對乒乓球運動員合法發(fā)球研究方法的改進

劉國兵

?

對乒乓球運動員合法發(fā)球研究方法的改進

劉國兵

通過文獻資料調(diào)研、專家訪談、運動學(xué)參數(shù)測量等方法，在繼承前人研究的基礎(chǔ)上，對其研究方法進行了改進和創(chuàng)新。1)對合法發(fā)球相關(guān)裁判法知識進行了更新。2)測試方法的改進。以往的研究是在賽場看臺上拍攝或是收集電視轉(zhuǎn)播的畫面，采集頻率是常速。本研究提出，在賽場內(nèi)運用高速攝像機對比賽進行高速拍攝。3)計算方法的改進。運用Dartfish分析軟件代替以往手工計算的方法。研究方法能夠更加客觀地反映運動員發(fā)球的實際狀況，并在國家隊隊內(nèi)比賽中檢驗了其效果，實踐證明方法可行，并得到了國家乒乓球隊的認可。

乒乓球；發(fā)球；合法性；研究方法

1 前言

2012年倫敦奧運會乒乓球女子單打決賽丁寧對李曉霞的比賽中，丁寧的發(fā)球被意大利籍主裁判失3分，又因其難以接受判罰，在比賽中哭泣而無法進行正常的比賽，先后被判延誤比賽黃牌警告和紅黃牌判失1分，即在決賽中，丁寧總計被判失4分。一般高水平運動員會有兩套以上的發(fā)球，每一套發(fā)球都要具備相關(guān)的技、戰(zhàn)術(shù)組合。丁寧的3套發(fā)球全部被判罰，導(dǎo)致其技、戰(zhàn)術(shù)組合全部遭到破壞，從而無法在比賽中實施其技、戰(zhàn)術(shù)套路。在水平非常接近的奧運會乒乓球單打決賽中出現(xiàn)這種情況，相當于間接地宣判了最終的比賽結(jié)果。此事件引起很大關(guān)注，中國國家乒乓球隊更加重視了對運動員發(fā)球合法性的相關(guān)研究。

以往關(guān)于運動員發(fā)球的研究是選取國際比賽中的特征畫面，這種方式在測量角度上存在很大的漏洞。高水平運動員的發(fā)球動作基本保持著較強的動力定型，據(jù)此特點，本研究選取中國國家乒乓球隊正式隊內(nèi)比賽進行測試，既能保證運動員發(fā)球動作的自然真實性又從乒乓球國際級藍牌裁判員(乒乓球裁判員的最高級別)的專業(yè)視角進行針對性拍攝，使研究具有很強的說服力和實用價值。

以往的研究從研究的可行性、研究的角度進行過創(chuàng)造性的論證，本研究在測試的精確度上有了進一步的改進和提高。關(guān)于發(fā)球的研究，一般研究人員在計算角度和高度時，采用確定特征畫面后，手動測量。此類研究的缺陷是初始點不能自動持續(xù)跟蹤，全部需要研究人員根據(jù)經(jīng)驗進行采點。而本研究運用Dartfish軟件能夠持續(xù)跟蹤拋球點，在最后一幅特征畫面確立后，不用再次確立發(fā)球拋起點，最后運用軟件測量拋球的角度和高度，大大減少了測量的人為誤差，對發(fā)球合法性的研究方法有了進一步的創(chuàng)新。

新的研究方法在中國國家乒乓球男隊備戰(zhàn)2014年東京世界乒乓球錦標賽中的封閉訓(xùn)練中投入使用。在撰寫論文的基礎(chǔ)上，制作相關(guān)運動員發(fā)球技術(shù)動作的視頻文件，供教練員、運動員觀看，并提供改進建議，為中國國家乒乓球隊在改進發(fā)球合法性方面提供了較大的技術(shù)支持，取得不錯的效果。考慮到研究的敏感性，本研究省去運動員的名字，并對圖片中的面部輪廓做了一定程度的處理。

