Фотофиниш — программно-аппаратная система для фиксации порядка пересечения финишной черты участниками соревнований, дающая изображение, которое можно в дальнейшем неоднократно просмотреть.
Фотофиниш работает по принципу щелевой съёмки: изображение проецируется через узкую щель (а в цифровом фотофинише — фиксируется линия шириной в один пиксель). Получаемое в итоге статическое изображение «набирается» из этих полосок, как рисунок на ковре.
Все современные системы фотофиниша имеют синхронизированный со стартовым сигналом таймер. Это позволяет получить не только порядок финиша, но и точный результат участников, пересёкших финишную черту.
История
Период фотографии Первое известное упоминание об использовании фотофиниша относится к концу XIX века — тогда для определения победителя в скачках была использована обычная фотокамера. В номере за май 1882 года журнала «Nature» было опубликовано письмо пионера скоростной фотографии Эдварда Мейбриджа, в котором указывалось, что «в ближайшем будущем результаты важных заездов будут зависеть от фотографии, по которой будет определяться победитель». Старейшая известная фотография фотофиниша датируется 25 июня 1890 года. Кроме тотализатора, преимущества тогдашнего технического новшества вскоре стали применяться и в различных видах спорта с массовым финишем. На Олимпийских играх впервые применен в 1912 году в Стокгольме. Вскоре выяснились и технические недостатки фотографии для фиксации подобных событий. Так, за время, пока двигалась шторка в затворе фотоаппарата, лошади успевали проделать путь длиной около 10 сантиметров, фотокамера не могла зафиксировать всех пересекающих финиш (впрочем, эту проблему чуть позже удалось частично решить использованием нескольких поочерёдно фотографирующих фотоаппаратов), и др. Несмотря на то, что улучшенная техника фотографии применялась для фотофиниша по меньшей мере до начала 1940-х годов, уже в 1920-х годах начались эксперименты с быстроразвивающейся и прогрессирующей киносъёмкой.
Период скоростной киносъёмки В 1926 году Датской федерацией лёгкой атлетики было представлено устройство фотофиниша, использующее технику щелевой фотографии. В 1928 году устройство применяется на Олимпийских играх в Амстердаме. Революция в совмещении фотофиниша и автохронометража происходит в начале 30-х годов XX века с появлением «камеры Кирби» — высокоскоростной кинокамеры, изобретённой Густавусом Т. Кирби и впервые применённой в 1931 году. Произведённое Kodak-Bell Lab’s устройство имело два объектива, использовало 60 мм киноплёнку, прогонявшуюся со скоростью 128 кадров в секунду. Через один объектив снималась собственно линия финиша, второй же был сфокусирован на встроенный электромеханический хронометр с вращающимися дисками, на которых были нанесены числовые отметки. Таймер системы запускался от выстрела стартового пистолетаPopular Science — Google Books. Официальный дебют «камеры Кирби» состоялся на Олимпийских Играх 1932 года в Лос-Анджелесе. На Олимпиаде 1936 года в Берлине немецким инженерам из Zeiss Ikon AG и Physikalisch-Technischer Reichsanstalt удалось создать нечто аналогичное: использовались две асинхронные камеры, снимающие со скоростью 50 кадров в секунду, а их совмещение давало заданную дискретность — 100 кадров в секунду. Устройство имело обозначение Ziel-Zeit Camera. В те же 30-е годы стала применяться и техника щелевой фотографии, значительно снизившая расход плёнки и дающая более объективные результаты фотоконтроля. Следующим этапом развитии техники фотофиниша стало изобретение в 40-х годах электрического метода нанесения маркеров времени непосредственно на плёнку с дискретностью 1/1000 секунды.Simple Time Base for a High-Speed Cine Camera Первая послевоенная Олимпиада 1948 года в Лондоне стала последней, где применялся «штучный продукт» — специально изготовленная компанией British Race Finish Recording Co. Ltd система фотофиниша, названная «Magic Eye» («Магический глаз»)
1950-е годы прошли под знаком технологического соперничества между компаниями «Omega» и «Longines», результатом которого становились всё более новые и совершенные технологические решения в спортивном хронометраже и фотофинише. В 1949 году компания «OMEGA» представила систему Racend OMEGA Timer, которая указывается компанией в качестве первой серийной системы фотофиниша в мире, — в 1952 году она дебютировала под маркой Photofinish на зимней Олимпиаде 1952 года в Осло.
