nas pesquisas científicas utilizam visão computacional para detecção da posição do jogador na tela. Uma das formas é a partir da segmentação da imagem, processo que identifica na tela quem é o jogador, determina os pixels (pequenos elementos da imagem) que o representam na imagem, calcula o seu centro e estima a posição do atleta projetando esse centro no pixel mais baixo, conforme a imagem abaixo.

Em seguida, são feitos os procedimentos chamados de calibração e reconstrução bidimensional, que exigem a determinação de medidas no campo (apenas as medidas oficiais do campo não são suficientes, pois há variações). Esses procedimentos transformarão as coordenadas de tela do jogador em coordenadas reais, em metros. A partir daí, temos quantitativamente a informação que precisamos, ou seja, a posição do atleta em campo. 

Esses sistemas são 100% confiáveis, altamente precisos ou contêm uma margem de erro?

Não existe nenhum sistema que não possua erro de medida, o que não é um problema. Na Ciência, lidamos com erro de medida constantemente. Para publicar nossos estudos em grandes periódicos internacionais, por exemplo, os revisores nos questionam sobre os erros de medida. Se os nossos erros de medida possuem uma margem que seja aceitável para o fenômeno que pretendemos analisar, o artigo é aceito na literatura.

Na literatura, os sistemas que apresentam os maiores problemas de medida de posição são os GPS esportivos, com erros que chegam a mais de 50 cm (sim, meio metro!), o que inviabiliza sua utilização para uma série de análises que realizamos em nosso grupo. Já os sistemas de posicionamento local, com antenas instaladas nos estádios, são os que apresentam as melhores medidas, com erros ao redor de 10 cm. 

Como sistema intermediário, está o sistema de vídeo que, se seguido rigorosamente procedimentos específicos de posicionamento de câmeras, resolução da imagem, detecção correta do jogador na imagem, calibração e reconstrução bidimensional de altíssima qualidade, entre outros, podem representar erros ao redor de 30 cm. Em esportes como o futsal e tênis, por ocorrerem em espaços menores, chegamos a erros de aproximadamente 10 cm. 

Essa margem de erro pode ser ainda maior pelo fato da ferramenta ser manipulada por seres humanos? Por exemplo, a linha do impedimento será traçada no ponto do corpo do jogador o qual o árbitro acreditar estar mais próximo da linha de fundo.

Todos os sistemas existentes atualmente possuem, em algum procedimento, operação humana, conforme dito anteriormente: posicionamento das câmeras, medidas no campo, qualidade da reconstrução bidimensional, entre outros. No final, a medida apresentada sempre será uma combinação entre erros aleatórios (em linhas gerais, flutuações da própria medida) e sistemáticos (tendência do instrumento em superestimar ou subestimar a medida). 

O fato de se utilizar a linha traçada a partir de um ponto do jogador é certamente o fator mais preocupante, por termos como referência apenas um plano da imagem. Com apenas uma imagem, somente uma análise bidimensional é possível, o que nesse caso certamente incidirá em erro de perspectiva. Por melhor que seja a posição da câmera, qualquer flutuação no nivelamento da câmera, rotação do eixo da câmera, e o fato dos jogadores estarem um pouco à frente ou para trás do centro ótico da câmera já podem consideravelmente aumentar o erro de medida. Se essa imagem estiver ainda mais distante, mais preocupante se torna em função da dificuldade de se medir na imagem qual é a parte do corpo mais próximo da linha de fundo.

Em Biomecânica, para determinar a posição tridimensional de uma parte do corpo do jogador são necessárias pelo menos duas câmeras filmando exatamente o mesmo evento, no mesmo instante de tempo. Além disso, é preciso realizar uma calibração tridimensional, que implicaria em registrar e extrair medidas de pontos elevados no campo de futebol. 

Atualmente, pode-se utilizar informações tridimensionais coletadas a partir de segmentos identificados por Inteligência Artificial, conforme imagem abaixo, de pesquisas de universidades brasileiras e instituições internacionais parceiras. A expectativa é que o erro caia para margem de poucos centímetros. Sabe-se que a FIFA tem buscado uma tecnologia semelhante, mas, até onde sabemos, o VAR no Brasil não se utiliza desse sistema.

Clique aqui para acessar a íntegra da matéria com o restante da entrevista.

Imagem: reprodução/Foto: Getty Images