姚夢(mèng)明

(飛利浦 (中國(guó))投資有限公司，上海 201801)

1 概述

國(guó)家體育場(chǎng) (鳥(niǎo)巢)位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，北京城市中軸線北端的東側(cè)，為2008年第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的主體育場(chǎng)。工程總占地面積21公頃，建筑面積258，000m2。場(chǎng)內(nèi)觀眾坐席約為91，000個(gè)，其中臨時(shí)坐席約11，000個(gè)。北京奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)開(kāi)閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽在這里舉行。奧運(yùn)會(huì)后，可承擔(dān)特殊重大體育比賽 (如世界田徑錦標(biāo)賽、世界杯足球賽等)、各類常規(guī)體育賽事以及非體育競(jìng)賽項(xiàng)目 (如文藝演出、團(tuán)體活動(dòng)等)，并將為北京市市民提供廣泛參與體育活動(dòng)及享受體育娛樂(lè)的大型專業(yè)場(chǎng)所。

國(guó)家體育場(chǎng)將成為全國(guó)標(biāo)志性的體育建筑和城市建設(shè)的新亮點(diǎn)，并成為奧林匹克運(yùn)動(dòng)留給城市的寶貴文化遺產(chǎn)。

2 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明要求

為使運(yùn)動(dòng)員發(fā)揮最佳的競(jìng)技水平，使全世界觀眾能真實(shí)、清晰地了解賽場(chǎng)的動(dòng)態(tài)，融入最大的觀賽熱情，優(yōu)秀的體育場(chǎng)館必不可少;而優(yōu)秀的體育場(chǎng)館又需要最高質(zhì)量的專業(yè)體育照明。良好的體育場(chǎng)館照明能為現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)員、裁判、觀眾及全球數(shù)十億電視觀眾帶來(lái)最佳的現(xiàn)場(chǎng)效果和電視轉(zhuǎn)播畫(huà)面。照明在奧運(yùn)場(chǎng)館中的作用已越來(lái)越重要。

由于比賽項(xiàng)目的多樣性及賽事的重要性，國(guó)家體育場(chǎng)的照明設(shè)計(jì)的要求極為嚴(yán)格。要充分考慮運(yùn)動(dòng)員、裁判員/官員、現(xiàn)場(chǎng)觀眾、電視觀眾 (攝像機(jī))、媒體讀者 (照相機(jī))等多方面人士的視覺(jué)需求，為各方面人士提供最佳照明。除提供充足、均勻的水平照度和垂直照度外，還應(yīng)充分考慮更多攝像機(jī)要求及更嚴(yán)格的眩光控制。

為達(dá)到最佳的轉(zhuǎn)播效果，BOB(北京奧運(yùn)轉(zhuǎn)播委員會(huì))對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)提出了歷屆奧運(yùn)中最嚴(yán)格的照明要求，超過(guò)了各體育單項(xiàng)組織、CIE、其他相關(guān)照明機(jī)構(gòu)的照明標(biāo)準(zhǔn)，也比2004雅典奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)地的照明標(biāo)準(zhǔn)更具體、更嚴(yán)格。

2.1 照明照度水平要求更高

作為全球賽事水平最高的奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)的國(guó)家體育場(chǎng)，為滿足賽事轉(zhuǎn)播的需要，全場(chǎng)共布置了一百多臺(tái)高清攝像機(jī)和高清超高速彩色攝像機(jī)作為轉(zhuǎn)播設(shè)備，從大型的覆蓋全場(chǎng)的主攝像機(jī)到各個(gè)區(qū)域的固定或移動(dòng)攝像機(jī)，從慢動(dòng)作回放攝像機(jī)到軌道或自動(dòng)攝像機(jī)，從全景 (氣氛)攝像機(jī)到局部特定位置的特殊攝像機(jī) (如犯規(guī)攝像機(jī)、球門(mén)攝像機(jī)等)，從起點(diǎn)攝像機(jī)、終點(diǎn)攝像機(jī)或?qū)崟r(shí)攝影攝像機(jī)到頒獎(jiǎng)典禮攝像機(jī)等等，對(duì)如此眾多的攝像機(jī)，照明均必須滿足BOB的要求，以提供最佳照明效果保證最全面的電視轉(zhuǎn)播畫(huà)面、以及不同攝像機(jī)間轉(zhuǎn)播畫(huà)面的平穩(wěn)切換。

國(guó)家體育場(chǎng)的奧運(yùn)照明要求中，奧運(yùn)比賽轉(zhuǎn)播時(shí)對(duì)任一固定攝像機(jī)的最小垂直照度要求為Ev min＞1400 lx，要求對(duì)移動(dòng)攝像機(jī)或垂直于場(chǎng)地四邊的最小垂直照度大于1000lx;而此前各體育單項(xiàng)組織及CIE的照明標(biāo)準(zhǔn)中要求在彩色電視轉(zhuǎn)播時(shí)對(duì)主攝像機(jī)的平均垂直照度 Ev ave＞1400 lx或2000lx，對(duì)其他攝像機(jī)及垂直于場(chǎng)地四邊的垂直照度則無(wú)特別要求。這充分體現(xiàn)了高清轉(zhuǎn)播的要求及奧運(yùn)比賽時(shí)對(duì)全場(chǎng)每一個(gè)地方、每一時(shí)刻的關(guān)注。

