體育場照明設(shè)計技巧
一、 概述
體育場照明設(shè)計主要是為滿足空間的足球運(yùn)動和田徑運(yùn)動照明的需要亮度。足球運(yùn)動因球的運(yùn)行不僅在地面上，同時還在距地10～30m的空間進(jìn)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(jìn)行，這類運(yùn)動設(shè)施的照明，主要是滿足地面上的光分布均勻的要求，標(biāo)槍、鐵餅、鏈球等項(xiàng)目運(yùn)動高度可達(dá)20m，但這類項(xiàng)目往往不在晚上舉行，體育照明不必專門為此設(shè)計專用照明。
為了適合于彩色電視實(shí)況轉(zhuǎn)播比賽的要求，要求運(yùn)動員和場地以及觀眾之間的亮度比率應(yīng)具有一定數(shù)值。由于要知道運(yùn)動員、運(yùn)動場和觀眾的反射比，因此把這些指標(biāo)規(guī)定下來。
二、 體育場照明要求
要做好一個體育場照明設(shè)計，設(shè)計者必須了解和掌握體育場照明：應(yīng)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(dāng)?shù)年幱靶Ч伾恼_性等。
1. 照度要求
國家體育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TY/T1002.1—2005《體育照明使用要求及檢驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)值見表14-1，國家標(biāo)準(zhǔn)GB50034—2004《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的照明指標(biāo)見表14-2～14-4。
表14-1 室外足球場和綜合體育場的照明標(biāo)準(zhǔn)值
|
等級 |
運(yùn)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(xùn)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(xùn)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(jī) |
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(jī) |
1400 |
0.5 |
0.7 |
||||||||
|
移動攝像機(jī) |
1000 |
0.3 |
0.5 |
||||||||
|
--- |
應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播 |
固定攝像機(jī) |
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(jī)方向，輔攝像機(jī)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(jī)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(yán)重地區(qū)此值可降低到0.70。
表14-2 《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于無彩電轉(zhuǎn)播的體育建筑照度標(biāo)準(zhǔn)值
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運(yùn)動項(xiàng)目 |
參考平面及其高度 |
照度標(biāo)準(zhǔn)值（1x） |
|||
|
訓(xùn)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》有于無彩電轉(zhuǎn)播的體育建筑照度標(biāo)準(zhǔn)值
|
項(xiàng)目分組 |
參考平面及其高度 |
照度標(biāo)準(zhǔn)值（1x） |
||
|
最大攝影距離（m） |
||||
|
25 |
75 |
150 |
||
|
A組：田徑、柔道、游泳、摔跤等項(xiàng)目 |
|
500 |
750 |
1000 |
|
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(xiàng)目 |
|
750 |
1000 |
1500 |
|
C組：拳擊、擊劍、跳水、乒乓球、冰球等項(xiàng)目 |
|
1000 |
1500 |
— |
表14-4 《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于體育建筑照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值
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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(yīng)以場地的垂直照度為設(shè)計的主要指標(biāo)，一般場地照明必須滿足運(yùn)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(jī)拍攝全景畫面時的亮度，必須保持變化一致性。運(yùn)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(yīng)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?yàn)樗摹绑w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(guān)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(jī)的要求，而不相稱的均勻度，會給運(yùn)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(yīng)不低于14001x，實(shí)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(jī)能攝取優(yōu)質(zhì)的電視畫面。
運(yùn)動員的動作愈迅速、運(yùn)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(yán)格。
TY/T1002.1—2005標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)間的變化率每
2. 亮度和眩光
電視攝像機(jī)的作用與人的視覺有些相似，攝像機(jī)和人眼都是以感覺照明的強(qiáng)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(yùn)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(yīng)當(dāng)射向看臺，觀眾席座位面的平均水平照度應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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?yàn)橛辛艘粋€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(shè)施的亮度、燈具布置的實(shí)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(shè)施亮度與其觀看時的背景亮度之間的關(guān)系、以及人眼適應(yīng)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(yùn)動員之間的矛盾就能解決，這一協(xié)調(diào)工作由設(shè)計工程師來完成，即設(shè)計時就應(yīng)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(dāng)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(guān)系見表14-5。
表14-5 投光燈光束角與光束類型的關(guān)系
|
光束角（゜） |
光束類型 |
|
10～18 |
特窄光束 |
|
18～29 |
窄 光 束 |
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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(qiáng)，同時又有陰影，這些都是有礙于電視攝像機(jī)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(dāng)具有快速動作的高速傳球特點(diǎn)的足球比賽時，如果沒有陰影的影響，距球遠(yuǎn)的觀眾是無法跟蹤上目標(biāo)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(wù)兩者都很重要。電視攝像機(jī)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(jìn)行電視轉(zhuǎn)播。但是體育場是室外運(yùn)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(jī)可以進(jìn)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(yīng)用。
5. 維護(hù)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(hù)系數(shù)（maintenancefactor）,照明計算時維護(hù)系數(shù)一般取0.8。室外體育場照明計算時還應(yīng)計入5%～15%的大氣吸收系數(shù)，主要是考慮大氣中水分?jǐn)U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(hù)系數(shù)的一個因素來紡一考慮，此時維護(hù)系數(shù)可取0.7。而JGJ31—2003《體育建筑設(shè)計規(guī)范》中要求室外時維護(hù)系數(shù)應(yīng)取0.55，另外還計入30%大氣吸收系數(shù)，將會造成較大浪費(fèi)。經(jīng)綜合體育場為例沒考慮維護(hù)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(hù)系數(shù)0.7時，用燈量為350/0.7=500套，如果維護(hù)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(yīng)還需增加電纜、配電、荷載等費(fèi)用，維護(hù)費(fèi)用和工作量也增加不少，在實(shí)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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