从跑表到电子触摸垫 奥运会计时精确到0.001秒

　　荆楚网消息 (楚天金报) 　在昨晚10：32结束的奥运男子百米飞人大战中，牙买加飞人博尔特以9秒69的成绩夺得冠军。而博尔特冲过终点的瞬间，荧屏显示其成绩为9秒68。相差的这个0.01秒，系由电子计时系统确认。

　　昨日上午结束的男子100米蝶泳决赛上，美国选手菲尔普斯以50秒58的成绩惊险夺冠，距离“八金梦想”仅一步之遥。塞尔维亚选手查维奇以50.59秒获得银牌，只比菲尔普斯慢0.01秒。这种细微的差距，即使是现场大屏幕用经典超慢镜头回放，也无法分辨。

　　2004年8月28日15点15分，中国选手孟关良/杨文军在雅典奥运会男子500米划艇决赛中，以1分40秒278的成绩获得中国在雅典奥运会的第28金。这是中国皮划艇项目的第一枚奥运金牌，也是中国水上项目在历届奥运会上所获得的第一枚金牌。孟关良/杨文军的成绩比获得银牌的古巴选手只快了0.072秒，以至于两人在夺冠之后还不敢相信。

　　自首届现代奥运会在希腊雅典举办以来，奥运计时技术一直在不断地向前发展。一百多年过去了，首届现代奥运会上计时所用的跑表如今换成了一系列高科技计时装置，如高速数码摄像机、电子触摸垫、红外光束、无线应答器等等。鉴于当今计时技术的快速发展，即便千分之一秒(为眨眼的40倍)的毫微差距，也决定着冠军的归属。

　　终点线上的“电子眼”

　　在诸如持续时间只有10秒的100米短跑等短距离赛跑中，准确计时就显得至关重要。因此，计时的方方面面均要实现电子化，甚至是发令枪如今也电子化了。很多人看比赛只关注比赛结束后显示屏上显示的成绩，但并不清楚这个成绩是如何计算出来的。

　　现在奥运会短跑计时的程序非常先进，也十分复杂。一旦选手双脚蹬在起跑器上，做好启动准备，计时官员扣动发令枪扳机，通过铜线发出电流到起跑器和单独的计时台。电流会启动计时台上的石英晶体振荡器，与此同时，发令枪的声音经由每个选手起跑器的扬声器放大，这样一来，所有参赛选手即可同时听到发令枪响，实现了真正意义上的公平比赛。

　　而在赛道的另外一端，激光信号则从终点线一端传向另一端，而另一端的光传感器(亦称光电管或“电子眼”)会收到激光发出的光束信号。当选手穿过终点线，光束受到阻塞，电子眼立即向计时台发送信号，记录下选手的比赛用时。同时，与终点线平行安装的一台高速数码摄像机会以每秒2000次的惊人速度，将图像扫描到一个狭窄剖面上。当每名选手跑过终点线时，摄像机会将最先触及终点线的身体部位的电子信号发送给计时台，从而记下他们的比赛时间。

　　计时台则将比赛时间发送给裁判席和电子记分板。图像则会被发送给电脑，电脑使图像与时钟实现同步，令其处于水平时标的并行位置，构成一幅完整的图像。电脑还会用一个垂直指针记录下每名选手身体最先触及终点线的具体部位。随后，技术人员可以在比赛结束后在30秒内将这张合成图像播放在视频显示器上，帮助裁判确定可能差之毫厘的冠军归属。

　　在诸如马拉松等长距离比赛项目上，计时钟同样是在电子枪响的同时开始计时。但是，由于马拉松参赛选手众多，使得所有选手同时离开起跑线根本不可能，且有时会有数十名选手同时穿过终点线。鉴于上述考虑，马拉松比赛便需要更为独立的计时系统——射频识别标签(RFID)。每名马拉松选手在比赛前都会在鞋带上系一只轻薄小巧的RFID发射机应答器，以便将其独特的射频信号发送出去。

　　你注意过安装在马拉松终点线上那一连串的地垫吗？它们由作用堪比天线的铜线圈组成，用以收集每名选手的信号，同时将他们的识别码和起跑时间发送给计时台。射频地垫每隔5公里铺设一个，运动员沿路的行踪由此尽收眼底，还能自动在计时板上显示选手的最好成绩。另外还有一个射频地垫安设在终点线，用以记录每名选手比赛用时。随后，技术人员将每名选手的比赛用时同计时钟(即枪响时间)进行比较。计时钟由发令枪启动，在第一名穿过终点线时停止运行。这项技术广泛应用于在波士顿、纽约和洛杉矶等城市举办的马拉松比赛，由德州仪器等公司提供。