2.2 照明照度均勻度要求提高

國(guó)家體育場(chǎng)奧運(yùn)比賽電視轉(zhuǎn)播時(shí)，水平照度均勻度要求:

最小與最大之比Eh min/Eh max＞0.6(最好0.7)，

最小與平均之比Eh min/Eh ave＞0.8

奧運(yùn)比賽電視轉(zhuǎn)播時(shí)，對(duì)固定攝像機(jī)的垂直照度均勻度要求:

最小與最大之比Ev min/Ev max＞0.6(最好0.7，特殊區(qū)域:0.7/0.9)

最小與平均之比Ev min/Ev ave＞0.7(最好0.8，特殊區(qū)域:0.8/0.9)

奧運(yùn)比賽電視轉(zhuǎn)播時(shí)，對(duì)移動(dòng)攝像機(jī)或四邊方向垂直照度均勻度要求:

最小與最大之比Ev min/Ev max＞0.4最小與平均之比Ev min/Ev ave＞0.6

這些均勻度的指標(biāo)比之前的體育照明標(biāo)準(zhǔn)要求更高，更嚴(yán)格，尤其對(duì)主攝像機(jī)，同時(shí)對(duì)新增加的四邊垂直照度的要求也更清晰。

2.3 照明照度梯度的要求

國(guó)家體育場(chǎng)奧運(yùn)比賽的照明除了滿足全場(chǎng)照度中最小、最大與平均的要求外，更明確提出照度梯度的數(shù)值指標(biāo)，要求場(chǎng)地內(nèi)任一點(diǎn)四周的照度與此點(diǎn)的照度的最大梯度不得超過(guò)20%(4m間隔)和10%(2m間隔)，以滿足場(chǎng)地小范圍內(nèi)的照度均勻，最大化地提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量。

2.4 照明照度比要求提高

國(guó)家體育場(chǎng)奧運(yùn)比賽電視轉(zhuǎn)播時(shí)，平均水平照度與平均主攝像機(jī)方向垂直照度之比應(yīng)在0.75～1.5之間 (最好為1∶1)，以滿足場(chǎng)地整體的立體感及場(chǎng)地照明的舒適度。

比賽場(chǎng)地內(nèi)任何一點(diǎn)上的與場(chǎng)地四邊垂直的四個(gè)垂直照度中的最小值與最大值之比應(yīng)不小于0.6，以滿足場(chǎng)地內(nèi)任一點(diǎn)上的各方向的垂直照度，從而增強(qiáng)照明的立體感，滿足各個(gè)方向的攝像機(jī)的照明要求，從各個(gè)方向捕捉運(yùn)動(dòng)比賽的精彩。

2.5 對(duì)奧運(yùn)比賽場(chǎng)地照明光源的要求

高清攝像機(jī)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)照明場(chǎng)景的色溫調(diào)節(jié)白平衡，以再現(xiàn)與日光色照明下一致的白色，但是這種調(diào)節(jié)是非常困難和繁瑣的，且不同攝像機(jī)、不同攝像師之間的調(diào)節(jié)無(wú)法保持一致，同時(shí)不同光源間的色偏差也會(huì)使這種調(diào)節(jié)更加困難。另外，即使相同色溫的光源由于其光譜的不同其顯色指數(shù)也會(huì)不同，同樣日光色但CRI僅為70的光源也許會(huì)將紅色和粉紅色顯示成類似失去光澤的棕灰色，這會(huì)使攝像機(jī)轉(zhuǎn)播的畫(huà)面中運(yùn)動(dòng)員的膚色失去健康的色澤，如果在比賽現(xiàn)場(chǎng)人的眼睛可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，但攝像機(jī)的鏡頭無(wú)法作出類似的補(bǔ)償。因此BOB要求光源的額定色溫Tc=5600K，光源色溫偏差不超過(guò)IEC的容差范圍，顯色指數(shù) (CRI Ra8)≥90。且要求光源為同一制造商、同一批次的產(chǎn)品，以最大限度地減小由于照明光源的色差或色漂移的不一致造成的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)照明效果和電視轉(zhuǎn)播畫(huà)面質(zhì)量的影響。

2.6 觀眾席照明

為保證現(xiàn)場(chǎng)觀眾的氣氛及電視轉(zhuǎn)播畫(huà)面的整體效果，要求前15排觀眾席對(duì)主攝像機(jī)的平均照度不低于比賽場(chǎng)地平均垂直照度Ev-ave的10%，且不高于此平均照度的25%，15排以后的觀眾席照度應(yīng)按統(tǒng)一比率降低。

2.7 照明對(duì)眩光限制的要求

為進(jìn)一步提高場(chǎng)地照明舒適度、提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量，國(guó)家體育場(chǎng)要求奧運(yùn)比賽時(shí)照明對(duì)所有固定攝像機(jī)的眩光指數(shù)GR均不得超過(guò)40，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)觀察者的眩光指數(shù)GR不得超過(guò)50。燈具不得直接投射向固定攝像機(jī)，各個(gè)不同運(yùn)動(dòng)要求有不同的燈具最大投射仰角，以降低眩光。BOB要求燈具的最大投射角不超過(guò)68°。

