國家體育場(鳥巢)體育照明設(shè)計

姚夢明

(飛利浦 (中國)投資有限公司，上海 201801)

1 概述

國家體育場 (鳥巢)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屆奧林匹克運動會的主體育場。工程總占地面積21公頃，建筑面積258，000m2。場內(nèi)觀眾坐席約為91，000個，其中臨時坐席約11，000個。北京奧運會、殘奧會開閉幕式、田徑比賽及足球比賽決賽在這里舉行。奧運會后，可承擔特殊重大體育比賽 (如世界田徑錦標賽、世界杯足球賽等)、各類常規(guī)體育賽事以及非體育競賽項目 (如文藝演出、團體活動等)，并將為北京市市民提供廣泛參與體育活動及享受體育娛樂的大型專業(yè)場所。

國家體育場將成為全國標志性的體育建筑和城市建設(shè)的新亮點，并成為奧林匹克運動留給城市的寶貴文化遺產(chǎn)。

2 國家體育場體育照明要求

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

由于比賽項目的多樣性及賽事的重要性，國家體育場的照明設(shè)計的要求極為嚴格。要充分考慮運動員、裁判員/官員、現(xiàn)場觀眾、電視觀眾 (攝像機)、媒體讀者 (照相機)等多方面人士的視覺需求，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要求及更嚴格的眩光控制。

為達到最佳的轉(zhuǎn)播效果，BOB(北京奧運轉(zhuǎn)播委員會)對國家體育場提出了歷屆奧運中最嚴格的照明要求，超過了各體育單項組織、CIE、其他相關(guān)照明機構(gòu)的照明標準，也比2004雅典奧運會主場地的照明標準更具體、更嚴格。

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會主場的國家體育場，為滿足賽事轉(zhuǎn)播的需要，全場共布置了一百多臺高清攝像機和高清超高速彩色攝像機作為轉(zhuǎn)播設(shè)備，從大型的覆蓋全場的主攝像機到各個區(qū)域的固定或移動攝像機，從慢動作回放攝像機到軌道或自動攝像機，從全景 (氣氛)攝像機到局部特定位置的特殊攝像機 (如犯規(guī)攝像機、球門攝像機等)，從起點攝像機、終點攝像機或?qū)崟r攝影攝像機到頒獎典禮攝像機等等，對如此眾多的攝像機，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)播畫面、以及不同攝像機間轉(zhuǎn)播畫面的平穩(wěn)切換。

國家體育場的奧運照明要求中，奧運比賽轉(zhuǎn)播時對任一固定攝像機的最小垂直照度要求為Ev min＞1400 lx，要求對移動攝像機或垂直于場地四邊的最小垂直照度大于1000lx;而此前各體育單項組織及CIE的照明標準中要求在彩色電視轉(zhuǎn)播時對主攝像機的平均垂直照度 Ev ave＞1400 lx或2000lx，對其他攝像機及垂直于場地四邊的垂直照度則無特別要求。這充分體現(xiàn)了高清轉(zhuǎn)播的要求及奧運比賽時對全場每一個地方、每一時刻的關(guān)注。

2.2 照明照度均勻度要求提高

國家體育場奧運比賽電視轉(zhuǎn)播時，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

奧運比賽電視轉(zhuǎn)播時，對固定攝像機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)

奧運比賽電視轉(zhuǎn)播時，對移動攝像機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

這些均勻度的指標比之前的體育照明標準要求更高，更嚴格，尤其對主攝像機，同時對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

國家體育場奧運比賽的照明除了滿足全場照度中最小、最大與平均的要求外，更明確提出照度梯度的數(shù)值指標，要求場地內(nèi)任一點四周的照度與此點的照度的最大梯度不得超過20%(4m間隔)和10%(2m間隔)，以滿足場地小范圍內(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

