體育場k8马德里竞技設計的要求

體育場k8马德里竞技設計主要是為滿足足球、田徑、橄欖球、曲棍球等運動的需要。足球運動因球的運行不僅在地麵上，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麵約 3m 高度的範圍內進行，這類運動設施的k8马德里竞技，主要是滿足地麵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20米，原來這類項目往往不在晚上舉行，但現在這些運動晚上舉行的較多，而且往往是決賽或資格賽，重要程度可見一斑。因此場地k8马德里竞技必須滿足這類項目的需求。

橄欖球、曲棍球等運動在我國不普及，如有需要可參閱相關資料，在此不贅述了。

為了適合於彩色電視實況轉播尤其高清電視轉播的要求，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值。

要做好一個體育場k8马德里竞技設計，設計者首先必須了解和掌握體育場k8马德里竞技要求：應有足夠的照度和k8马德里竞技的均勻度，無眩光k8马德里竞技，適當的陰影效果，光源色度參數的正確性等等，下麵進行定性的描述。

彩色電視轉播k8马德里竞技應以場地的垂直照度為設計的主要指標，場地k8马德里竞技一般必須滿足運動員、觀眾和攝像機三方麵的要求。為此要求水平照度、垂直照度及攝像機拍攝全景畫麵時的亮度，必須保持變化的一致性。運動員、場地和觀眾之間的亮度變化比率不得超過某一數值，這樣才能適應彩色電視攝像要求。

彩色電視轉播要求照度比黑白電視高，高清電視轉播要求的照度又高於標清的彩電轉播，超高清電視轉播現在也在試驗中，對k8马德里竞技要求將會更高。另外，照度與電視畫麵的畫幅有密切的關係，照度低，那麽電視轉播僅限於攝取全景；如果照度高，既可攝取全景又能拍攝特寫鏡頭，從而使電視播送更生動。

均勻度的要求主要源於電視攝像機的要求，而不相稱的均勻度，也會給運動員和觀眾帶來視覺上的痛苦。照度均勻度規定表麵上的最小照度（Emin）與最大照度（Emax）之比（U1），最小照度（Emin）與平均照度（Eave）之比（U2）。均勻度用來控製整個場地上的視看狀況，U1有利於視看功能。U2有利於視覺舒適。 

在和鏡頭軸線的主要方向相垂直的比賽場地上1.0-1.5m 高的範圍內測得的平均照度應不低於 1400lx，實際上 1000lx 對於攝影也是可能的。

對於一個麵積相當大的體育場地(如球場周圍加上跑道，麵積為120m×200m)來說，其水平照度的均勻度不如其中足球場地的均勻度。既要能保持轉播所需的照度梯度，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質的電視畫麵。

運動員的動作愈迅速、運動器具愈小，對於垂直照度、照度均勻度及照度梯度要求就愈嚴格。

彩色轉播足球比賽時，水平麵或垂直麵上相鄰網格點間的照度變化率每 5m 不應超過20%，非彩電轉播時不應超過50%。

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k8马德里竞技的強度作為亮度，因此，畫麵對比以及其背景，對於畫麵質量來說都是最重要的。一方麵由於缺乏充分的對比，好的畫麵就不能取得；另一方麵由於難於處理明暗，同樣也妨礙高質量畫麵的產生。

亮度和眩光對於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台，觀眾席座位麵的平均水平照度應滿足100 lx 的要求，主席台麵的照度不宜低於200 lx。靠近比賽區前12排（15排）觀眾席的垂直照度不宜小於場地垂直照度的25% 。這不僅使對麵看台上觀眾眩光減少，而且電視畫麵也因為有了一個明亮的看台背景，使畫麵質量更為有利。

