體育場照明設計技巧
一、 概述
體育場照明設計主要是為滿足空間的足球運動和田徑運動照明的需要亮度。足球運動因球的運行不僅在地面上，同時還在距地10～30m的空間進行。因此在一定的空間高度的各個方向上要保持一定的亮度，一般足球場上空15m以下空間的光分布要非常均勻。
田徑比賽大部分在距地面約3m高度的范圍內(nèi)進行，這類運動設施的照明，主要是滿足地面上的光分布均勻的要求，標槍、鐵餅、鏈球等項目運動高度可達20m，但這類項目往往不在晚上舉行，體育照明不必專門為此設計專用照明。
為了適合于彩色電視實況轉(zhuǎn)播比賽的要求，要求運動員和場地以及觀眾之間的亮度比率應具有一定數(shù)值。由于要知道運動員、運動場和觀眾的反射比，因此把這些指標規(guī)定下來。
二、 體育場照明要求
要做好一個體育場照明設計，設計者必須了解和掌握體育場照明：應有足夠的照度和照明的均勻度，足夠的亮度和無眩光照明，適當?shù)年幱靶Ч?，顏色的正確性等。
1. 照度要求
國家體育行業(yè)標準TY/T1002.1—2005《體育照明使用要求及檢驗方法 第1部分：室外足球場和綜合體育場》中規(guī)定，室外足球場和綜合體育場的照明標準值見表14-1，國家標準GB50034—2004《建筑照明設計標準》規(guī)定的照明指標見表14-2～14-4。
表14-1 室外足球場和綜合體育場的照明標準值
|
等級 |
運動分級 |
攝像類型 |
照度（1x） |
均勻度 |
光源 |
眩光等級GR |
|||||
|
水平E |
垂直E |
水平 |
垂直 |
色溫（K） |
顯色指數(shù)Ra |
||||||
|
U |
U |
U |
U |
||||||||
|
Ⅰ |
業(yè)余訓練和娛樂 |
— |
150 |
— |
0.3 |
0.5 |
— |
— |
﹥4000 |
≧65 |
﹤55 |
|
Ⅱ |
業(yè)余俱樂部 |
— |
300 |
— |
0.4 |
0.6 |
— |
— |
﹥4000 |
≧65 |
﹤50 |
|
Ⅲ |
專業(yè)訓練/國內(nèi)比賽 |
— |
500/750 |
|
0.5 |
0.7 |
— |
— |
﹥4000 |
≧80 |
﹤50 |
|
Ⅳ |
有電視轉(zhuǎn)播的國內(nèi)、國際比賽 |
固定攝像機 |
1000～2000 |
1000 |
0.6 |
0.8 |
0.4 |
0.6 |
﹥4000 |
≧80 |
﹤50 |
|
Ⅴ |
有高清晰度電視轉(zhuǎn)播的比賽 |
慢動作 |
1500～3000 |
1800 |
0.6 |
0.8 |
0.5 |
0.7 |
﹥5500 |
≧90 |
﹤50 |
|
固定攝像機 |
1400 |
0.5 |
0.7 |
||||||||
|
移動攝像機 |
1000 |
0.3 |
0.5 |
||||||||
|
--- |
應急電視轉(zhuǎn)播 |
固定攝像機 |
1000 |
700 |
0.5 |
0.7 |
0.3 |
0.5 |
﹥4000 |
≧80 |
﹤50 |
注：1.表中垂直照度及其均勻度的規(guī)定是指主攝像機方向，輔攝像機方向可降低一級采用。
2.水平照度指地面上的維持平均照度。垂直照度指離地1.5高垂直面或主攝像機方向的維持平均照度。
3.水平照度可為垂直照度的0.5～2.0倍（推薦采用0.75～1.5倍）。
4.表中所列照度值為維持平均照度會值，維持系數(shù)取0.80。對于多霧和污染嚴重地區(qū)此值可降低到0.70。
表14-2 《建筑照明設計標準》關于無彩電轉(zhuǎn)播的體育建筑照度標準值
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運動項目 |
參考平面及其高度 |
照度標準值（1x） |
|||
|
訓練 |
比賽 |
||||
|
足球、曲棍球 |
觀看距離（m） |
120 |
地面 |
— |
300 |
|
160 |
— |
500 |
|||
|
200 |
— |
750 |
|||