除控制直接眩光外，還需要控制由于場(chǎng)地材料反射引起的反射眩光，尤其對(duì)主攝像機(jī)更要控制其攝像范圍內(nèi)的反射亮點(diǎn)，提高轉(zhuǎn)播畫(huà)面的質(zhì)量。

3 國(guó)家體育場(chǎng)奧運(yùn)體育照明的區(qū)域變化

由于賽事水平的提高及競(jìng)爭(zhēng)的激烈，比賽時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)比賽不僅僅在場(chǎng)地的劃線范圍內(nèi)進(jìn)行，因此國(guó)家體育場(chǎng)照明要求的范圍更大，田徑比賽區(qū)域FOP要求為場(chǎng)地劃線區(qū)域外加1米的范圍，田徑比賽中100米直道的照明范圍為從起點(diǎn)前10米到終點(diǎn)線后30米;110米欄直道的照明范圍為從起點(diǎn)前5米到終點(diǎn)線后30米。

為使比賽時(shí)的最精彩部分可以被全面地記錄、觀看，BOB在國(guó)家體育場(chǎng)比賽項(xiàng)目的FOP中又提出了特殊照明區(qū)域 (轉(zhuǎn)播回放區(qū)域)的概念，如徑賽的100米直道的從起點(diǎn)前10米到終點(diǎn)線后30米的特殊區(qū)域;110米欄直道的從起點(diǎn)前5米到終點(diǎn)線后30米特殊區(qū)域;100米起跑區(qū)、110米欄起跑區(qū)、200米起跑區(qū)、400米/4 X100米起跑區(qū)、800米起跑區(qū);終點(diǎn)線;障礙賽水池等，田賽的跳高/撐桿跳的助跑區(qū)、過(guò)桿區(qū)、墊子著落區(qū);跳遠(yuǎn)/三級(jí)跳遠(yuǎn)的助跑區(qū)、沙坑著落區(qū);標(biāo)槍的助跑區(qū);鐵餅、鏈球、鉛球的投擲區(qū);各起跳板/投擲線 (犯規(guī)線)等，這些區(qū)域的最小照度要求不變，但對(duì)照度均勻度及照度梯度的要求比全場(chǎng)更高。且有時(shí)此區(qū)域內(nèi)對(duì)相關(guān)攝像機(jī)的最小垂直照度要求大于全場(chǎng)的主攝像機(jī)的平均垂直照度。

除比賽區(qū)域外，國(guó)家體育場(chǎng)的照明應(yīng)為馬拉松通道、室外訓(xùn)練場(chǎng)、室內(nèi)訓(xùn)練場(chǎng)、混合區(qū)、新聞發(fā)布廳、頒獎(jiǎng)臺(tái)、升旗區(qū)、萬(wàn)國(guó)旗和室外綜合區(qū)等提供符合BOB要求的照明設(shè)計(jì)，以保證奧運(yùn)比賽的順利進(jìn)行。

4 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明轉(zhuǎn)播攝像機(jī)考慮

由于國(guó)家體育場(chǎng)在奧運(yùn)會(huì)期間需要舉辦足球決賽和全部的田徑比賽，為向全世界轉(zhuǎn)播精彩比賽，BOB設(shè)置了100多臺(tái)攝像機(jī)用于高清轉(zhuǎn)播，因此在照明設(shè)計(jì)時(shí)，為滿足全場(chǎng)所有攝像機(jī)的照明要求，首先需要了解全部轉(zhuǎn)播攝像機(jī)的位置，同時(shí)還需要了解這些攝像機(jī)的功能及其轉(zhuǎn)播覆蓋的區(qū)域，以充分滿足不同攝像機(jī)的照明要求。

國(guó)家體育場(chǎng)的體育照明設(shè)計(jì)方案中共考慮了93個(gè)攝像機(jī) (足球:15個(gè)，田徑:74個(gè)，全場(chǎng):4個(gè))及移動(dòng)攝像機(jī) (四邊垂直照度)的照明需求，滿足不同比賽項(xiàng)目的要求。對(duì)同一區(qū)域有多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行攝影跟蹤，尤其是對(duì)100米，110米欄等重大比賽項(xiàng)目的跑道、起點(diǎn)、終點(diǎn)線處進(jìn)行多機(jī)攝影跟蹤，從各個(gè)方向轉(zhuǎn)播比賽的精彩畫(huà)面。

圖1 足球比賽主要攝像機(jī)位置

圖1列出了足球比賽的主要攝像機(jī)位置

圖2列出了足球比賽主要攝像機(jī)的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍。

圖3列出了田徑比賽中徑賽項(xiàng)目的攝像機(jī)位置，

圖4列出了田徑比賽徑賽項(xiàng)目的部分主要攝像機(jī)的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍。

圖5列出了田徑比賽中部分田賽項(xiàng)目的攝像機(jī)位置。

圖2 足球比賽主要攝像機(jī)的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍

圖3 田徑比賽中徑賽項(xiàng)目的攝像機(jī)位置

圖4 田徑比賽中徑賽項(xiàng)目部分主要攝像機(jī)的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍

圖4 (續(xù))

