Методы регистрации движений глаз (айтрекинга) активно внедряются в процесс психологического сопровождения спортсменов. В настоящее время описано множество примеров использования айтрекинга в диагностических целях и при обучении спортсменов в разных видах спорта, в том числе в стрельбе, единоборствах, игровых, экстремальных и сложно-координационных видах спорта. В большинстве работ анализируются: фокус внимания спортсменов при выполнении технических действий (в том числе игнорирование зрительных стимулов), стратегии зрительного поиска, изменения диаметра зрачка (как индикатора когнитивной нагрузки), количество и длительность реакций.
Применение систем айтрекинга позволяют исследователю «увидеть глазами спортсмена» текущую тренировочную задачу, что, в свою очередь позволяет в будущем провести более детальный анализ его действий и в случае необходимости скорректировать деятельность. Большая часть опубликованных работ направлена на сравнение особенностей глазодвигательной активности спортсменов разного уровня подготовки: любителей, новичков, спортсменов среднего и высокого уровня подготовки. Наибольшее внимание спортивных психологов, использующих айтрекинг в работе со спортсменами, привлекают так называемые «target sports», или виды спорта, в которых одним из ключевых технических действий является попадание в цель (мишень, ворота противника, корзину и т. д.)
Интересным в плане исследования связи глазодвигательных параметров и точностных характеристик является феномен «quiet eye» (тихий/спокойный глаз) — итоговая фиксация взгляда на объекте-цели (или слежение за ним) до момента осуществления действия (удара по мячу, нажатия на спусковой крючок, броска). Результаты многочисленных исследований показывают: опытные и успешные спортсмены имеют более длительный QE-период, то есть они уделяют внимание наиболее значимым деталям при реализации технико-тактических действий. Как показывает практика, применение систем регистрации движений глаз позволяет решать важные задачи спортивной подготовки, становясь важным звеном всех этапов подготовки спортсменов.
Рассмотрим более подробно, каким образом системы айтрекеров можно использовать в тренировочном процессе футболистов и какой положительный эффект они могут дать.
Психологическая подготовка футболистов
Современный футбол в равной степени привлекает внимание и болельщиков и исследователей в области спортивной науки. Этим объясняется большое число работ, посвященных вопросам диагностики и психологического сопровождения спортсменов различного уровня подготовки — от новичков до игроков мирового класса. Как отдельная спортивная дисциплина футбол имеет свою психологическую специфику. Во-первых, это командный вид спорта, поэтому эффективность действий футболистов тесно связана с социально-психологическими феноменами, такими, как групповая сплоченность, лидерство, роль и статус отдельных игроков, авторитет тренерского состава. Во-вторых, футбол относится к видам спорта, для которых характерны постоянно меняющаяся зрительная сцена, динамичность ситуаций, возникающих на поле, быстрая смена игровых эпизодов. В связи с этим игрокам в течение всего матча необходимо контролировать не только собственные действия, но и отслеживать перемещения противников и напарников по команде, выполняя при этом сложные техническо-тактические действия. В качестве ключевых профессионально-важных качеств футболистов рассматриваются:
- скорость обработки информации и скорость моторной реакции, в том числе, реакция выбора;
- быстрота принятия релевантного решения, в том числе, в условиях дефицита времени;
- развитые свойства внимания (объем, переключение, распределение, способность слежения за несколькими динамическими объектами);
- способность к антиципации;
- тактическое, или «игровое мышление»;
- навыки использования мысленных образов: визуализации, идеомоторной тренировки.
Кроме этого, внимание исследователей всегда привлекают индивидуальные психологические характеристики игроков: особенности личности, мотивация, стрессоустойчивость, предстартовые эмоциональные состояния.
Применение технологии айтрекинга в футболе
В футболе зрительная система человека напрямую участвует в выполнении множества действий: ведение мяча, удары по мячу ногами или головой, ловля мяча руками; а также тактических действий в атаке и обороне. Изучать роль зрительной системы, в частности движений глаз, в формировании и развитии двигательных навыков, а также ее участие в процессе реализации сложных технических действий можно с помощью технологии айтрекинга. Одним из первых элементов, который привлек внимание ученых, стало исполнение пенальти.
Проанализировав 66 пенальти, исполняемые элитными игроками немецкой футбольной лиги, они выделили два типа зрительных стратегий, используемых спортсменами: «зависимая от вратаря» и «независимая от вратаря». В первом случае футболисты фокусировались преимущественно на действиях голкипера (в том числе, на его способности предвосхитить направление мяча) и пробивали мяч в обратном направлении. «Независимая стратегия» проявлялась в том, что игроки игнорировали поведение вратаря, фокусировали свое внимание на участке ворот, куда планировалось пробить мяч. В 2007 году был проведен эксперимент, посвященный технике принятий решений в футболе. На основе специально созданного фильма оценивалась способность игроков действовать в условиях ограниченного времени (ситуация атаки).
