That was a foul! How viewing angles, viewing distances, and visualization methods influence football referees' decision-making

A football referee must choose the right position on the field in order to perceive a foul accurately. In previous research, decision-making for foul calls was compared across different situations within a match or even across different matches, which questions the comparability of decisions that often depend on the situational context. In this study, we experimentally controlled this situational context to investigate the effect of viewing distance and viewing angle on referees' decision-making. We recreated real-life decision-making situations using markerless tracking devices and virtual reality (VR) animation processes to render first-person situations. We compared the decision-making accuracy of ten experienced football referees when judging situations from three different viewing angles and distances. Furthermore, we compared their decision-making accuracy in VR scenes with accuracy when viewing the same scenes from a bird's eye and slow-motion perspective, i.e., with the perspectives used in official referee training. We found that decision accuracy is not affected by viewing angles and distances, but that the referee's decision certainty is lower when viewing the foul situation from a greater distance. The visualization of the situations had an impact on the referee's decision-making but only for detecting a simulation (i.e., a player acts like they have been fouled). Slow-motion scenes led to higher decision-making accuracy than VR scenes. Our study suggests a way to recreate VR situations for experimental studies, allowing researchers to control the context of each situation. Our findings help to disentangle the mixed findings of previous studies on distance and viewing angle effects on decision accuracies. Finally, we propose potential avenues to improve VR animation processes in future studies. Ein*e Fussballschiedsrichter*in muss die richtige Position auf dem Spielfeld wahlen, um ein Foul korrekt wahrzunehmen. In fruheren Studien wurde die Entscheidungsfindung fur eine Foulentscheidung uber verschiedene Situationen innerhalb eines Spiels oder sogar zwischen verschiedenen Spielen verglichen, was die Vergleichbarkeit der Entscheidungssituationen infrage stellt, da die Situationen vom jeweiligen Kontext abhangen. In der vorliegenden Studie wurde der Kontext jeder Entscheidungssituation experimentell kontrolliert, um die Auswirkungen der Betrachtungsdistanz und des Blickwinkels auf die Entscheidungsrichtigkeit von Schiedsrichtern zu untersuchen. Dazu wurden reale Entscheidungssituationen mithilfe von markerlosem Tracking und Virtual-Reality(VR)-Animationsverfahren nachgestellt, um Situationen in der Egoperspektive darzustellen. Die Entscheidungsrichtigkeiten von 10 erfahrenen Schiedsrichtern bei der Beurteilung der Situationen aus 3 unterschiedlichen Betrachtungswinkeln und -distanzen wurden verglichen. Ausserdem erfolgte ein Vergleich der Entscheidungsrichtigkeiten in VR-Szenen mit den gleichen Szenen aus der Vogelperspektive und in Zeitlupe (den beiden in der offiziellen Schiedsrichterausbildung verwendeten Perspektiven). Dabei stellte sich heraus, dass die Entscheidungsrichtigkeiten nicht durch Betrachtungswinkel- und -distanz beeinflusst werden, aber dass die Sicherheit der Schiedsrichterentscheidung geringer ist, wenn die Foulsituation aus einer grosseren Entfernung betrachtet wird. Die Visualisierung der Situationen hatte ebenfalls einen Einfluss auf die Schiedsrichterentscheidung, jedoch nur fur die Erkennung einer Simulation (d. h., Situationen in denen ein Spieler nur so tut, als ob er gefoult worden ware). Bei Szenen in Zeitlupe wurde eine hohere Entscheidungsrichtigkeit erkannt als in VR-Szenen. In dieser Arbeit wird vorgeschlagen, wie VR-Situationen fur experimentelle Untersuchungen nachgestellt werden konnen und dabei den Kontext der einzelnen Situationen zu kontrollieren. Die vorliegenden Ergebnisse tragen dazu bei, die gemischten Ergebnisse vorheriger Studien zum Einfluss der Betrachtungsdistanz und des Blickwinkels auf die Entscheidungsrichtigkeit besser zu verstehen. Schliesslich werden mogliche Wege zur Verbesserung von VR-Animationsprozessen in zukunftigen Studien vorgeschlagen.