2 研究方法

2.1 文獻資料調(diào)研

查閱有關(guān)乒乓球裁判法、合法發(fā)球方面的相關(guān)文獻，以及中國國家乒乓球男隊歷年備戰(zhàn)大賽前的封閉訓(xùn)練中有關(guān)主力運動員發(fā)球合法性診斷的相關(guān)報告，開拓了本研究的視野。

2.2 專家訪談

訪談國內(nèi)一流的國際級乒乓球裁判員、國際級裁判長，獲取有關(guān)合法發(fā)球規(guī)則的背景知識，以及在實際操作中所遇到的多種判罰案例。

2.3 運動學(xué)參數(shù)測量

運動學(xué)參數(shù)測量的方法主要是通過比賽錄像畫面分析的方法，對拋球角度、高度進行分析。

2.4 對比法

用改進后的方法進行對照實驗，對比新、舊方法的優(yōu)劣。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 合法發(fā)球相關(guān)裁判法知識的更新

3.1.1 有關(guān)合法發(fā)球規(guī)則的更新

研究合法發(fā)球資料的時效性在于其所依據(jù)的裁判法知識是否是國際乒乓球聯(lián)合會(以下簡稱“國際兵聯(lián)”)的有關(guān)合法發(fā)球的最新資料，其中包括規(guī)則原文和技術(shù)官員操作手冊。目前，國內(nèi)使用的中文版最新規(guī)則仍舊是國際乒聯(lián)2011年的規(guī)則。而國際乒聯(lián)在其官方網(wǎng)站已經(jīng)公布了最新的2013年乒乓球國際競賽規(guī)則，并在2014年3月17日發(fā)布了最新的國際官員手冊，其中，均有關(guān)于合法發(fā)球規(guī)則和判罰方面的信息更新，而這種資料國內(nèi)并未相應(yīng)跟進。本研究對更新信息作出提煉和總結(jié)，并以此作為本研究的判罰合法發(fā)球的依據(jù)。

最新的規(guī)則明確了一點：主、副裁判員均可對違例的發(fā)球進行判罰，而原有的規(guī)則對此條例沒有明確說明。在此新規(guī)則之前，在國際賽場上一般均由主裁判員對發(fā)球進行判罰，副裁判員對運動員的發(fā)球可以不作為。新規(guī)則實施后，副裁判員對運動員發(fā)球的判罰也有了很大的壓力。尤其是當發(fā)球運動員背對主裁判員時，副裁判員對于運動員發(fā)球的判罰有很大的責(zé)任。新規(guī)則的實施在一定程度上說明了國際乒聯(lián)加大了對運動員發(fā)球判罰的力度。

3.1.2 國際技術(shù)官員手冊有關(guān)合法發(fā)球的知識更新

最新的2014年國際技術(shù)官員手冊解釋了合法發(fā)球規(guī)則中關(guān)于拋球“幾乎垂直”的概念。

圖1和圖2是國際乒聯(lián)最新的第15版國際官員手冊中關(guān)于裁判員判罰發(fā)球的主要依據(jù)。圖1中，A、D的拋球斜度必須判罰；B、C的斜度在容忍值之內(nèi)。拋球的角度不能在45°之內(nèi)。圖2中，A弧度必須判罰；B雖然與A為同一個起點(發(fā)球開始點)和終點(拍擊球點)，但B拋的路線高，所以，B為合法發(fā)球。

圖 1 乒乓球發(fā)球拋球路線圖

圖 2 乒乓球發(fā)球運行路線圖

運動員有責(zé)任讓對方運動員、主裁判員或副裁判員(運動員每局的站位和發(fā)球動作不同，主、副裁判員的觀測點不同)看清其發(fā)球動作的全過程。如果運動員發(fā)球的合法性在規(guī)則的容忍值的邊緣，該名運動員要承擔被判罰的風(fēng)險。該解釋是國際級乒乓球裁判員判罰運動員發(fā)球違例的主要依據(jù)之一。