Спортсмену, сидящему напротив экрана, нужно было адекватно отреагировать в том случае, когда мяч пасовался в его сторону. Регистрировалось время, затраченное на принятие решения, скорость визуального сканирования и последовательность фиксаций. Выяснилось, что успешные паттерны движений глаз футболистов были связаны с более длительными фиксациями на игроках, владеющих мячом, чем на игроках, представляющих на видео их самих.
В 2011 году был проведен еще один эксперимент. На этот раз исследовались особенности глазодвигательной активности вратарей во время оборонительных действий. В частности, были сопоставлены особенности движений глаз голкиперов в зависимости от типа пенальти: реализуемого нападающими внутренней или верхней частью стопы. Кроме того, анализировалась успешность действий вратаря и паттерны глазодвигательной активности. Участие в эксперименте приняли 7 футбольных вратарей среднего уровня спортивной подготовки и 7 нападающих (ведущая нога у всех игроков — правая). Регистрация движений глаз вратарей проводилась при 15 пенальти каждого типа, то есть каждый вратарь должен был отразить 30 ударов. Между сериями пенальти голкиперам предоставлялся отдых. Несмотря на то, что тип исполнения 11-ти- метрового удара оказался связан с эффективностью действий голкипера (28% сохраненных голкипером мячей при пенальти, реализованном верхней стороной стопы, и 12% успешных оборонительных действий при пенальти, исполненном внутренней частью стопы), ученые не вычислили статистически достоверных различий паттернов глазодвигательной активности голкиперов в зависимости от типа пенальти. Успешность действий вратаря оказалась тесно связана с характеристиками движений глаз. В ситуации, предшествующей сохранению мяча, когда голкиперы дольше фиксировали взгляд на пространстве между подающей ногой и мячом, ученые использовали термин «visual pivot» (зрительная опора). Успешная реализация пенальти нападающим оказалась связана с более длительными фиксациями взгляда голкипера на мяче.
Годом ранее британские ученые провели исследование, в котором приняли участие 18 спортсменов-футболистов. В нем также регистрировались движения глаз и точность попадания при выполнении пенальти. Было установлено, что точность попадания игроков существенно снижается в ситуации, когда вратарь активно размахивает руками (ситуация стресса), по сравнению с тем, когда голкипер стоит неподвижно.Чуть позже эти же ученые представили работу, посвященную возможности тренировки у спортсменов-футболистов феномена «quiet eye», когда использование технологии айтрекинга помогает футболистам управлять собственным взглядом при реализации пенальти. В ходе эксперимента футбольные ворота были разделены на несколько секторов. Футболист должен был выполнить
В 2011 году компания Acuity ETS, используя технологию айтрекинга, проанализировала поведение Криштиану Рональду. Оценивались возможности применения технологий регистрации движений глаз при ведении мяча, а также взаимодействии с соперником. Выяснилось, что при обыгрывании противника Криштиану Рональду обращает внимание на его действия, на движения стопы, голени, но не на контроль передвижения мяча (так поступал менее опытный футболист, который также принимал участие в эксперименте).
Еще одно исследование, которое целесообразно упомянуть, было проведено в 2014 году. Задача заключалась в сопоставлении глазодвигательных паттернов при реализации двух типов
Представленные исследования позволяют говорить об эффективности применения технологи айтрекинга на этапе психологической подготовки футболистов. Методы регистрации движений глаз позволяют изучать особенности зрительного внимания игроков, а также антиципации и процесс принятия решений при выполнении различных техническо-тактических действий.
Взаимосвязь особенностей движения глаз футболистов и их результативности
Предлагаемое вашему вниманию исследование также посвящено возможностям применения технологий айтрекинга в футболе. Основная цель — изучение глазодвигательных паттернов, в том числе, стратегий зрительного сканирования во время выполнения сложных технических действий в полевых условиях. Авторы исследования предположили, что между траектории движений глаз и параметрами спортивной результативности футболистов существует прямая связь.
В эксперименте приняли участие 23 футболиста-профессионала, выступающих во втором дивизионе Профессиональной футбольной лиги России в составе футбольного клуба «Строгино». Возраст футболистов — от 17 до 22 лет (средний возраст = 21,56±1,5 лет). Использовалась мобильная система «Eye-tracking Glasses», позволяющая проводить бинокулярный трекинг глаз с частотой регистрации 30 Гц; погрешность 0.5 углового градуса; съемка видео сцены в HD качестве с расширением 1280×960 и записью звука через интегрированный микрофон.