圖5 田徑比賽部分田賽項(xiàng)目的攝像機(jī)位置

5 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明產(chǎn)品

設(shè)計(jì)中選用先進(jìn)、節(jié)能、成熟的飛利浦體育照明專用光源飛利浦大功率雙端短弧高顯色MHNSA2KW/956金鹵燈，色溫Tc=5600K，Ra＞90，完全滿足BOB要求，光效100lm/w，結(jié)合僅為2.5cm長(zhǎng)的發(fā)光弧，控光更精確，更節(jié)能、綠色，光源在燈具內(nèi)部工作位置固定，冷端溫度穩(wěn)定，光源色溫、顯色指數(shù)、光通量、工作電流、電壓等光電參數(shù)穩(wěn)定。而獨(dú)特的兩次封接技術(shù)，及配合燈具設(shè)計(jì)的全新的線型電氣壓緊連接技術(shù)，使光源壽命更長(zhǎng)，光通更穩(wěn)定。

配以飛利浦大功率專業(yè)體育照明燈具M(jìn)VF403，其優(yōu)異的配光性能，配套高效反射器及雙端短弧光源，燈具發(fā)光效率可達(dá)80%以上，更節(jié)能;燈具體積小巧，迎風(fēng)面積小，流線型設(shè)計(jì)，風(fēng)阻系數(shù)小，很好地與建筑及馬道配合。同時(shí)MVF403燈具配專用精確紅外瞄準(zhǔn)器，可在安裝完成后，精確滿足設(shè)計(jì)方案中燈具的瞄準(zhǔn)點(diǎn)要求，尤其對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)如此多的燈具數(shù)量和如此嚴(yán)格的照明要求，保證設(shè)計(jì)照明效果的最后實(shí)現(xiàn)。如圖6所示。

圖6 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明光源及燈具 (飛利浦MHN-SA 2KW和MVF403)

6 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明馬道及燈具位置設(shè)計(jì)

從2003年年底國(guó)家體育場(chǎng)開(kāi)工建設(shè)開(kāi)始，國(guó)家體育場(chǎng)的體育照明就始終倍受各方面的關(guān)心和重視。在2003年底根據(jù)國(guó)家體育場(chǎng)可開(kāi)啟的屋蓋結(jié)構(gòu)及體育照明的基本要求、初步的轉(zhuǎn)播要求，經(jīng)過(guò)第一次的詳細(xì)照明設(shè)計(jì)和計(jì)算后，提出體育照明內(nèi)環(huán)、外環(huán)馬道的基本位置，然后與建筑師進(jìn)行了多次的溝通和討論后，對(duì)內(nèi)外馬道位置進(jìn)行了細(xì)微的調(diào)整，同時(shí)提出內(nèi)藏式馬道對(duì)燈具的擋光問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上調(diào)整燈具位置，重新設(shè)計(jì)體育照明，包括觀眾席照明和應(yīng)急照明。但2005年北京奧運(yùn)的瘦身計(jì)劃改變了國(guó)家體育場(chǎng)的屋蓋結(jié)構(gòu)，體育照明根據(jù)結(jié)構(gòu)的改變重新設(shè)計(jì)，至此國(guó)家體育場(chǎng)的內(nèi)外馬道的位置基本確定。從2007年開(kāi)始與BOB配合設(shè)計(jì)室內(nèi)訓(xùn)練場(chǎng)、室外訓(xùn)練場(chǎng)、混合區(qū)、新聞發(fā)布廳、馬拉松通道、頒獎(jiǎng)臺(tái)、升旗區(qū)、萬(wàn)國(guó)旗、室外綜合區(qū)的照明，同時(shí)配合奧運(yùn)火炬臺(tái)的設(shè)計(jì)，局部調(diào)整場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)。

由于在國(guó)家體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)中的早期介入，使建筑與照明的配合比較順利。因此不論“奧運(yùn)瘦身”計(jì)劃還是與其他設(shè)備的沖突，體育照明的馬道位置始終沒(méi)有太大的變化，只是為了與建筑更好地協(xié)調(diào)，在外環(huán)馬道燈具布置上將傳統(tǒng)的下垂式連續(xù)馬道改為沿建筑鋼結(jié)構(gòu)件的鋸齒型不連貫的隱藏式馬道，但這個(gè)改變給照明設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的困難。

外環(huán)馬道全部嵌于觀眾席頂部的膜結(jié)構(gòu)中。考慮到東西看臺(tái)屋面向前傾斜，為避免前方頂棚張拉膜的擋光問(wèn)題，在外環(huán)馬道前的膜結(jié)構(gòu)上各開(kāi)了長(zhǎng)度從1米到6米的“豁口”，以保證燈光全部到達(dá)場(chǎng)地?？紤]到建筑美觀和施工方便，全部外環(huán)馬道的燈具被設(shè)計(jì)成沿鋼結(jié)構(gòu)梁布置，而鋼結(jié)構(gòu)梁的排布非常不規(guī)則，因此外環(huán)馬道被設(shè)計(jì)成28個(gè)非連續(xù)的小馬道，同時(shí)又由于單一馬道的方向各不一致，考慮到燈具之間相互遮擋的問(wèn)題和安裝的緊湊，同一馬道上的燈具被設(shè)計(jì)成基本一致的水平瞄準(zhǔn)方向，同時(shí)隱藏式的馬道又必須考慮燈具熱量對(duì)張拉膜的影響。盡管這些是非常困難和復(fù)雜的，但最后的實(shí)施效果是非常理想的。