注 足球和曲棍球的觀看距離是指觀眾席最后一排到場地邊線的距離。
表14-3 《建筑照明設計標準》有于無彩電轉(zhuǎn)播的體育建筑照度標準值
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項目分組 |
參考平面及其高度 |
照度標準值（1x） |
||
|
最大攝影距離（m） |
||||
|
25 |
75 |
150 |
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|
A組：田徑、柔道、游泳、摔跤等項目 |
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500 |
750 |
1000 |
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B組：籃球、排球、羽毛球、網(wǎng)球、手球、體操、花樣滑冰、速滑、壘球、足球等項目 |
|
750 |
1000 |
1500 |
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C組：拳擊、擊劍、跳水、乒乓球、冰球等項目 |
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1000 |
1500 |
— |
表14-4 《建筑照明設計標準》關于體育建筑照明質(zhì)量標準值
|
類 別 |
GR |
Ra |
|
無彩電轉(zhuǎn)播 |
50 |
65 |
|
無彩電轉(zhuǎn)播 |
50 |
80 |
注GR值僅適用于室外體育場地。
彩色電視轉(zhuǎn)播照明應以場地的垂直照度為設計的主要指標，一般場地照明必須滿足運動員、觀眾和攝像師三方面的要求。為此要求水平照度、垂直照度及攝像機拍攝全景畫面時的亮度，必須保持變化一致性。運動員、場地和觀眾之間的亮度變化比率不是超過某一數(shù)值，這樣才能適應彩色電視攝像要求。
彩色電視轉(zhuǎn)播要求照度比黑白電視高，因為它的“體系敏感度”低、另外，照度與電視攝像所能采用的方向之間的關系，如照度低，那么電視轉(zhuǎn)播報道僅限于攝取全景，如果照度高，那么可攝取特寫鏡頭，從而使電視播送更生動。
1. 照度均勻度
均勻度的要求主要取決于電視攝像機的要求，而不相稱的均勻度，會給運動員和觀眾帶來視角上的痛苦。照度均勻度定義為表面上的最小照度（E
在和鏡頭軸線的主要方向相垂直的比賽場地上1.0～1.5m高的范圍內(nèi)測得的平均照度應不低于14001x，實際上10001x對于攝影也是可以的。既要能保持轉(zhuǎn)播所需的照度梯度，又要滿足照度均勻度的要求，才能保證電視攝像機能攝取優(yōu)質(zhì)的電視畫面。
運動員的動作愈迅速、運動器具愈小，對于垂直照度、照度均勻度及照度梯度要求就全愈嚴格。
TY/T1002.1—2005標準規(guī)定彩色轉(zhuǎn)播足球比賽時，水平面或垂直面上相鄰網(wǎng)格點間的變化率每
2. 亮度和眩光
電視攝像機的作用與人的視覺有些相似，攝像機和人眼都是以感覺照明的強度作為亮度，因此，畫面對比以及其背景，對于畫面質(zhì)量來說都是最重要的。一方面由于缺乏充分的對比，好的畫面就不能取得，另一方面由于難于處理明暗，同樣地也妨礙高質(zhì)量畫面的產(chǎn)生。
亮度和眩光對于運動員和觀眾的視覺舒服與否都是很重要的，考慮到要避免太暗的背景，一部分光線應當射向看臺，觀眾席座位面的平均水平照度應滿足1001x的要求，主席臺面的照度不宜低于2001x?？拷荣悈^(qū)前12排（15排）觀眾席的垂直照度，TY/T1002.1—2005標準規(guī)定潮安縣 小于場地垂直照度的25%。這不但使對面看臺上觀眾眩光減少，而且電視畫面也因為有了一個明亮的看臺背景，使畫面質(zhì)量更好。
總的來說，眩光在很大程度上系由照明設施的亮度、燈具布置的實體角、發(fā)光的面積、燈具的方向與正常觀看方向之間的角度、照明設施亮度與其觀看時的背景亮度之間的關系、以及人眼適應的條件（主要系由視野亮度來決定）等一系列因素來決定。如果要獲得舒適的觀看條件，必須使視野內(nèi)的直接亮度，不得過背景可依據(jù)的某一亮度值。