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

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

2.5 對奧運比賽場地照明光源的要求

高清攝像機可以根據(jù)現(xiàn)場照明場景的色溫調(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、不同攝像師之間的調(diào)節(jié)無法保持一致，同時不同光源間的色偏差也會使這種調(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)也會不同，同樣日光色但CRI僅為70的光源也許會將紅色和粉紅色顯示成類似失去光澤的棕灰色，這會使攝像機轉(zhuǎn)播的畫面中運動員的膚色失去健康的色澤，如果在比賽現(xiàn)場人的眼睛可以根據(jù)經(jīng)驗作適當?shù)难a償，但攝像機的鏡頭無法作出類似的補償。因此BOB要求光源的額定色溫Tc=5600K，光源色溫偏差不超過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現(xiàn)場照明效果和電視轉(zhuǎn)播畫面質(zhì)量的影響。

2.6 觀眾席照明

為保證現(xiàn)場觀眾的氣氛及電視轉(zhuǎn)播畫面的整體效果，要求前15排觀眾席對主攝像機的平均照度不低于比賽場地平均垂直照度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 照明對眩光限制的要求

為進一步提高場地照明舒適度、提高轉(zhuǎn)播質(zhì)量，國家體育場要求奧運比賽時照明對所有固定攝像機的眩光指數(shù)GR均不得超過40，對場地內(nèi)觀察者的眩光指數(shù)GR不得超過50。燈具不得直接投射向固定攝像機，各個不同運動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68°。

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

3 國家體育場奧運體育照明的區(qū)域變化

由于賽事水平的提高及競爭的激烈，比賽時經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)比賽不僅僅在場地的劃線范圍內(nèi)進行，因此國家體育場照明要求的范圍更大，田徑比賽區(qū)域FOP要求為場地劃線區(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前10米到終點線后30米;110米欄直道的照明范圍為從起點前5米到終點線后30米。

為使比賽時的最精彩部分可以被全面地記錄、觀看，BOB在國家體育場比賽項目的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米直道的從起點前10米到終點線后30米的特殊區(qū)域;110米欄直道的從起點前5米到終點線后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);終點線;障礙賽水池等，田賽的跳高/撐桿跳的助跑區(qū)、過桿區(qū)、墊子著落區(qū);跳遠/三級跳遠的助跑區(qū)、沙坑著落區(qū);標槍的助跑區(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，但對照度均勻度及照度梯度的要求比全場更高。且有時此區(qū)域內(nèi)對相關(guān)攝像機的最小垂直照度要求大于全場的主攝像機的平均垂直照度。

除比賽區(qū)域外，國家體育場的照明應(yīng)為馬拉松通道、室外訓練場、室內(nèi)訓練場、混合區(qū)、新聞發(fā)布廳、頒獎臺、升旗區(qū)、萬國旗和室外綜合區(qū)等提供符合BOB要求的照明設(shè)計，以保證奧運比賽的順利進行。

4 國家體育場體育照明轉(zhuǎn)播攝像機考慮

由于國家體育場在奧運會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多臺攝像機用于高清轉(zhuǎn)播，因此在照明設(shè)計時，為滿足全場所有攝像機的照明要求，首先需要了解全部轉(zhuǎn)播攝像機的位置，同時還需要了解這些攝像機的功能及其轉(zhuǎn)播覆蓋的區(qū)域，以充分滿足不同攝像機的照明要求。

國家體育場的體育照明設(shè)計方案中共考慮了93個攝像機 (足球:15個，田徑:74個，全場:4個)及移動攝像機 (四邊垂直照度)的照明需求，滿足不同比賽項目的要求。對同一區(qū)域有多個攝像機進行攝影跟蹤，尤其是對100米，110米欄等重大比賽項目的跑道、起點、終點線處進行多機攝影跟蹤，從各個方向轉(zhuǎn)播比賽的精彩畫面。

圖1 足球比賽主要攝像機位置

圖1列出了足球比賽的主要攝像機位置

圖2列出了足球比賽主要攝像機的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍。

圖3列出了田徑比賽中徑賽項目的攝像機位置，

圖4列出了田徑比賽徑賽項目的部分主要攝像機的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍。

圖5列出了田徑比賽中部分田賽項目的攝像機位置。

圖2 足球比賽主要攝像機的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍

圖3 田徑比賽中徑賽項目的攝像機位置

圖4 田徑比賽中徑賽項目部分主要攝像機的轉(zhuǎn)播覆蓋范圍

圖4 (續(xù))