3.1.3 國際乒聯(lián)加大了對合法發(fā)球的管理力度

乒乓球的國際競賽規(guī)則是形成條文的、機械的，但是裁判員們的文化背景、個人性格以及對乒乓球的理解之間的差異卻是一定存在的。國際乒聯(lián)為了縮小此種差異，在國際級之上又設(shè)了國際級藍牌裁判員，只有藍牌國際級裁判員才能執(zhí)法奧運會。普通的國際級乒乓球裁判員則統(tǒng)稱為白牌，又因為藍牌國際級不是終身制，基本上每年都需要參加國際比賽的考核并通過才能保持藍牌的地位。所以，在不斷的考核測評中，國際級藍牌要比一般的國際級顯得更敢于判罰(如果，在考核中，對有問題的發(fā)球不判罰，對教練員的非法指導(dǎo)不加以管理，都將會歸為考核不合格)。一般世界錦標賽是考核藍牌的重要賽事，還有些指定的公開賽也會考藍牌(每年在國際乒聯(lián)官方網(wǎng)站的比賽日程安排上會注明哪些站的公開賽將有藍牌考試)。有藍牌考核的比賽，一般對發(fā)球的判罰要更嚴格。是否敢于對有疑問的發(fā)球進行判罰是考核藍牌的重要標準之一。

奧運會雖不考核藍牌，但是這些裁判員是國際乒聯(lián)從全世界的藍牌中選取的，一般都比較敢于判罰。所以，才會有丁寧奧運會決賽中遇到意大利女裁判Paula的極致表現(xiàn)。事后，裁判長并未就此事召開全體裁判員會議。由于決賽是中國隊之間進行的，很多裁判員沒有親臨賽場觀看比賽，有的甚至可能都不知道這件事的發(fā)生。隨后，Paula依然能夠執(zhí)裁在利物浦舉辦的2012年的男子乒乓球世界杯賽，這種情況在國內(nèi)不可想象。正是因為國際上對敢于判罰的裁判員有這樣的較為寬松的環(huán)境，所以，其他國家的裁判員們要顯得比中國裁判員更敢于判罰。

總之，藍牌國際級裁判員的級別設(shè)置在一定意義上表明了國際乒聯(lián)進一步管理運動員合法發(fā)球的力度和決心。

3.2 測試方法的改進

一般對于運動員發(fā)球合法性的研究來自于比賽中該名運動員發(fā)球動作的圖片，因此，圖片的選擇至關(guān)重要。圖片上要反映幾個要素：發(fā)球開始時，球是否在運動員的手掌上，而不是指根；拋球的高度；拋球的弧線；整個發(fā)球動作是否均在球臺的端線以外，水平面之上；是否存在遮擋動作。合法發(fā)球的要素不止以上所列條目，還包括拋球前球是否靜止在手掌上；拋球的過程中球是否在空中旋轉(zhuǎn)，而這些條目并不是裁判員目測運動發(fā)球合法性的核心要素，不在研究之列。

從拍攝方法來對比兩種方法的不同：圖3是原來的方法——從比賽錄像中截取的畫面，一般對于乒乓球運動員的發(fā)球動作的研究多來自于此種資料。由圖3可以看出，攝像機位較高，俯視拍攝比賽場景，在計算拋球的高度、角度等敏感指標時，難免產(chǎn)生誤差。而且僅從這個視角不能判定運動員的整個發(fā)球過程是否均在端線以外，水平面之上。用改進的測試方法能得出圖4，圖4的拍攝角度為發(fā)球運動員的端線延長線，在此位置能夠清晰地看清運動員的整個拋球過程是否在球臺的端線之外，水平面之上；發(fā)球開始時，球是否在該名運動員的手掌上，而非指根；發(fā)球是否遮擋；圖4的攝像機位與球網(wǎng)基本在一個水平上，從而能夠較精確計算拋球的高度和拋球的角度。從而定量分析運動員的拋球是否幾乎垂直，是否在發(fā)球的過程中有遮擋。新的拍攝角度能夠滿足對運動員發(fā)球動作合法性判定的全部核心要素的評定。