總的來說，眩光在很大程度上係由k8马德里竞技設施的亮度、燈具布置的實體角、發光的麵積、燈具的方向與正常觀看方向之間的角度、k8马德里竞技設施亮度與其觀看時的背景亮度之間的關係、以及人眼適應的條件(主要係由視野亮度來決定)等一係列因素來決定。如果要獲得舒適的觀看條件，必須使得視野內直接亮度不超過背景可依據的某一亮度值。

眩光問題，隻要協調好觀眾、運動員之間的矛盾就能解決，這一協調工作由設計師來完成，即設計時就應當考慮投光燈的光線分布、安裝方案、燈懸掛高度以及其它因素。寬光束的投光燈容易獲得場地的均勻效果，但會增加對看台上的觀眾的眩光，因此，適當選用中等光束和窄光束投光燈相結合的方案來解決眩光問題。投光燈分類、光束角的關係見表1。

表1 投光燈燈具分類

亮度對比強，同時又有陰影，這些都有礙於電視攝像機的正確調整，因而會影響電視畫麵的質量。過於黑暗也會降低視覺的舒適。另一方麵，陰影對於電視轉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，如果有陰影的影響，距球遠的觀眾是無法跟蹤上目標的。

可以細致地調整投光燈，同時避免了影響k8马德里竞技的不利因素就可以改善或消除陰影的影響。但是對於有雨棚的體育場，陽光下的陰影是很難避免的，盡管使用人工k8马德里竞技進行補光也無濟於事。

圖14-2 慕尼黑安聯體育場日光下的陰影

顏色較正對於觀眾和彩色電視轉播都很重要。電視攝像機色溫在很大範圍內能夠加以調節，可以使用色溫 3000-6000K 的光源進行電視轉播。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。可能發生這種情況，比賽在日光下開始，而在夕陽西下時，即在冷光k8马德里竞技下結束(通常用“全天候”這一詞來形容這一情況)。在夕陽和人工k8马德里竞技雙重光線下，要求日光色溫與人工k8马德里竞技光源的色溫相一致，這樣電視攝像機可以進行連續轉播，由日光順利過渡到人工k8马德里竞技。

金屬鹵化物燈在場地k8马德里竞技中應用極為廣泛，其具有 4000～6000K 的色溫，完全可以滿足室外彩色電視轉播的需求。

近年來，LED 在場地k8马德里竞技中得到試驗性的應用，效果良好，大有取代金鹵燈之勢，對色溫要求更為寬泛，但對顯色性的研究還在進行中。

k8马德里竞技裝置在使用一定周期後，在規定表麵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麵上所得到的平均照度或平均亮度之比稱為維護係數（maintenance factor）。k8马德里竞技計算時維護係數取值見本章第一節，室外體育場k8马德里竞技計算時還應計入5%～15%的大氣吸收係數，主要考慮空氣對光的吸收、反射、散射等因素，從而對k8马德里竞技的影響。大氣吸收係數與維護係數是不同的概念，但在工程中經常會統一考慮。

而《體育建築設計規範》JGJ31-2003中要求室外時維護係數應取0.55，另外還計入30%大氣吸收係數，將會造成較大的浪費。以綜合體育場為例，假設某體育場沒考慮維護係數時，使用 350 套 2000W 的金鹵燈即可滿足要求，考慮維護係數0.7時，用燈量為350/0.7=500 套，如果維護係數和大氣吸收係數按 JGJ31-2003 取值，則為 350/(0.55x0.7)=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。

目前，《體育建築設計規範》正在修編之中，相信關於大氣吸收係數的條款將會修訂。

另一方麵，忽略大氣吸收係數也是不妥的，尤其多霧、霧霾嚴重的地區更要重視大氣的影響。仍以上述體育場為例，如果大氣吸收係數取10%，則該體育場使用 2000W 金鹵燈數量應為350/0.7×(1-10%)=556套，這樣才能保證場地上得到良好的k8马德里竞技。國家體育場“鳥巢”的場地k8马德里竞技計算取10%的大氣吸收係數。