圖5 田徑比賽部分田賽項目的攝像機位置

5 國家體育場體育照明產(chǎn)品

設(shè)計中選用先進、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。而獨特的兩次封接技術(shù)，及配合燈具設(shè)計的全新的線型電氣壓緊連接技術(shù)，使光源壽命更長，光通更穩(wěn)定。

配以飛利浦大功率專業(yè)體育照明燈具MVF403，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80%以上，更節(jié)能;燈具體積小巧，迎風面積小，流線型設(shè)計，風阻系數(shù)小，很好地與建筑及馬道配合。同時MVF403燈具配專用精確紅外瞄準器，可在安裝完成后，精確滿足設(shè)計方案中燈具的瞄準點要求，尤其對國家體育場如此多的燈具數(shù)量和如此嚴格的照明要求，保證設(shè)計照明效果的最后實現(xiàn)。如圖6所示。

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

6 國家體育場體育照明馬道及燈具位置設(shè)計

從2003年年底國家體育場開工建設(shè)開始，國家體育場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)國家體育場可開啟的屋蓋結(jié)構(gòu)及體育照明的基本要求、初步的轉(zhuǎn)播要求，經(jīng)過第一次的詳細照明設(shè)計和計算后，提出體育照明內(nèi)環(huán)、外環(huán)馬道的基本位置，然后與建筑師進行了多次的溝通和討論后，對內(nèi)外馬道位置進行了細微的調(diào)整，同時提出內(nèi)藏式馬道對燈具的擋光問題，在此基礎(chǔ)上調(diào)整燈具位置，重新設(shè)計體育照明，包括觀眾席照明和應(yīng)急照明。但2005年北京奧運的瘦身計劃改變了國家體育場的屋蓋結(jié)構(gòu)，體育照明根據(jù)結(jié)構(gòu)的改變重新設(shè)計，至此國家體育場的內(nèi)外馬道的位置基本確定。從2007年開始與BOB配合設(shè)計室內(nèi)訓練場、室外訓練場、混合區(qū)、新聞發(fā)布廳、馬拉松通道、頒獎臺、升旗區(qū)、萬國旗、室外綜合區(qū)的照明，同時配合奧運火炬臺的設(shè)計，局部調(diào)整場地照明設(shè)計。

由于在國家體育場體育照明設(shè)計中的早期介入，使建筑與照明的配合比較順利。因此不論“奧運瘦身”計劃還是與其他設(shè)備的沖突，體育照明的馬道位置始終沒有太大的變化，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，但這個改變給照明設(shè)計帶來了極大的困難。

外環(huán)馬道全部嵌于觀眾席頂部的膜結(jié)構(gòu)中?？紤]到東西看臺屋面向前傾斜，為避免前方頂棚張拉膜的擋光問題，在外環(huán)馬道前的膜結(jié)構(gòu)上各開了長度從1米到6米的“豁口”，以保證燈光全部到達場地。考慮到建筑美觀和施工方便，全部外環(huán)馬道的燈具被設(shè)計成沿鋼結(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)計成28個非連續(xù)的小馬道，同時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題和安裝的緊湊，同一馬道上的燈具被設(shè)計成基本一致的水平瞄準方向，同時隱藏式的馬道又必須考慮燈具熱量對張拉膜的影響。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段長馬道(奧運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，同時保持與外馬道的鋸齒型不連貫馬道的視覺上的一致，內(nèi)環(huán)馬道的15段長馬道也是傾斜的倆倆鋸齒組合，盡管燈具要求水平安裝。

場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)馬道的上下走勢仍與所在位置的膜結(jié)構(gòu)方向一致。

在體育場西南部布置了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燈具提供奧運體育照明，其中594套為體育照明，12套為頒獎、旗幟等的照明。

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

圖7 國家體育場體育照明馬道布置

為滿足體育場觀眾席照明，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 國家體育場照明設(shè)計主要技術(shù)指標