Подготовка к эксперименту
До начала проведения эксперимента в полевых условиях возможности оборудования были проверены в лаборатории, для чего использовалась серия технических футбольных тестов (техника дриблинга на высокой скорости и без установки на скорость, набивание мяча, передача пасса). В предварительной серии тестов принял участие спортсмен, имеющий
В связи с наличием ограничений, возникающих при использовании айтрекера, было принято решение оставить в эксперименте только те технические действия, не доставляющих спортсмену дискомфорта; действия, которые с помощью камеры сцены можно было бы регистрировать, и связанные с ними движения глаз. В эксперимент были включены: дриблинг вокруг конусов (с установкой на высокую скорость исполнения) и пробивание мяча в определенную зону ворот. Второй элемент был включен по аналогии с исследованиями, в которых для оценки точности исполнения пенальти футбольные ворота делились на несколько секторов.
Необходимо отметить, что исследование проводилось в полевых условиях. Это позволило, с одной стороны, изучить особенности движений глаз в процессе выполнения технико-тактических действий в условиях, максимально приближенных к профессиональной деятельности футболистов. С другой стороны — исследовать «чистую технику» дриблинга. В лабораторных условиях характеристики поверхности (пола) существенно отличаются от привычного для спортсменов покрытия футбольного поля. Это влечет за собой появление технических ошибок, связанных, в том числе, с изменением схемы тела (гладкая поверхность требует замены стандартный футбольных бутс на бутсы для мини-футбола) и специализированных восприятий («чувство мяча», «чувство газона»).
Этапы исследования
В полевых условиях эксперимент проходил следующим образом: напротив футбольных ворот в определенном порядке (Рис. 1) были расставлены 6 конусов (фишек), которые футболисту было необходимо обвести с мячом как можно быстрее (используя технику дриблинга). После того как спортсмен обвел последний из них, ему нужно было пробить по воротам в строго определенную зону.
Рис. 1 Фотография дистанции с места старта
Таким образом, задача представляла собой имитацию игровой ситуации: уводя мяч от своих противников на высокой скорости, футболист осуществляет удар по воротам. Для большей достоверности в воротах находился голкипер. Дистанция от мяча (места старта) до радиуса у ворот составила 10 м; расстояние между шестью конусами — 2,4 м (№
Перед началом эксперимента спортсмены случайным способом выбрали зону ворот для пробивания пенальти. Для этого зона ворот была разделена на 9 секторов, их номера написали на отдельных карточках. В наборе карточек отсутствовали зон 2, 5 и 8, то есть места, где находился вратарь (Рис. 2). Каждый спортсмен выполнял тестовое задание 2 раза подряд, вытягивая каждый раз новую карточку с определенной зоной попадания. При обработке и анализе данных учитывались результаты второй серии, первая засчитывалась как тренировочная.
Рис.2 Карточки с расположением места попадания в ворота
Перед каждой серией калибровались очки, регулировались лямки и ремни рюкзака (поясной и грудной), в котором располагалось записывающее устройство айтрекера. Это было нужно для того, чтобы во время теста спортсмен чувствовал себя как можно комфортнее, чтобы оборудование не влияло на его результативность. Так как тест проводился на улице, для предотвращения засвечивания линз спортсмены надевали головной убор (Рис. 3). Исследование проводилось на одном и том же футбольном поле в одно и тоже время суток (начиная с 11.00), солнце находилось за спиной спортсменов, не мешая реализации точных ударов по воротам.
Рис. 3 Спортсмен на стартовой позиции
Регистрируемые параметры
Для анализа были выбраны следующие параметры глазодвигательной активности спортсменов:
1. Количество и длительность фиксаций, саккад, морганий;
2. Количество и соотношение коротких непроизвольных фиксаций («экспресс-фиксаций» до 150 мс) и когнитивных фиксаций (от 150 до 900 мс).
3. Соотношение фиксаций, связанных с амбиентной
Для оценки результативности выполнения поставленных задач оценивались следующие параметры:
1. Скорость дриблинга (время прохождения дистанции от стартового сигнала до момента удара по воротам);
2. Точность удара по воротам (соответствие зоны попадания карточке, которую вытянул футболист). В таблице 1 показана система оценки.
3. Показатель техничности действий, который рассчитывался с учетом точности попадания по воротам, скорости перемещения с мячом и отсутствия ошибок (например, сдвига или пропуска фишек), а также учитывалась позиция футболиста (амплуа).
Таблица 1 Количественная оценка точности удара по воротам
Таблица 2 Характеристики эффективности глазодвигательных паттернов
Результаты исследования и их обсуждение
В первую очередь были проанализированы количественные данные особенностей глазодвигательной активности футболистов в момент выполнения тестового задания. Приведем наиболее показательные.
56,5% участников тестирования продемонстрировали более продолжительные по времени фиксации взгляда перед завершением задания (удара по мячу). Эти данные согласуются с результатами исследований, полученных на материале других видов спорта, где также описывается феномен «quiet eye»: перед началом движения, связанного с попаданием в цель (конкретную область ворот), длительность фиксаций увеличивалась.