從拍攝頻率來對比兩種方法的不同：從電視畫面中截取的視頻，拍攝頻率為25 fps，即1 s能捕獲25張畫面；本研究采用的高速攝像機XGT-BAS-1S的拍攝頻率為100 fps，肉眼直觀辨別也能發(fā)現(xiàn)，前者在慢速播放時，有明顯的拖影。拖影將會導(dǎo)致無法辨別運動員發(fā)球時的關(guān)節(jié)角度、動作幅度，因而，在測量拋球角度、拋球高度、選取特征畫面等方面更容易出現(xiàn)誤差；而高速攝像機的拍攝頻率較高，拍攝同樣的發(fā)球動作能比常速攝像機獲取更多的畫面信息，因而，在慢速播放時能清晰地看到球在空中運行的全過程和運動員的發(fā)球全過程。比較而言，用高速攝像機對研究運動員合法發(fā)球的特征畫面——運動員拍擊球的瞬間畫面能清晰地捕捉到?？傊?，用高速攝像機在選取特征畫面、測量等方面減少了人工采集的誤差。

圖 3 一般研究中運動員發(fā)球特征畫面

圖 4 本研究中運動員發(fā)球特征畫面

3.3 計算方法的改進

目前，國際級乒乓球裁判員判定運動員發(fā)球是否違例，最重要的指標是觀測其發(fā)球是否存在遮擋，拋球的高度是否在16 cm之上，拋球是否幾乎垂直。圖1、圖2是國際乒聯(lián)培訓(xùn)國際級裁判員時的學(xué)習(xí)教材，是裁判員判定運動員發(fā)球是否合法的主要參考依據(jù)。但是，這種依據(jù)中，個人的判斷仍然占據(jù)相當一部分作用。比如，大多數(shù)的發(fā)球違例的拋球路線在路線A和路線B之間，或者在路線C和路線D之間。這時的判罰主要依據(jù)臨場裁判員的個人判斷。肖丹丹等人在發(fā)球合法性的研究領(lǐng)域中曾做出過開拓性的探索，首次將生物力學(xué)的思想和方法引入到乒乓球合法發(fā)球的研究中來。將此前只能定性研究的合法發(fā)球首創(chuàng)性地引入定量研究的范疇，使此類方向的研究更加科學(xué)、可信。本研究正是基于此種思維，進一步嘗試Dartfish軟件在合法發(fā)球方面的應(yīng)用，使合法發(fā)球的科學(xué)化研究又向前邁進一步。本研究的一部分作用是提供給中國國家乒乓球隊運動員學(xué)習(xí)觀看，了解不同的臨場裁判員在判罰標準上會存在差異。將發(fā)球的核心指標量化，并以更科學(xué)、更嚴格的標準提供給教練員和運動員觀看，會有更強的說服力。在隨隊的科技攻關(guān)中，以科學(xué)化的數(shù)據(jù)提醒運動員在容忍值邊緣的發(fā)球有可能被判罰，則更為運動員和教練員所接受。

關(guān)于發(fā)球的研究，一般研究人員在計算角度和高度時，采用確定特征畫面后，手動測量。此類研究的缺陷是確定拋球的起始點后，該點不能在接下來的視頻畫面中持續(xù)定位，即畫面繼續(xù)播放后，起始點在最初的畫面上，而不自動存在于接下來的畫面中。第2步確定拋球的最高點時，仍然需要再次確定拋球的起始點，而拋球最高點的畫面中其實并不能看到拋球的起始點，只能根據(jù)研究人員的經(jīng)驗大致估計一個點。最后，用量角器和尺子人工測量拋球的角度和高度(圖5)。

圖 5 一般研究中乒乓球運動員發(fā)球拋球角度計算示意圖

用Dartfish軟件對拋球角度的計算：第1步，從運動員發(fā)球技術(shù)錄像中找到發(fā)球開始時球自然地置于不執(zhí)拍手的手掌上，并向上拋起的最后一瞬間的畫面，為拋球的起始特征畫面1，對乒乓球的初始位置點進行標記；第2步，找到乒乓球被拋起至最高點的畫面，為特征畫面2，對乒乓球的最高點位置點進行標記；第3步，用Dartfish對拋球角進行測量，即可精確測得運動員的拋球角度(圖6)。