立體感是指光照射在物體(即運動員和運動器具)上時所產生的效果，使物體的形體細部和輪廓都能看得清晰。例如在判斷距離和速度時，很大程度上取決於對物體形狀能夠清楚的辨認。

要取得良好的立體感，就必須從物體的各側都要有光，但並不要絕對均勻。立體感要把握好度，沒有立體感則轉播的電視畫麵比較生硬、呆板；過度強調立體感則會產生類似重點k8马德里竞技中的戲曲效果，被照的人和物將會產生較嚴重的亮斑和陰影，電視轉播將不會清晰，轉播效果將大大折扣。

對於重要賽事，需要認真對待立體感問題。以奧運會為例，要求場地k8马德里竞技從不同方向照射到場地內，且場地內每個計算點的四個方向（平行於邊線和底線）垂直照度的最小值與最大值之比不小於0.6。

頻閃效應是在以一定頻率變化的光照射下，觀察到物體運動顯現出不同於其實際運動的現象，通常的表現形式有抖動、閃動等。頻閃效應對電視轉播影響較大，可以想象，如果電視畫麵出現抖動、閃動等現象，電視觀眾將無法接受，電視廣告、電視轉播權等電視轉播經濟將會受到重大影響。尤其當今已經進入 LED k8马德里竞技時代，頻閃效應更加突出，大大影響轉播的效果，尤其對高清電視轉播、慢動作等影響更大。

國際上頻閃效應的定量研究尚處在初級階段，其定義尚沒達成一致，有不同的定義方法。第10版的北美k8马德里竞技工程協會（TheIlluminating Engineering Society of North America）的《IESk8马德里竞技手冊》（IESLighting Handbook）給出了兩個描述頻閃效應的概念。頻閃比是描述頻閃效應的方法之一，即在某一頻率下，輸出光通最大值與最小值之差比輸出光通最大值與最小值之和，用百分比表示。

如圖2所示，A 和 B 分別是一個周期內的光輸出的最大值和最小值，頻閃比 Rf=（A-B）/(A+B)。頻閃比的描述見表2，因此，場地k8马德里竞技的頻閃比達到6%就會對電視轉播產生輕微的影響，該數值可以作為高等級賽事頻閃效應評判的限值。

表2  頻閃比的描述

另一種描述頻閃效應的方法是頻閃指數，即在一個周期內，光輸出平均值以上部分A1與整個光輸出（A1+A2）的比值，即FI=A1/(A1+A2)，其值在0~1.0。頻閃指數需要進行積分計算，使用起來比較繁瑣。

圖2  頻閃效應的描述

為減少頻閃效應，可以采用三相供電的場所，將照射在同一k8马德里竞技區域的不同燈具分接在不同相序的供電回路上，即三相同點法。在使用數量較多的寬光束燈具時，幾乎是自然地可達到上述要求，但在使用窄光束燈具時，則必須分三個相位以三相的組合方式投射。

使用高頻電子鎮流器也可以消除或減輕頻閃效應，但電子鎮流器隻能用於中小功率的金鹵燈，大功率的金鹵燈尚沒有成熟的凯发旗舰厅登录免费下载安装。

超慢鏡頭回放區域可以采用 LED 燈，且可采取直流係統供電。但由於直流供配電係統的局限性和經濟性，隻能用於局部重要區域。

圖3 2004年雅典奧運會 Panathinaiko 體育場臨時k8马德里竞技係統

使用大型燈具可以減少投光燈數目，但是在多數情況下，從均勻度要求的觀點來看，不可能做到把光線照射的足夠均勻，而且在使用窄光束時，肯定不可能達到均勻度要求。為此，最好多種配光配合使用，並使用功率適宜的燈具。

對於體育場來說，目前較多使用 2000W 的金鹵燈，大型體育場使用窄光束、特窄光束燈具較多，並配以適量的中光束燈具，專用足球場燈具總數一般不超過300套就可滿足世界杯足球賽的要求。而綜合性體育場場地k8马德里竞技燈具將在400套以上。也有少數體育場采用1500W、1800W 的金鹵燈，這時燈具數量會多一些。