При оценке соотношения экспресс-фиксаций и когнитивных фиксаций установлено, что в процессе выполнения тестирующих упражнений движения глаз спортсменов отличаются преобладанием коротких непроизвольных (до 150 мс) фиксаций взгляда. Это явление напрямую связывается с амбиентной обработкой зрительной информации, что позволяет предположить: реализация дриблинга на высокой скорости связана с минимальным зрительным контролем над действием.
Кроме этого, были получены следующие статистически значимые данные о взаимосвязи параметров глазодвигательной активности и показателей спортивной результативности:
- положительная корреляция параметра «Точность попадания по воротам» и «длительность фиксаций» (r=0,434 p<0,05);
- положительная корреляция параметра «Техника» и «длительность фиксаций» (r=0,426 p<0,05).
Полученные результаты соотносятся с результатами исследований, проведенных в других видах спорта, где указывается, что точностные характеристики выполнения спортивно-специфических задач связаны с более длительными фиксациями.
Такой параметр как позиция игрока (амплуа) не оказал статистически достоверного влияния на паттерны глазодвигательной активности футболистов. Единственное, чем отличались спортсмены разных амплуа, это скорость исполнения дриблинга. Нападающие выполнили тестовое задание быстрее остальных (защитников, полузащитников), что согласуется с результатами более ранних исследований.
Качественный анализ видеозаписи трекинга глаз позволил выделить основные этапы в перемещении и фиксации взгляда при выполнении разных фаз теста: до начала движения (фаза программирования), во время ведения мяча (фаза реализации моторной программы), в момент пробивания мяча по воротам (фаза реализации моторной программы) и после удара (фаза контроля).
На каждом этапе теста были выявлены паттерны движений глаз футболистов, связанные с высокой техничностью выполняемых действий (Рис. 4, 5).
Рис. 4 Пример предварительного просмотра трассы спортсменом
Рис.5 Пример фиксации на зоне попадания во время предварительного просмотра трассы
Общий характер движений глаз футболистов в процессе дриблинга оказался связан с чередованием антиципирующих и регрессивных саккад. В качестве первых рассматриваются саккады, опережающие направление движения мяча, регрессивные же саккады связаны с возвращением взгляда к пройденному участку и контролю мяча (в том числе внесению сенсорных коррекций в сложно-координируемое движение). Этот паттерн встречается в 100% случаев, направление антиципирующих саккад совпадает с направлением движения: обыгрыванию конуса слева предшествуют саккады в левую сторону, и наоборот. Обращаясь к данным визуализации фиксаций взгляда «Scan Path», отметим небольшое расстояние между позициями фиксаций взгляда во время дриблинга (Рис. 6).
Рис. 6 Фиксации во время дриблинга (покадровый анализ видеозаписи)
Реализации удара по воротам предшествуют длительные саккады, смещающие позицию фиксаций взгляда на большее расстояние, за которыми следуют регрессивные саккады в сторону мяча (Рис. 7). Подобный паттерн присутствует в 73,9% случаев. Наличие фиксаций взгляда на действиях голкипера является показателем эффективной зрительной стратегии, поскольку предполагает пост-анализ результативности действий после получения зрительной обратной связи.
Рис. 7 Пример длительной саккады перед реализацией удара
Рис. 8 Пример фиксации на действиях голкипера после удара
Заключение
Подведем итоги.
1. Выявлены количественные и качественные особенности движений глаз при выполнении спортивно-специфических задач, направленных на диагностику уровня развития координации, скорости и точности. Точность удара по воротам, а также техничность выполнения тестового упражнения положительно коррелируют со средней длительностью фиксаций. Во время дриблинга движения глаз спортсменов отличаются преобладанием коротких непроизвольных фиксаций.
2. Результаты анализа глазодвигательных паттернов игроков на разных этапах выполнения задачи показали следующее. Перед началом движения игрокам свойственны движения глаз, связанные с программированием: оценкой расстояния, фиксации на зоне попадания. Во время дриблинга движения глаз футболистов характеризуются чередованием антиципирующих и регрессивных саккад, реализации удара по воротам предшествуют более длительные саккадические движения глаз в сторону ворот.
3. Результаты исследования могут применяться для диагностики эффективности зрительных стратегий, используемых спортсменами в процессе отработки техники дриблинга и точности исполнения ударов в створ ворот.
4. Апробированные методы исследования целесообразно использовать для оценки качества выполнения аналогичных спортивно-специфических задач в других видах спорта (баскетбол, хоккей), а также во время сопоставления результатов спортсменов разного уровня подготовки.
2 [18] 2015
А.И. Грушко, С.В. Леонов, МГУ имени М.В. Ломоносова. Москва, Россия