圖 6 本研究測量運動員發(fā)球角度示意圖

本研究采用高速攝像機采集運動員隊內(nèi)比賽中真實的發(fā)球動作，運用Dartfish軟件進行測試和計算。首先，確定發(fā)球拋起點，并設(shè)置“持久度”指標，該軟件能夠持續(xù)跟蹤視頻。即，在此后播放的每一幅視頻畫面中，都自動包含最初確立的發(fā)球拋起點。接下來，確定拋球的最高點，初始點不需研究人員再次確立。此環(huán)節(jié)可以在很大程度上減小測量的人為誤差值。在測量拋球的角度時，Dartfish可以自動測量兩個確定點的連線和水平線的夾角的角度，從而進一步降低了人工測量的誤差；在測量拋球高度時，首先是確定拋球點和球臺端線上邊緣的點的垂直高度，并對這條線設(shè)置“持久度”，在隨后的播放畫面中將一直出現(xiàn)該連線。第二步，同理確定拋球的最高點和端線的垂直高度。兩條垂直線段的絕對值的差值就是該運動員發(fā)球的拋球高度(圖7)。由于在測量中盡可能地減少了人為因素造成的誤差，因而能夠更為科學(xué)客觀地反映出乒乓球運動員發(fā)球是否“幾乎垂直”，拋球高度是否達到至少16 cm，在研究方法上是一種創(chuàng)新。

圖 7 本研究測量運動員發(fā)球高度示意圖

3.4 改進后研究方法的應(yīng)用及效果

在國家乒乓球男隊備戰(zhàn)東京世界乒乓球錦標賽封閉訓(xùn)練中，采用新方法對正式的隊內(nèi)比賽發(fā)球進行采集和分析。

3.4.1 測試方法

1.測試時間和地點

2014年4月3日，中國國家乒乓球男隊備戰(zhàn)東京乒乓球世界錦標賽封閉訓(xùn)練正式隊內(nèi)比賽，廈門。

2.測試儀器

(1)2臺高速攝像機，型號：XGT-BAS-1S，拍攝頻率為100 fps，采集發(fā)球動作全過程；

(2)2臺索尼攝像機，型號：HDR-PJ600E，拍攝頻率為25 fps，配合星高鈦高速錄像采集系統(tǒng)同步拍攝；

(3)日本蝴蝶牌乒乓球臺、中國紅雙喜三星乒乓球和被測運動員不同種類的乒乓球拍。

3.測試過程

在中國國家乒乓球隊正式的隊內(nèi)比賽中，運用高速和常速攝像機在被測試者的正背面和球臺端線主裁判員椅子的外側(cè)各放置一臺高速和常速攝像機，在球臺邊線延長線的角度拍攝運動員比賽中的發(fā)球全過程。根據(jù)場地光線的強弱，調(diào)整高速攝像機和常速攝像機的曝光時間等參數(shù)。

3.4.2 測試結(jié)果舉例

某運動員發(fā)球時拋球角度為45°，其逆選發(fā)球的拋球高度為27.21 cm。拋球高度可以，但是拋球角度過小，很有可能被判罰，建議其改進拋球角度。

圖 8 本實驗測試系統(tǒng)安置及測試現(xiàn)場示意圖

3.4.3 應(yīng)用效果

在撰寫相關(guān)的分析報告的基礎(chǔ)上，制作主力運動員發(fā)球視頻。因高速攝像機拍攝頻率高于常速攝像機，能捕捉到更多的畫面信息，播放效果很有說服力。數(shù)據(jù)和影像資料相結(jié)合，為中國國家乒乓球男隊主力運動員發(fā)球技術(shù)的改進指明了具體的改進建議。2014年4月12日，中國國家乒乓球男隊的另一場正式隊內(nèi)比賽中，再次跟蹤測試發(fā)球動作的合法性，測試運動員的發(fā)球合法性得到了明顯改觀。改進的研究方法和效果得到了中國國家乒乓球隊總教練劉國梁的認可。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