7.1 體育照明設(shè)計燈具布置

確定照明光源、燈具，確定馬道位置，也了解了場地轉(zhuǎn)播攝像機后，根據(jù)國家體育場場地照明標準，設(shè)計場地照明。圖8為體育照明設(shè)計燈具2D布置圖。

圖8 體育場照明設(shè)計2D布置圖

7.2 開關(guān)模式

為方便賽時、賽后的使用，國家體育場場地照明系統(tǒng)設(shè)計了20種開關(guān)模式，包括日常維護、訓練/娛樂、俱樂部足球比賽、俱樂部田徑比賽、無電視轉(zhuǎn)播足球比賽、無電視轉(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、奧運高清轉(zhuǎn)播足球比賽、奧運高清轉(zhuǎn)播田徑比賽、奧運高清轉(zhuǎn)播全場照明、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、頒獎臺/升旗區(qū)照明、馬拉松通道照明等。

7.3 國家體育場照明重點和特殊區(qū)域照明設(shè)計:

設(shè)計中分別針對足球比賽、田徑比賽作了詳細考慮。而田徑比賽的照明設(shè)計又按田賽、徑賽項目分別考慮:

——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/三級跳遠 (南北雙向)、撐桿跳 (4個位置)、跳高、標槍 (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;

——對各個田賽項目，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)、頒獎區(qū)等的照明水平。

——同時還對觀眾席、VIP席的照明進行了設(shè)計。還考慮了照明對大顯示屏、廣告牌、場地頂棚內(nèi)側(cè)的影響。

7.4 國家體育場照明設(shè)計對攝像機的最小垂直照度:

設(shè)計中共考慮了93個攝像機 (足球:15個，田徑:74個，全場:4個)及移動攝像機 (四邊垂直照度)的照明需求，滿足不同比賽項目的要求。對同一區(qū)域有多個攝像機進行攝影跟蹤，尤其是對100米，110米欄等重大比賽項目的跑道、起點、終點線處進行多機攝影跟蹤，從各個方向轉(zhuǎn)播比賽的精彩畫面。

——全部固定攝像機的最小垂直照度大于1400lx;

——全部移動攝像機的最小垂直照度大于1000lx。

7.5 體育場照明設(shè)計中照度均勻度及梯度考慮:

——全場區(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/終點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 體育場照明設(shè)計中立體感及四邊照度比結(jié)果:

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

7.7 體育場照明設(shè)計中眩光控制結(jié)果:

設(shè)計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，在足球場底線兩側(cè)的30°禁區(qū)范圍內(nèi)無照明燈具;

——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)計中計算了足球場全部11個眩光觀察點的最大眩光，同時增加球場大禁區(qū)角上的眩光觀察點，足球比賽時全場最大眩光指數(shù)僅為42.0(場地反射比0.2)，很好地滿足標準要求的低于50的要求;

——根據(jù)IAAF的要求，設(shè)計中計算了田徑場內(nèi)全部16個眩光觀察點的最大眩光，同時又增加場內(nèi)其他18個眩光觀察點，田徑比賽時全場34個觀察點中最大眩光指數(shù)為42.6(場地反射比0.2)，很好地滿足標準要求;

——設(shè)計中對全場全部93個攝像機的最大眩光，最大眩光指數(shù)僅為36.5(場地反射比0.2)，很好地滿足標準要求的低于40的要求。

7.8 體育場照明設(shè)計中場地溢散光考慮:

設(shè)計中充分遵循“綠色、人文、科技”的奧運理念，充分考慮照明對場地內(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。

——為減小場地照明的干擾光及溢散光，方案中計算了全部每個燈具的上射光通比例ULR，各個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，充分滿足綠色奧運的要求，同時提高運動物體與背景的對比度，保證電視轉(zhuǎn)播畫面質(zhì)量。

7.9 體育場照明設(shè)計中觀眾席照明考慮:

設(shè)計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。奧運比賽時，觀眾席前12排坐姿高度的平均垂直照度為比賽場地平均垂直照度的21.3% (東西看臺)和22.7%(南北看臺)，滿足要求的20% ～25%的BOB要求。