大型體育比賽，如奧運會，有時會采用臨時性k8马德里竞技係統，如圖3所示為2004年雅典奧運會 Panathinaiko 體育場臨時k8马德里竞技係統，該體育場為現代奧運會即1896年第一屆夏季奧運會的比賽場地，是現代奧運會的發源地。奧運會期間，臨時k8马德里竞技的光源為 6000W 金鹵燈，由於是臨時采用，這個方案是可以接受的，燈具數量將大大減少。

LED 燈逐漸在體育場場地k8马德里竞技中得到應用，並有快速普及的趨勢。燈具數量和功率將大大減少。限於技術和造價因素，目前多用在等級較低的體育場中。

圖4為汕頭大學室外場地，燈具由 Musco 公司提供，其中：

圖5為北京工人體育場國安足球練習場，該場地是標準的11人場地，共計采用96套180W的LED燈，兩側燈布，共6根燈杆，每根燈杆上安裝16盞燈，總安裝功率17.28kW，燈具由北京新能陽光公司提供。

圖4  汕頭大學室外場地（本照片由Musco公司提供）

圖5  北京工人體育場練習場（本照片由北京信能陽光公司提供）

描述燈具照射方向的有投射角、瞄準角、俯角、仰角等等，其中瞄準角是規範用詞，在我國多部標準中有所規定，正在修訂的《體育場館k8马德里竞技設計及檢測標準》試圖規範這些用語、用詞。

在圖6中，燈具瞄準角是燈具的瞄準方向（主光強方向）與垂線的夾角，如果瞄準角越大，垂直麵照度Ev就越大，對運動員、觀眾的眩光就會增大。反之，如果燈具投射角越小，垂直照度也越小，不容易滿足電視轉播的要求。因此，在設計時，燈具投射角在25°~65°為宜。

圖6 燈具瞄準角

選用體育場k8马德里竞技光源要從光效、壽命、色溫、顯色性、投資和運行等諸方麵綜合考慮，目前，體育場多選用金屬鹵化物燈，LED 燈也有所應用。金鹵燈是目前體育場k8马德里竞技性價比最佳的光源，比較適用於彩色電視轉播，該光源便於控製光束、光效高(50-110lm／W)、顯色性好(Ra=80-94)等優點。近年來異軍突起的 LED 燈則在體積、方向性、節能、控製等方麵占有優勢，發展較快。

體育場k8马德里竞技所用燈具主要是投光燈。要重視投光燈的下述技術參數：燈具總光通量、燈具效率、燈具有效光通量、燈具有效效率、峰值光強、溢出光、燈具遮光角等。

如果采用 LED 燈，除上述因素需要考慮外，還要考慮色容差、色品坐標、特殊顯色指數R9、頻閃比等參數。

選擇金鹵燈燈具，首先要考慮光束的寬度和光斑的形狀。

投光燈按光學性能可分為三種。

首先，圓形投光燈，用於遠距離投光，必須用高強度光束。將拋物線弧形反光器和小體積高亮度的光源結合起來，容易得到高強度的光束。這種方法形成的光束是錐形，在場地上投射的光斑呈橢圓形。

其次，長方形投光燈，用於近距離投光。近距離投射場地時最好用水平方向寬光束燈具，可以用槽形的拋物線弧形剖麵的反射器，配以線狀光源，光束是扇形的。

第三，蝸牛形投光燈，用於中距離投光。可以用圓形或槽形反射器使光束漫射，以獲得中距離投光的覆蓋能力。投光燈到被照麵的距離近時用寬光束燈較經濟，距離愈遠采用光束愈窄，其利用程度越高。

而 LED 燈則采用透鏡，突破原有的反射器束縛，方向性更加優秀，配光更加多樣、靈活。