1.采用高速攝像機在拍攝角度、特征畫面捕捉、測量拋球角度、高度等方面比常速攝像機有更大的優(yōu)越性。

2.在分析運動員發(fā)球合法性研究時，以國際級裁判員的視角從兩個角度拍攝，能夠更清晰、客觀地反映運動員發(fā)球的真實路線。

3.用Dartfish軟件對運動員的發(fā)球動作進行測量和計算，能夠大大減小人工采集和計算的誤差。

4.本研究的局限性在于高速攝像機不能在賽時放在最合適的拍攝位置。在觀眾席拍攝有可能出現(xiàn)一定的視覺誤差。但在特征畫面選取、測量等環(huán)節(jié)依然比采用常速攝像機更為嚴謹；在國家隊內(nèi)部的針對性規(guī)范發(fā)球的研究中也有著更好的效果。

4.2 建議

1.對于中國國家乒乓球隊運動員來講，合法發(fā)球的高度要求在16 cm之上，建議其拋球高度至少在20～25 cm之上，拋球的角度至少大于60°。只有這樣更嚴格地操作，才能盡可能地降低中國運動員在國際比賽中發(fā)球被判分的風(fēng)險。

2.為了在國際賽場上規(guī)避發(fā)球被判的風(fēng)險，建議中國國家乒乓球隊對運動員發(fā)球規(guī)范性的檢驗采用高速攝像機，并用Dartfish進行測量和計算，撰寫有數(shù)據(jù)、有畫面的分析報告。之后，制作主力運動員發(fā)球的完整視頻。用兩種方式互為補充，能夠有力說服運動員修正其發(fā)球動作。

[1]陳秋喜,鄧達君.對乒乓球發(fā)球動作違規(guī)風(fēng)險的研究——以2012年倫敦奧運會乒乓球女子單打決賽爭議發(fā)球為例[J].沈陽體育學(xué)院學(xué)報,2013,32(6):101-103.

[2]杜力平.我國國際級乒乓球裁判員隊伍發(fā)展現(xiàn)狀與對策研究[J].中國體育科技,2014,50(1):80-87.

[3]劉欣華.乒乓球競賽新規(guī)則的特點[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報,1983,17(3):53-55.

[4]劉欣華.試論乒乓球競賽新規(guī)則的特點[J].安徽體育科技資料,1983,4(3):17-19.

[5]孫國友.乒乓球裁判員臨場裁判藝術(shù)的研究[J].四川體育科學(xué),2012,(3):67-71.

[6]肖丹丹,李永安,王清.中、外優(yōu)秀乒乓球運動員發(fā)球違規(guī)潛在風(fēng)險的對比研究[J].中國體育科技,2014,50(1):63-70.

[7]張偉.淺談乒乓球裁判員的基本功[J].哈爾濱體育學(xué)院學(xué)報,1999,17(2):83-84.

Improvement on the Research Methods of Correct Service for Table Tennis Players

LIU Guo-bing

Through using the method of literature review,expert interview and kinematics parameter measurement and comparison,on the basis of predecessor’s study on the research of table tennis player's correct service,this paper makes improvement and innovation on research methods.1) Knowledge of correct service related judging rule was updated;2) The improvement of testing method.Previous research in the game is a collection of television broadcast and shooting from the stands,sampling frequency is constant speed.3) Improvement of calculation method.Using Dartfish analysis software instead of manual calculation.This study shows that this method can better reflect the actual status of athletes’ service scientifically and objectively,and its effectiveness have been tested in the national table tennis team matches.Practice has proved that the method was feasible and obtained the national table tennis head coach LIU Guo-liang recognition.

tabletennis;serve;logitimary;researchmethal

1002-9826(2015)01-0055-05

2014-04-08；

2014-12-12

劉國兵(1977-)，男，新疆人，講師，碩士，主要研究方向為乒乓球訓(xùn)練與競賽，E-mail:liuguobin@bjmu.edu.cn。

北京大學(xué) 醫(yī)學(xué)部，北京 100191 Peking Univercity Health Science Center,Beijing 100191,China.

G846

A