8 體育場照明設(shè)計中燈具熱量對PTFE膜的影響的考慮

由于國家體育場場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)計的前期就已嚴格考慮了燈具發(fā)出的熱量對體育場PTFE膜的熱輻射影響。

圖9 外環(huán)馬道燈具安裝示意圖

通過在實驗室對體育場中所選用投光燈具MVF403/2KW的熱量測試，證實了燈具的散熱良好，熱輻射的方向控制良好。根據(jù)對燈具周圍熱量的測試，在供電電壓高于正常電壓6%的惡劣使用條件下，離開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 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 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膜的性能及壽命的影響。

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

圖10 燈具周邊溫度測試

9 國家體育場應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明設(shè)計

在國家體育場的體育照明設(shè)計中，單獨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表1。此部分的259套燈具由不間斷電源供電，以保證奧運電視轉(zhuǎn)播的連續(xù)。

國家體育場場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。在體育場照明設(shè)計和配電系統(tǒng)深化設(shè)計中，充分考慮了場地照明供電特點，不僅在雙路市電斷電，僅由不間斷電源供電時，場地照明效果能達到應(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，場地照明效果都能達到彩電轉(zhuǎn)播重大田徑或足球比賽模式的要求 (主攝像機垂直照度不小于1400lx)，見表2，避免了因一路電源斷電，場地照明出現(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 國家體育場場地照明應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明設(shè)計 (1000lx垂直照度)

表2 國家體育場場地照明應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明設(shè)計 (1400lx垂直照度)

10 國家體育場非場地區(qū)域照明設(shè)計

國家體育場非場地區(qū)域包括馬拉松通道、訓練場、媒體混合區(qū)、新聞發(fā)布廳、頒獎臺、升旗區(qū)等，這些區(qū)域在賽前、賽后是整個運動會的重要組成部分，缺少了這類區(qū)域，運動會和比賽將是不完整的，同樣如果沒有此類區(qū)域的照明，電視轉(zhuǎn)播也將是不完整的。因此非場地區(qū)域的照明與場地照明同樣重要。

10.1 混合區(qū)照明

在混合區(qū)上方，設(shè)計了8套MVF403/1KW燈具為混合區(qū)提供補充照明，光源Ra＞90，Tc=5600K。運動員背對場地時，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，因此對固定攝像機的垂直照度要求不小于1400lx。在通道內(nèi)共設(shè)計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，同時采用非對稱配光的1KW投光燈具。

10.3 室外訓練場照明

室外訓練場分為田徑場和投擲區(qū)，在田徑場的直道部分設(shè)有電視攝像機，要求對固定攝像機的垂直照度不小于1400lx。共設(shè)計了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。燈具布置見圖11。

圖11 室外訓練場照明設(shè)計2D布置圖

10.4 室內(nèi)訓練場照明

室內(nèi)訓練場位于一長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，要求垂直于場地四邊的垂直照度不小于1000lx。共設(shè)計了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)布廳前臺運動員臉部的垂直照度不小于1000lx(對移動攝像機)，同時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)播的畫面質(zhì)量。

國家體育場 (鳥巢)體育照明設(shè)計從2003年底的第一次方案征集、馬道位置推薦開始到2008年8月13日北京奧運開幕式后的轉(zhuǎn)場完成，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“鳥巢”，而現(xiàn)場體育照明燈具的布置，許多個鋸齒形的燈帶組合，又象飛翔的鳥兒一起飛向體育場 (鳥巢)，似“百鳥歸巢”，科學與藝術(shù)碰撞 (見圖12)。

圖12 “百鳥歸巢”——國家體育場 (鳥巢)體育照明效果

一項項優(yōu)異成績，一個個輝煌瞬間，北京奧運會終于成為一屆創(chuàng)造奇跡、超越夢想的盛會。通過這些優(yōu)異成績和輝煌瞬間，國家體育場 (鳥巢)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，這是北京奧運給中國照明界的最好禮物。北京奧運場館照明建設(shè)的成功經(jīng)驗一定可以提升中國體育場館體育照明建設(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.體育場館照明設(shè)計及檢測標準.