В 1949 году компания «Longines» представляет «Chronocamera» — первый серийный спортивный кварцевый хронометр, на основе которого и кинокамеры Bolex-Paillard 16H в 1954 году благодаря инженерам компании «Longines» появился «Chronocinegines» («Хроносинэжин») — устройство фотофиниша и автохронометража, позволившее фиксировать на плёнке результаты с точностью до 1/1000 с — при том, что сама камера снимала до 100 кадров в секунду.
«Chronocinegines» широко применялось в высокоскоростных видах спорта. В 1963 году «Omega» представляет дальнейшее развитие систем фотофиниша и автохронометража — камеру на 35 мм плёнке OMEGA Photosprint (OPS1), первый значительный шаг вперед со времени появления «камеры Кирби». Именно она стала первой официально признанной камерой фотофиниша и автохронометража на Олимпийских играх в Мехико 1968 года — первых Олимпийских играх в истории, на которых автохронометраж был признан официальным. Получая изображение через щелевой затвор со скоростью около 100 кадров в секунду, она обеспечивала точность засечки времени до 1/1000 секунды.Popular Mechanics — Google Books
На следующих летних Олимпийских играх 1972 года в Мюнхене была представлена более совершенная модель «Photosprint OPS 2», ставшая практически монополистом в этом секторе спортивного инструментария вплоть до начала 1990-х годов. Но фотофиниш оставался «чёрно-белым». Цветным он стал в 1981 году благодаря OMEGA Colour Photosprint (применялся впервые на Олимпийских играх 1984 года), но в силу сложности технологического процесса и высокой стоимости эта модель осталась прерогативой Олимпийских Игр до цифровой революции середины 1990-х. Олимпиада 1988 года в Сеуле стала последней, на которой применялись исключительно «пленочные» системы фотофиниша и автохронометража; в это время скорость движения плёнки уже достигала 1000 кадров в секунду. При достигнутом высоком техническом и технологическом уровне у пленочных фотофинишей все ещё оставались серьёзные недостатки — прежде всего, ограниченность времени фиксации финишного створа. Плёнка имела свойство рано или поздно заканчиваться, иногда она рвалась или заминалась, а процесс её проявки был трудозатратным и не самым удобным в условиях, чаще всего далеких от лабораторных.
Начало «цифровой» эпохи Для того, чтобы определить, кто же «пришёл первым» к «цифровому» фотофинишу, вполне пригодился бы сам фотофиниш. По заявлению компании «OMEGA» первым фотофинишем является система видеофиниша «Scan O’Vision» созданная в 1990 году, в то же время пресс-релиз о её представлении датируется 1991 годом. Доподлинно известно, что на летнем чемпионате мира ИААФ в 1991 году впервые была задействована система фотофиниша Slit Video 1000 HD компании «Seiko», впервые использовавшая CCD. Причем разрешение на её использование наряду с плёночными системами было получено от ИААФ всего за несколько недель до официального старта ЧемпионатаOptics and Photonics News November 1997 p.30 http://www.osa-opn.org/Content/ViewFile.aspx?id=12637 . В том же 1991 году свой фотофиниш — «MacFinish» — представляет бельгийская Intersoft Electronics.«MacFinish, A product of Intersoft Electronics», by Intersoft Electronics, Belgium, product description and specifications brochures, published in 1991. Первоначально и именитые производители, и только что появившиеся компании были примерно в равном положении — они делали первые шаги по применению недавно появившихся устройств и элементной базы (CCD, персональных компьютеров и т. д.) для нужд спортивного хронометража и фотофиниша. Появляется система видеофиниша «Accutrack» использующая обычную видеосъёмку, но её скорость съёмки в 30 кадров в секунду ограничивает её применение соревнованиями по легкой атлетике начального уровня. На зимних Олимпийских играх в Альбервилле 1992 году дебютирует система видеофиниша «Scan O’Vision» компании «OMEGA» — пока лишь в одном виде — в конькобежном спорте. На летних Олимпийских Играх 1992 года в Барселоне «Seiko» использует цифровой фотофиниш на соревнованиях по легкой атлетике.
