Die ongrijpbare tennisbal

Stuiterende tennisballen brengen de waarneming in de war.

You can’t be serious, tierde John McEnroe tegen de umpire op het tennistoernooi van Wimbledon in 1981. Het Amerikaanse enfant terrible van het tenniscircuit had zijn bal duidelijk ‘in’ gezien – ‘zag je de kalk niet opspringen?’ – toch gaf de stoelscheidsrechter (de umpire) de bal ‘uit’. McEnroe voerde op de tennisbaan vaak niet alleen oorlog tegen zijn opponent aan de andere kant van het net, hij legde ook graag de wedstrijdleiding het vuur aan de schenen. Psychologische oorlogsvoering op het scherp van de snede, in een tijd dat tv-herhalingen nauwelijks uitsluitsel brachten. Laat staan dat er zoiets was als Hawk Eye, een computersysteem dat de bal volgt en dat proftennissers nu mogen inroepen om een beslissing aan te vechten. Een studie die vorige maand verscheen in Current Biology, toont aan dat het gemopper van McEnroe vaak terecht was.

PROTESTEN

Eerder dit jaar publiceerde de Britse psycholoog George Mather een onderzoek naar de huidige praktijk van het aanvechten (challengen) van punten. Niet zoals McEnroe, maar volgens het tennisboekje. Op de meeste van de grote toernooien mogen spelers sinds kort maximaal drie keer per set Hawk Eye inroepen. Is het protest onterecht, dan gaat er één af. Staat de teller op nul, dan moet de speler zijn mond houden. Mather vond dat 60 procent van de 1.400 geanalyseerde protesten onterecht waren. De lijnrechters - die elk hun eigen lijn in de gaten houden en gecorrigeerd kunnen worden door de umpire - zien het dus beter dan de spelers. Maar zes tegen vier duidt nog op een aanzienlijk aantal fouten van de lijnrechters (Proceedings of the Royal Society B, 15 april).

Interessanter voor slimme tennissers vandaag, is de hoofdconclusie van het artikel in Current Biology. Als lijnrechters een bal fout evalueren, dan gebeurt dat veel vaker bij een bal die zij ‘uit’ geven (en die eigenlijk ‘in’ is), dan bij een bal die ze ‘in’ zien (maar die eigenlijk ‘uit’ is). Wil je als speler het maximale uit je drie toegewezen protestkansen halen, dan moet je dus alleen gaan mopperen wanneer je eigen bal ‘uit’ wordt gegeven, en niet wanneer de bal van je tegenstander op je eigen helft ‘in’ valt. Als het inderdaad om een onjuiste beoordeling gaat – en Hawk Eye is onverbiddelijk – dan is de fout in 84 procent van de gevallen van de eerste soort. De kans op succes, en een herwonnen punt is groter bij een betwiste bal die ‘uit’ wordt gegeven.

Hoe dat komt? Lijnrechters denken dat ze een tennisbal ergens hebben zien botsen, maar in werkelijkheid valt de bal altijd iets minder ver.

De auteurs, psychologen van de University of California, Davis speurden in de tennissport naar het effect van een compensatiemechanisme. Dat helpt ons de positie van snelbewegende objecten correct in te schatten. David Whitney (hoofdauteur) vertelt dat we met ons visuele systeem voortdurend in het verleden turen. “Tussen het moment dat binnenkomende lichtstralen een beeld vormen op ons netvlies, en het moment van gewaarwording in de visuele cortex van ons brein liggen meer dan honderd milliseconden.” Puur op basis van wat we zien zou tennissen ondenkbaar zijn. Willen we een bal op een tijdstip t vangen, en onze visuele cortex verwerkt op dat moment een beeld van 100 ms eerder – voor een bal met een snelheid van 100 km/u komt dat neer op een verschil van 2,7 meter – dan vangen we lucht. Maar dankzij dit compensatiemechanisme, dat ons op elk moment de juiste positie van snelbewegende voorwerpen vertelt, ‘ervaren’ we de bal wel op de juiste plaats. Hoe dat mechanisme precies werkt, is nog onbekend. Vroeger dacht men dat deze compensatie in werking trad tijdens het anticiperen van het lichaam op de het zicht. Psycholoog George Mather gelooft daarom dat het mechanisme is aangeleerd, en dat lijnrechters door hun training daarom iets beter de ballen zien.

David Whitney is het daar niet mee eens: “Volgens ons zit het mechanisme diep verankerd zit in ons visuele systeem, en is het aangeboren. Maar hoe dit zich vertaald in een neurologische structuur, weten we niet.”

Dit mechanisme werkt echter alleen goed bij continue bewegingen. Bij abrupte veranderingen – een bal die stuit – stort het systeem in elkaar en ontstaat een visuele illusie. De perceptie verschilt dan heel even van de realiteit. Voor een stuitende bal die geslagen wordt is dit fenomeen geen probleem, want tegen die tijd heeft de tennisbal zijn ‘normale’ beweging alweer hervat.

Whitney: “Ons visuele systeem werkt prima tijdens het beoordelen van voorspelbare bewegingen, maar het faalt bij onvoorspelbare, abrupte veranderingen. Zo ontstaan trouwens de meeste visuele illusies.” Wanneer de snelheid of de richting van een object plots verandert, zorgt het compensatiemechanisme ervoor dat we dit object (verkeerdelijk) verder vooruit zien in zijn baan dan eigenlijk het geval is. Dat levert leuke filmpjes op met optisch bedrog: twee stippen die gelijktijdig vanaf links en rechts op een centrale lijn komen invliegen en worden teruggekaatst, lijken elkaar voorbij te steken. Maar in een felbevochten tenniswedstrijd kan deze visuele illusie de uitschakeling betekenen. Botst een hard gespeelde tennisbal net vóór of op de baseline, dan kan het zijn dat de lijnrechter de bal pas verderop de grond ziet raken, achter de baseline. ‘Uit’ en punt voor de ander.

VISUEEL BEDROG

Voor ze tennis gingen kijken beschikten de psychologen over een duidelijke hypothese. Het verschil tussen perceptie en realiteit bij snelbewegende objecten die abrupt van snelheid of richting veranderen, moest terug te vinden zijn in het tennis. Ze voorspelden een bias in het beoordelingsvermogen van lijnrechters. Het visuele bedrog zou de verwachte 50/50-verhouding tussen de twee soorten fouten scheeftrekken. De onderzoekers kropen daarop voor de buis en gingen in opgenomen tenniswedstrijden fouten tellen. Slachtoffers van dienst waren de lijnrechters van Wimbledon (editie 2007). Van de 4.457 geanalyseerde punten vonden ze er 83 fout beoordeeld (bijna 2 procent). Als het visuele bedrog ook in tenniswerkelijkheid een rol speelt, dan moest meer dan de helft van deze fouten van de soort ‘onterecht uit’ zijn. Ze vonden 70 ballen (84 procent) die foutief ‘uit’ werden gegeven, en 13 ballen (16 procent) foutief ‘in’.

Moeten we lijnrechters vervangen door een Hawk Eye systeem dat alle ballen in real time evalueert? Dan kan meteen ook het ingewikkelde spelletje psychologie van het aanvechten van punten naar de prullenmand. Hawk Eye is echter ontwikkeld als herhalingsmachine, dus dit is niet voor morgen. De Fransen kennen een betere oplossing: tijdens het toernooi van Roland Garros wordt er op gravel gespeeld. Een afdruk in de klei verraadt dan altijd waar de bal is gebotst, ook al ziet de lijnrechter het anders.