內(nèi)環(huán)馬道沿建筑的“碗口”而設(shè)，15段長(zhǎng)馬道(奧運(yùn)火炬的位置占去了其中一段馬道)，而考慮到馬道方向與“碗口”的膜結(jié)構(gòu)接縫一致，同時(shí)保持與外馬道的鋸齒型不連貫馬道的視覺(jué)上的一致，內(nèi)環(huán)馬道的15段長(zhǎng)馬道也是傾斜的倆倆鋸齒組合，盡管燈具要求水平安裝。

場(chǎng)地照明燈具被布置在內(nèi)環(huán)馬道和外環(huán)馬道上。內(nèi)環(huán)馬道高度從39.3m到47m，外環(huán)馬道高度從36m到48.5m。見(jiàn)圖7。由于安裝位置和空間的局限，內(nèi)環(huán)馬道上的部分燈具被雙層安裝，但內(nèi)環(huán)馬道的上下走勢(shì)仍與所在位置的膜結(jié)構(gòu)方向一致。

在體育場(chǎng)西南部布置了156套MVF403燈具，西北部布置了153套，東北部布置了149套，東南部布置了148套，共606套MVF403/2KW燈具提供奧運(yùn)體育照明，其中594套為體育照明，12套為頒獎(jiǎng)、旗幟等的照明。

同時(shí)在內(nèi)外環(huán)馬道上布置了32套1KW鹵鎢投光燈具作場(chǎng)地應(yīng)急安全照明。

圖7 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明馬道布置

為滿足體育場(chǎng)觀眾席照明，在頂部外環(huán)馬道上布置28套MVF403/1KW燈具，滿足一層、二層觀眾席的基本照明和轉(zhuǎn)播照明的需要。在體育場(chǎng)觀眾席根部上方布置了20組觀眾席普通照明燈具和應(yīng)急照明燈具。每組燈具包含7套400W金屬鹵化物光源投光燈具 (普通照明)和2套1KW鹵鎢投光燈具 (應(yīng)急安全照明)。共140套400W燈具和40套1000W應(yīng)急安全照明燈具。

7 國(guó)家體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)

7.1 體育照明設(shè)計(jì)燈具布置

確定照明光源、燈具，確定馬道位置，也了解了場(chǎng)地轉(zhuǎn)播攝像機(jī)后，根據(jù)國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)場(chǎng)地照明。圖8為體育照明設(shè)計(jì)燈具2D布置圖。

圖8 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)2D布置圖

7.2 開(kāi)關(guān)模式

為方便賽時(shí)、賽后的使用，國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)了20種開(kāi)關(guān)模式，包括日常維護(hù)、訓(xùn)練/娛樂(lè)、俱樂(lè)部足球比賽、俱樂(lè)部田徑比賽、無(wú)電視轉(zhuǎn)播足球比賽、無(wú)電視轉(zhuǎn)播田徑比賽、一般彩電轉(zhuǎn)播足球比賽、一般彩電轉(zhuǎn)播田徑比賽、彩電轉(zhuǎn)播重大足球比賽、彩電轉(zhuǎn)播重大田徑比賽、奧運(yùn)高清轉(zhuǎn)播足球比賽、奧運(yùn)高清轉(zhuǎn)播田徑比賽、奧運(yùn)高清轉(zhuǎn)播全場(chǎng)照明、應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播足球比賽、應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播田徑比賽、觀眾席照明、應(yīng)急安全照明、混合區(qū)照明、頒獎(jiǎng)臺(tái)/升旗區(qū)照明、馬拉松通道照明等。

7.3 國(guó)家體育場(chǎng)照明重點(diǎn)和特殊區(qū)域照明設(shè)計(jì):

設(shè)計(jì)中分別針對(duì)足球比賽、田徑比賽作了詳細(xì)考慮。而田徑比賽的照明設(shè)計(jì)又按田賽、徑賽項(xiàng)目分別考慮:

——徑賽又分別考慮了100米跑道、110米欄跑道、200米跑道、400米跑道、障礙賽水池、100米起跑線、110米欄起跑線、200米起跑區(qū)、400米/4×100米起跑區(qū)、800米起跑區(qū)、4×400米起跑區(qū)、終點(diǎn)線等區(qū)域的水平照度、垂直照度、照度均勻度/梯度及四邊垂直照度之比;

——田賽分別考慮了跳遠(yuǎn)/三級(jí)跳遠(yuǎn) (南北雙向)、撐桿跳 (4個(gè)位置)、跳高、標(biāo)槍 (南北雙向)、鏈球、鐵餅、鉛球 (南北雙向)等區(qū)域的水平照度、垂直照度、照度均勻度/梯度及四邊垂直照度之比;

——對(duì)各個(gè)田賽項(xiàng)目，又分別考慮了助跑區(qū)、起跳板/投擲線 (犯規(guī)線)、著陸區(qū)等不同區(qū)域的照明要求;

——又考慮了熱身賽道、周邊區(qū)、混合區(qū)、頒獎(jiǎng)區(qū)等的照明水平。

——同時(shí)還對(duì)觀眾席、VIP席的照明進(jìn)行了設(shè)計(jì)。還考慮了照明對(duì)大顯示屏、廣告牌、場(chǎng)地頂棚內(nèi)側(cè)的影響。