Первые цифровые камеры проходили те же этапы развития, что и ранее пленочные — первые модели представляли собой цифровую камеру, которая сопрягалась с таймером и коммуникационно-управляющим блоком, которые в свою очередь были соединены с компьютером, на котором было установлено специализированное программное обеспечение для работы с полученным изображением. Преимущественно для соединения с компьютером использовался один из самых быстрых на то время SCSI интерфейс. По мере совершенствования CCD матриц разработчики столкнулись с проблемой нехватки скоростей интерфейсов для передачи больших объёмов информации и довольно быстрого истощения свободного пространства накопителей информации, имевших на то время весьма скромные объёмы. Пока цифровой фотофиниш остаётся чёрно-белым.
В мае 1994 года дебютирует первый цветной фотофиниш ColorLynx компании из США Lynx System Developers, Inc. В том же году на чемпионате мира по легкой атлетике в Гётеборге (Швеция) «Seiko» использует фотофиниш, сканирующий финишную линию со скоростью в 4000 линий в секунду.
В 1996 году OMEGA представила свой первый цветной цифровой фотофиниш OSV3 (правда, пока только для лёгкой атлетики) вместе с ещё одним своим новшеством — электронным стартовым пистолетомOmega®: Swiss Luxury Watches Since 1848 | OMEGA®.
В том же году Lynx System Developers выпускает систему EtherLynx — первую в мире камеру фотофиниша с интерфейсом Ethernet, длительность получения изображения финишной линии для которой теперь ограничивалась лишь размером свободного места на жёстком диске (для разделов с файловой системой NTFS).
В 1997 году на летнем чемпионате мира по лёгкой атлетике в Афинах «Seiko» использует цветной цифровой фотофиниш 1800 HD, сканирующий финишную линию со скоростью до 4000 линий в секунду. Его 32 мегабайт оперативной памяти хватало на запись только 72 секунд — для начала дальнейшей работы содержимое переписывали на 230 мегабайтные магнито-оптические диски и затем очищали оперативную память.
В 1998 году на зимних Олимпийских играх в Нагано в ряде видов, наряду с системами компании «Seiko», применяются системы Lynx System Developers. В этом же году эта компания заключает договор с «Seiko» о сотрудничестве в этом секторе спортивного оборудования.
В 2003 году компания Lynx System Developers представляет самую скоростную систему фотофиниша из серийно-производимых — EtherLynx PRO — сканирующей со скоростью 10 000 линий в секунду в 32 битном цвете — при одной ССD матрице. Этой же камере принадлежит и рекорд в ширине захватываемой финишной линии (или же четкости изображения) — 4000 пиксел.
К началу XXI века основные узкие места — в скорости передачи данных и их объёме — были ликвидированы благодаря общему развитию компьютерной техники. На смену SCSI пришёл IEEЕ-1394 и высокоскоростные сетевые протоколы (оптоволоконные и обычные). Лишь одна — чисто физическая проблема — так и осталась камнем преткновения: чем выше скорость сканирования, тем больше света нужно для получения нормально читаемой картинки фотофиниша. Отдельные производители (например Lynx System Developers) смогли обеспечить себя высокочувствительными CCD матрицами, но это решение оказалась недоступным для других. Частичным выходом из сложившейся ситуации стало использование большинством производителей трёх CCD матриц вместо одной, что в свою очередь породило определённые сложности с получением изображения только финишной линии: в связи с более широким сектором захвата такими системами.
Принцип работы цифровой системы