　　自行车上的无线应答器

　　因为自行车比赛计时面临着类似马拉松的诸多挑战，所以，计时技术也有诸多相同之处。无线应答器将安装在每辆自行车前轮轮胎前缘，可以随时向安装在起点线、终点线及沿途各站的天线发送识别码，这些天线将记录下每名选手的比赛时间，将其发送给计时台进行比较。三台高速摄像机安装在终点线(包括跑道上)，提供按照时间顺序确定的选手成绩，如详细记录每名运动员轮胎前部数据的垂直指针，用于帮助确定冠亚军最终归属。

　　游泳池壁的触摸板

　　每名游泳运动员的起跑器类似于短距离田径比赛，均安装有一个扬声器，用于宣布由计时官或起跑器启动的时间。在接力一类的比赛中，身在泳池中的选手必须通过按动游泳池壁的触摸板，才能“加标签于”下一棒的队友。接着，触摸板将信号发送到计时电脑，记录下第一名运动员的比赛时间，同时启动第二名选手开始的时间，并报告给计时板。

　　这种触摸板由一堆薄薄的PVC和水平带制成，可以记录集中压力(如来自于选手的手)，而不是分散压力(如泳池的波浪)。蛙式游泳、自由式游泳、仰泳等个人项目的计时过程均与之类似，比赛期间，选手必须按泳道两端的触摸板，记录下他们的比赛时间。水上项目还采用类似田径比赛的终点摄影(PhotoFinish)技术，用于以每秒100帧录下选手冲刺的图像。

　　保持计时准确性的绝招

　　尽管大部分比赛用时对外公布时只精确到百分之一秒，但奥运会计时标准要求比赛计时精确至毫秒。即便是出现了极其微小的误差，计时员也必须做好最坏的打算。以下是计时员保持计分准确的几大“绝招”。

　　“智能”系统：由于担心遇到电缆被切断或某一设备停止工作，每一套计时系统均拥有最多四套备用系统。一旦某一设备失灵，这些系统会自动开启，这样一来，计分结果不会丢失(奥运比赛可没有重赛)。一些冗余系统通过时间同步打印机将数据打印出来，从而给数据备份。而其他一些冗余系统则确保时间可以通过计分板和互联网及时传递至观众和媒体，让他们对赛果有实时了解。此外，安设于起点线和终点线的激光和红外光束并非一直不变，相反，它们不断地快速闪烁，以便不会被背景灯或降雪的变化所干扰。信号只有在光束连续中断多次之后才发送给计时钟。

　　自动防故障装置：因为诸多运动员存在“抢跑”的问题，计时员此时还必须起到裁判员的作用，用以保留参赛选手得分的精确性。科学家研究发现，普通人对刺激(如发令枪)的反应为十分之一秒，而在奥运会赛场，如果运动员的启动时间早于发令枪响后十分之一秒，就会有专门的系统停止计时钟工作，因为这意味着他在发令枪响之前开始“反应”。

　　为测量这种反应，田径和游泳比赛中使用的起动器均安装有电子压力板，发令枪响前选手双脚放在上面。作为压力的第一迹象(选手脚蹬住起跑器)，起跑器向计时台发送信号。如果选手的反应时间被确定为低于0.1秒，计时钟会自动停止运转，同时告警信号发送至计时官员耳机重新进行比赛。通常情况下，抢跑的选手会失去比赛资格。

　　在游泳接力比赛中，反应时间经由两个方法确定，一是比赛启动的时间，二是每名选手“加标签于”队友。如果队友在第一名选手碰到泳池触摸板后不到十分之一秒即跳离起跑器，那么他之后的选手则会因错误启动而失去比赛资格。在这两种情况下，高速视频摄像机还在水平时标下记录下运动员的比赛过程，以便出现争议时进行解决。

　　因为奥运官方计时器备有高度冗余的系统，及具有数字和视觉数据的多个计时设备，那么裁判员通过分析，有关计时方面的争议通常会快速得到解决。不过，一旦选手的投诉最终被证实正当，一般情况下，往往会导致对现有计时技术的研究和开发。精确度小于半毫秒的一套系统，就是在这种情况下诞生的。