7.4 國(guó)家體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)對(duì)攝像機(jī)的最小垂直照度:

設(shè)計(jì)中共考慮了93個(gè)攝像機(jī) (足球:15個(gè)，田徑:74個(gè)，全場(chǎng):4個(gè))及移動(dòng)攝像機(jī) (四邊垂直照度)的照明需求，滿足不同比賽項(xiàng)目的要求。對(duì)同一區(qū)域有多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行攝影跟蹤，尤其是對(duì)100米，110米欄等重大比賽項(xiàng)目的跑道、起點(diǎn)、終點(diǎn)線處進(jìn)行多機(jī)攝影跟蹤，從各個(gè)方向轉(zhuǎn)播比賽的精彩畫(huà)面。

——全部固定攝像機(jī)的最小垂直照度大于1400lx;

——全部移動(dòng)攝像機(jī)的最小垂直照度大于1000lx。

7.5 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)中照度均勻度及梯度考慮:

——全場(chǎng)區(qū)域水平照度均勻度大于0.7/0.8，垂直照度均勻度大于0.6/0.7;

——特殊區(qū)域水平照度均勻度大于0.7/0.8，垂直照度均勻度大于0.7/0.8;

——起點(diǎn)/終點(diǎn)線水平照度均勻度大于0.7/0.8，垂直照度均勻度大于0.9/0.9;

——照度梯度滿足要求:不大于20%(4米格柵)，10%(1米和2米格柵);

7.6 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)中立體感及四邊照度比結(jié)果:

設(shè)計(jì)中對(duì)全部區(qū)域，包括全場(chǎng)、足球場(chǎng)、田徑跑道、田徑內(nèi)場(chǎng)、100米/110米跑道、跳遠(yuǎn)/跳高/撐桿跳區(qū)域、標(biāo)槍區(qū)、鉛球區(qū)、鏈球/鐵餅區(qū)、熱身賽道、混合區(qū)、頒獎(jiǎng)區(qū)等區(qū)域的照明的四邊垂直照度之比做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，全部區(qū)域的任一點(diǎn)上四邊垂直照度之比的最小值均大于0.6，保證滿足現(xiàn)場(chǎng)照明的立體感。

7.7 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)中眩光控制結(jié)果:

設(shè)計(jì)中全面考慮了照明眩光的控制，以提供最佳的照明效果。

——足球比賽時(shí)，在足球場(chǎng)底線兩側(cè)的30°禁區(qū)范圍內(nèi)無(wú)照明燈具;

——全部照明燈具投射角均小于68°，完全符合BOB要求;

——根據(jù)FIFA的要求，設(shè)計(jì)中計(jì)算了足球場(chǎng)全部11個(gè)眩光觀察點(diǎn)的最大眩光，同時(shí)增加球場(chǎng)大禁區(qū)角上的眩光觀察點(diǎn)，足球比賽時(shí)全場(chǎng)最大眩光指數(shù)僅為42.0(場(chǎng)地反射比0.2)，很好地滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的低于50的要求;

——根據(jù)IAAF的要求，設(shè)計(jì)中計(jì)算了田徑場(chǎng)內(nèi)全部16個(gè)眩光觀察點(diǎn)的最大眩光，同時(shí)又增加場(chǎng)內(nèi)其他18個(gè)眩光觀察點(diǎn)，田徑比賽時(shí)全場(chǎng)34個(gè)觀察點(diǎn)中最大眩光指數(shù)為42.6(場(chǎng)地反射比0.2)，很好地滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;

——設(shè)計(jì)中對(duì)全場(chǎng)全部93個(gè)攝像機(jī)的最大眩光，最大眩光指數(shù)僅為36.5(場(chǎng)地反射比0.2)，很好地滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的低于40的要求。

7.8 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)中場(chǎng)地溢散光考慮:

設(shè)計(jì)中充分遵循“綠色、人文、科技”的奧運(yùn)理念，充分考慮照明對(duì)場(chǎng)地內(nèi)設(shè)備的影響:

——在大顯示屏上的垂直照度僅為63.9 lx，影響極小。

——為減小場(chǎng)地照明的干擾光及溢散光，方案中計(jì)算了全部每個(gè)燈具的上射光通比例ULR，各個(gè)燈具的最大上射光通比例ULR不大于2%，而各照明模式下的最大上射光通比例ULR僅為全部燈光的2%以下，充分滿足綠色奧運(yùn)的要求，同時(shí)提高運(yùn)動(dòng)物體與背景的對(duì)比度，保證電視轉(zhuǎn)播畫(huà)面質(zhì)量。

7.9 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)中觀眾席照明考慮:

設(shè)計(jì)中考慮了全部照明模式下的觀眾席照明，各照明模式下的觀眾席平均照度均大于75lx。奧運(yùn)比賽時(shí)，觀眾席前12排坐姿高度的平均垂直照度為比賽場(chǎng)地平均垂直照度的21.3% (東西看臺(tái))和22.7%(南北看臺(tái))，滿足要求的20% ～25%的BOB要求。