眩光問題，只要協(xié)調(diào)好觀眾、運動員之間的矛盾就能解決，這一協(xié)調(diào)工作由設計工程師來完成，即設計時就應考慮投光燈的光線分布、安裝方案、燈懸掛高度以及其他因素。寬光束的投光燈容易獲得場地的均勻效果，但會增加對看臺上的觀眾的眩光，因此，適當選用中等光束和窄光束投光燈相結(jié)合的方案來解決眩光問題。投光燈光束角與光束類型的關系見表14-5。
表14-5 投光燈光束角與光束類型的關系
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光束角（゜） |
光束類型 |
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10～18 |
特窄光束 |
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18～29 |
窄 光 束 |
|
29～46 |
中等光束 |
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70～100 |
寬 光 束 |
3. 陰影影響
亮度對比強，同時又有陰影，這些都是有礙于電視攝像機對照度的正確調(diào)整，因而會影響電視畫面的質(zhì)量。過于黑暗也會影響視覺的舒服。另一方面，陰影對于電視轉(zhuǎn)播和觀眾來說卻又很重要，特別是當具有快速動作的高速傳球特點的足球比賽時，如果沒有陰影的影響，距球遠的觀眾是無法跟蹤上目標的。
4. 顏色校正
顏色校正對于觀眾和彩色電視轉(zhuǎn)播業(yè)務兩者都很重要。電視攝像機色溫在很大范圍內(nèi)能夠加以調(diào)節(jié)，以使用色溫3000～6000K的光源進行電視轉(zhuǎn)播。但是體育場是室外運動場，在選擇光源時，要考慮日光的色溫，即5000～6000K?？赡馨l(fā)生這種情況，比賽在日光下開始，而在夕陽西下時，即在冷光照明下結(jié)束（通常用“全天候”這一詞來形容這一情況）。在夕陽和人工照明雙重光線下，要求日光色溫與人工照明光源的色溫相一致，這樣電視攝像機可以進行連續(xù)調(diào)整，由日光順利地過渡到人工照明。
近年來，金屬鹵化物燈得到很快發(fā)展，其具有5200～600K的色溫，完全可以滿足室外彩色電視轉(zhuǎn)播的目的，所以得到廣泛的應用。
5. 維護系數(shù)和大氣吸收系數(shù)
照明裝置在使用一定周期后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新裝時，在同一表面上所得到的平均照度或平均亮度之比，稱為維護系數(shù)（maintenancefactor）,照明計算時維護系數(shù)一般取0.8。室外體育場照明計算時還應計入5%～15%的大氣吸收系數(shù)，主要是考慮大氣中水分擴散、人群散熱、高溫空氣等對照明的影響。大氣吸收系數(shù)可以作為維護系數(shù)的一個因素來紡一考慮，此時維護系數(shù)可取0.7。而JGJ31—2003《體育建筑設計規(guī)范》中要求室外時維護系數(shù)應取0.55，另外還計入30%大氣吸收系數(shù)，將會造成較大浪費。經(jīng)綜合體育場為例沒考慮維護系數(shù)時，使用350套2000W的金屬鹵化物即可滿足要求，考慮維護系數(shù)0.7時，用燈量為350/0.7=500套，如果維護系數(shù)和大氣吸收系數(shù)按JGJ31—2003取值，則為350/（0.55*0.7）=909套燈具，比上述取值多出909-500=409套燈具，相應還需增加電纜、配電、荷載等費用，維護費用和工作量也增加不少，在實際體育場照明案例中，按JGJ31—2003取值也是不盡合理的。
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