8 體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)中燈具熱量對(duì)PTFE膜的影響的考慮

由于國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明的燈具均安裝在兩層PTFE膜之間，前排馬道上更是雙層布置燈具，考慮到建筑的美觀及一致性，燈具的安裝位置離PTFE膜均很近，如圖9。而場(chǎng)地照明用的燈具均為大功率2KW的投光燈具，燈具本身的溫度較高，為保證燈具熱量不影響PTFE膜的性能，在設(shè)計(jì)的前期就已嚴(yán)格考慮了燈具發(fā)出的熱量對(duì)體育場(chǎng)PTFE膜的熱輻射影響。

圖9 外環(huán)馬道燈具安裝示意圖

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)體育場(chǎng)中所選用投光燈具M(jìn)VF403/2KW的熱量測(cè)試，證實(shí)了燈具的散熱良好，熱輻射的方向控制良好。根據(jù)對(duì)燈具周圍熱量的測(cè)試，在供電電壓高于正常電壓6%的惡劣使用條件下，離開(kāi)MVF403/2KW燈具光中心80cm的上/下/左/右/背后的位置上，溫度分別為49°C/48°C/47°C/47°C/47°C; 離開(kāi) MVF403/2KW 燈具光中心105cm的上/下/左/右/背后的位置上，溫度分別為47°C/46°C/46°C/46°C/46°C; 離開(kāi) MVF403/2KW燈具光中心130cm的上/下/左/右/背后的位置上，溫度分別為46°C/45°C/46°C/46°C/46°C; 而燈具直射的前方105cm處的最大溫度也僅為56.9°C，如圖10，這種溫度環(huán)境與室外惡劣自然溫度環(huán)境基本相仿，在PTFE膜的正常使用溫度范圍內(nèi)，可以忽略燈具熱量對(duì)膜的性能及壽命的影響。

所以設(shè)計(jì)中所選用的燈具及其安裝位置、方式是正確可靠的，不會(huì)對(duì)PTFE膜造成過(guò)熱的影響而損壞其性能。

圖10 燈具周邊溫度測(cè)試

9 國(guó)家體育場(chǎng)應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明設(shè)計(jì)

在國(guó)家體育場(chǎng)的體育照明設(shè)計(jì)中，單獨(dú)考慮了田徑比賽和足球比賽的應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播照明，共設(shè)計(jì)了259套MVF403/2KW的投光燈具，滿足田徑和足球比賽的應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播主攝像機(jī)方向不小于1000lx的垂直照度，應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播照明的照度水平見(jiàn)表1。此部分的259套燈具由不間斷電源供電，以保證奧運(yùn)電視轉(zhuǎn)播的連續(xù)。

國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明供電除了不間斷電源外，還設(shè)置了雙路市電供電，每路市電各帶165套 和167套體育照明投光燈具。在體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)和配電系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)中，充分考慮了場(chǎng)地照明供電特點(diǎn)，不僅在雙路市電斷電，僅由不間斷電源供電時(shí)，場(chǎng)地照明效果能達(dá)到應(yīng)急彩電轉(zhuǎn)播田徑或足球比賽模式的要求 (主攝像機(jī)垂直照度不小于1000lx);而且在任意一路市電斷電，由另一路市電及不間斷電源共同供電的情況下，場(chǎng)地照明效果都能達(dá)到彩電轉(zhuǎn)播重大田徑或足球比賽模式的要求 (主攝像機(jī)垂直照度不小于1400lx)，見(jiàn)表2，避免了因一路電源斷電，場(chǎng)地照明出現(xiàn)照度及均勻度不能很好滿足彩電轉(zhuǎn)播要求的情況發(fā)生。

表1 國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明設(shè)計(jì) (1000lx垂直照度)

表2 國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明設(shè)計(jì) (1400lx垂直照度)

10 國(guó)家體育場(chǎng)非場(chǎng)地區(qū)域照明設(shè)計(jì)

國(guó)家體育場(chǎng)非場(chǎng)地區(qū)域包括馬拉松通道、訓(xùn)練場(chǎng)、媒體混合區(qū)、新聞發(fā)布廳、頒獎(jiǎng)臺(tái)、升旗區(qū)等，這些區(qū)域在賽前、賽后是整個(gè)運(yùn)動(dòng)會(huì)的重要組成部分，缺少了這類區(qū)域，運(yùn)動(dòng)會(huì)和比賽將是不完整的，同樣如果沒(méi)有此類區(qū)域的照明，電視轉(zhuǎn)播也將是不完整的。因此非場(chǎng)地區(qū)域的照明與場(chǎng)地照明同樣重要。

10.1 混合區(qū)照明

在混合區(qū)上方，設(shè)計(jì)了8套MVF403/1KW燈具為混合區(qū)提供補(bǔ)充照明，光源Ra＞90，Tc=5600K。運(yùn)動(dòng)員背對(duì)場(chǎng)地時(shí)，臉部的垂直照度不小于1000lx。

10.2 馬拉松通道照明

由于馬拉松通道也有電視轉(zhuǎn)播，因此對(duì)固定攝像機(jī)的垂直照度要求不小于1400lx。在通道內(nèi)共設(shè)計(jì)388套400W金屬鹵化物光源投光燈具和28套1KW金屬鹵化物光源投光燈具，燈具所選光源色溫為5600K，顯色指數(shù)Ra＞90，與場(chǎng)地內(nèi)的照明完全一致，保證轉(zhuǎn)播效果的一致和延續(xù)性。燈具被布置在通道的兩側(cè)頂部，高度從5米到7.5米。為滿足垂直照度要求并降低眩光，所有燈具均斜向照射，同時(shí)采用非對(duì)稱配光的1KW投光燈具。

10.3 室外訓(xùn)練場(chǎng)照明

室外訓(xùn)練場(chǎng)分為田徑場(chǎng)和投擲區(qū)，在田徑場(chǎng)的直道部分設(shè)有電視攝像機(jī)，要求對(duì)固定攝像機(jī)的垂直照度不小于1400lx。共設(shè)計(jì)了6根37米、7根25米的燈桿，216套 MVF403/2KW 燈具，9套MVP507/2KW燈具，燈具所選光源色溫為5600K，顯色指數(shù)Ra＞90，與場(chǎng)地內(nèi)的照明完全一致，保證轉(zhuǎn)播效果的一致和延續(xù)性。燈具布置見(jiàn)圖11。

圖11 室外訓(xùn)練場(chǎng)照明設(shè)計(jì)2D布置圖

10.4 室內(nèi)訓(xùn)練場(chǎng)照明

室內(nèi)訓(xùn)練場(chǎng)位于一長(zhǎng)70米，寬13米的房間內(nèi)，中間有一寬度為5米的跑道，同樣由于電視轉(zhuǎn)播的要求，要求垂直于場(chǎng)地四邊的垂直照度不小于1000lx。共設(shè)計(jì)了76套400W金屬鹵化物光源投光燈具，燈具安裝于通道兩側(cè)的頂部，安裝高度為4米。與其他區(qū)域一樣，燈具所選光源色溫為5600K，顯色指數(shù)Ra＞90，與場(chǎng)地內(nèi)的照明完全一致，保證轉(zhuǎn)播效果的一致和延續(xù)性。

10.5 新聞發(fā)布廳照明

新聞發(fā)布廳位于17米×24米的房間內(nèi)，要求新聞發(fā)布廳前臺(tái)運(yùn)動(dòng)員臉部的垂直照度不小于1000lx(對(duì)移動(dòng)攝像機(jī))，同時(shí)與背景墻有合適的照度比?？紤]到賽后的再利用，所有燈具均為懸吊安裝，共設(shè)計(jì)了28套Mini300/150W燈具和11套的Decoflood/150W燈具，選用最新的陶瓷金鹵燈(CDM)光源，顯色指數(shù)Ra＞90，色溫4200K，保證新聞發(fā)布廳電視轉(zhuǎn)播的畫(huà)面質(zhì)量。

國(guó)家體育場(chǎng) (鳥(niǎo)巢)體育照明設(shè)計(jì)從2003年底的第一次方案征集、馬道位置推薦開(kāi)始到2008年8月13日北京奧運(yùn)開(kāi)幕式后的轉(zhuǎn)場(chǎng)完成，歷經(jīng)了許多次的方案論證、修改、完善及效果調(diào)試，出色的體育照明效果已經(jīng)讓全世更加清楚地看清了“鳥(niǎo)巢”，而現(xiàn)場(chǎng)體育照明燈具的布置，許多個(gè)鋸齒形的燈帶組合，又象飛翔的鳥(niǎo)兒一起飛向體育場(chǎng) (鳥(niǎo)巢)，似“百鳥(niǎo)歸巢”，科學(xué)與藝術(shù)碰撞 (見(jiàn)圖12)。

圖12 “百鳥(niǎo)歸巢”——國(guó)家體育場(chǎng) (鳥(niǎo)巢)體育照明效果

一項(xiàng)項(xiàng)優(yōu)異成績(jī)，一個(gè)個(gè)輝煌瞬間，北京奧運(yùn)會(huì)終于成為一屆創(chuàng)造奇跡、超越夢(mèng)想的盛會(huì)。通過(guò)這些優(yōu)異成績(jī)和輝煌瞬間，國(guó)家體育場(chǎng) (鳥(niǎo)巢)向世界展示了其體育照明水平已經(jīng)完全與世界接軌，代表了目前世界最高水平，這是北京奧運(yùn)給中國(guó)照明界的最好禮物。北京奧運(yùn)場(chǎng)館照明建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)一定可以提升中國(guó)體育場(chǎng)館體育照明建設(shè)的水平。

［1］BOB NST VSR3.0. Sports Lighting for Television Specification—ATHLETICS.

［2］BOB NST VSR3.0. Sports Lighting for Television Specification—FOOTBALL.

［3］AOB 2002 VSR.Sports Lighting for Television Performance Specification—ATHLETICS:Track and Field.

［4］AOB 2002 VSR.Sports Lighting for Television Performance Specification—FOOTBALL.

［5］CIE169:2005. PracticalDesigns Guidelines forthe Lighting of Sport Events for Colour Television and Filming.

［6］CIE112:1994.Glare evaluation system for use within outdoor sport and area lighting.

［7］GAISF V14:2006.Guide to the artificial lighting of indoor and outdoor sports venues.

［8］FIFA 2002.Guide to the artificial lighting of football pitchs.

［9］IAAF 2003.Track and Field Facilities Manual，Chapter 5.

［10］JGJ153—2007.體育場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn).