杭州亞運會體育場館燈光照明要求與設計

李沈飛，王書曉，王大維，胡黃蔚

（1.2022年第19屆亞運會組委會場館建設部，浙江 杭州310016；2.中國建筑科學研究院有限公司，北京100013；3.北京華體創(chuàng)研工程設計咨詢有限公司，北京100076）

亞運會是亞洲水平最高、規(guī)模最大的綜合性運動會，在亞洲乃至全世界都具有十分重要的影響。正如習近平總書記所指出的“體育是社會發(fā)展和人類進步的重要標志，是綜合國力和社會文明程度的重要體現(xiàn)”，成功舉辦亞運會對于提升主辦城市乃至國家的國際影響力，改善城市基礎設施水平，完善城市的綜合服務功能，拉動地方經(jīng)濟發(fā)展都具有重要的作用。但賽事籌備過程中，如果缺乏長遠規(guī)劃，不能很好地將短期賽事需求與長期賽后運行需求有機結合，勢必會造成投資浪費，甚至給城市發(fā)展背上沉重的包袱。

杭州市于2015年成功獲得第19屆亞運會的主辦權，成為繼北京、廣州之后，我國第三座舉辦亞運會的城市。杭州亞組委以控制成本、充分利用、注重實用、高效運作、科學辦賽、彰顯特色為原則，提出了“綠色、智能、節(jié)儉、文明”的辦賽理念：

1）“綠色”即將綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保理念注入到賽事籌辦組織全過程；

2）“智能”即充分利用“互聯(lián)網(wǎng)＋”及人工智能等在體育比賽、場館運行和綜合保障等方面的智慧應用，辦成一屆智能化程度較高的亞運盛會；

3）“節(jié)儉”即充分利用各方面設施條件，做到能改不建、能修不換、能租不買、能借不租，辦一屆市場化程度較高的賽會；

4）“文明”即使亞運會成為杭州市民和各國參賽人員向世界展示文明素養(yǎng)的平臺。

體育場館是賽會籌備和組織的重要基礎設施，而體育場館照明則是保障賽事和轉播的重要手段。高質量建設亞運會體育場館照明系統(tǒng)，對于確保比賽順利進行，媒體高質量轉播，讓億萬觀眾同步感受亞運激情，提升杭州亞運會國際影響力具有關鍵作用。本文將結合杭州亞運會競賽項目和場館建設計劃，深入分析LED、智能照明、超高清、超慢動作轉播技術在體育賽事中的廣泛應用等，給場館建設帶來的機遇和挑戰(zhàn)，緊緊圍繞“綠色、智能、節(jié)儉、文明”的辦賽理念，對杭州亞運會體育場館燈光照明建設與實施提出要求。

1 杭州亞運項目及場館概述

1.1 杭州亞運會項目設置及要求

根據(jù)賽事安排，杭州亞運會共設40個競賽項目，包括奧運項目31個，非奧運項目9個，其中有31個項目需要設置競賽轉播照明，見表1。

表1 杭州亞運會競賽項目轉播照明設置

亞運會作為綜合性運動會，具有競賽項目多，競賽項目間場地條件、競賽特征和轉播要求差異大等特點，這給亞運場館的照明設計和管理提出了很高的要求。杭州亞運會有超過20%的非奧運項目需要設置轉播照明。針對奧運項目，國標《體育場館照明設計及檢測標準（JGJ 153—2016）》［1］已經(jīng)給出了明確的設計標準和設計要求，但是對非奧運項目卻存在著無標準規(guī)范可依的情況。此外，場館照明工程建設、管理的經(jīng)驗相對欠缺等問題，都給杭州亞運會場館照明工程建設和實施提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

1.2 杭州亞運會場館

國際奧委會《奧林匹克2020議程》明確提出要最大限度地利用現(xiàn)有場館和臨時場館，降低奧運會運營成本，實踐奧運可持續(xù)發(fā)展理念。國家體育總局2017年印發(fā)的《全國綜合性運動會組織管理辦法》明確規(guī)定：“鼓勵承辦單位采用對現(xiàn)有場館維修、改造、擴建，不同項目共用場館等方式，提高場館使用效益?！?/p>

本次杭州亞運會堅持“節(jié)儉”理念，在全部53個比賽場館中，新建場館12個，改造場館25個，續(xù)建場館8個，臨建場館8個，其中新建場館僅占全部競賽場館的23%。改造或續(xù)建的體育場館的利用，大大降低了亞運會籌備的建設投資，實踐了節(jié)儉辦亞運的發(fā)展理念。

2 杭州亞運照明工程建設的機遇與挑戰(zhàn)

燈光照明的質量和效果是評價一個體育場館質量的主要標志之一。隨著社會和技術的飛速發(fā)展，賽事轉播需求逐步呈現(xiàn)多元化、個性化要求，LED、智能照明、超高清、超慢動作轉播技術在體育賽事中廣泛應用，多機位拍攝和賽場內外全覆蓋轉播成為發(fā)展趨勢。如何利用智能照明技術，實現(xiàn)賽事功能照明與氛圍照明的聯(lián)動和融合成為賽事組織和建設工作面臨的重要技術問題。

2.1 既有或續(xù)建場館的改造利用

在體育照明設計中，燈具的安裝位置對于照明工程的實施效果和質量具有十分重要的影響。因此行業(yè)標準《體育場館照明設計及檢測標準（JGJ 153—2016）》總結我國幾十年體育照明工程實踐，指出馬道（燈位）的設置對體育照明是至關重要的，不當?shù)臒艟甙惭b位置不僅會嚴重影響照明的質量和數(shù)量，同時還會帶來更多的能源消耗，因此該標準專門對燈具布置和設置作出了規(guī)定，特別是對馬道的長度、位置進行明確的規(guī)定，從而更好地指導體育建筑設計，為體育場館照明工程實施提供了良好的設計基礎［1］。

然而既有或續(xù)建場館并不是專門為亞運比賽項目而設計建設的，由于其場地條件和燈具安裝位置等因素影響，必然會對場館的照明工程的設計實施增加了技術難度和復雜性，也就對亞運體育場館照明工程的組織管理提出了更為嚴格的要求。

2.2 LED照明技術的廣泛應用

長期以來，體育場館場地照明多采用高壓氣體放電燈金鹵燈作為照明光源，其單燈功率高達1 000W／2 000W。但高強氣體放電燈主要具有以下幾個方面的缺陷：

1）高強氣體放電燈無法熱啟動，一旦斷電將需要20 min以上的時間才能恢復比賽，影響比賽順利進行。在2008年奧運會等重大賽事中都需要專門配備UPS不間斷電源。

2）高強氣體放電燈使用的電感鎮(zhèn)流器，在工頻電壓供電條件下，這種燈具會出現(xiàn)頻閃比為30% ～40%的100 Hz頻閃。這種頻閃會對電視轉播圖像質量帶來嚴重影響。從2012年倫敦奧運會開始，要求在奧運場館照明工程中使用配有高頻電子鎮(zhèn)流器的高強氣體放電燈。

3）高強氣體放電燈啟動沖擊電流大，有可能會導致配電設備的短路保護器的誤操作。

隨著LED照明應用的出現(xiàn)，其耗電量小、色品質可調、控制靈活、能瞬時點燃等優(yōu)點，逐步在體育照明中應用和推廣。國內外已有一批新建和改建的體育場館采用了LED照明，如我國的國家體育總局訓練場館、奧體中心體育場、日本東京奧運會尼桑體育場、英國的切爾西足球場、法國的Ekinox體育館等。

在杭州亞組委成立之初，場館建設部先后對橫濱體育場、國家體育場經(jīng)過實地考察，廣泛聽取各方意見，并對LED照明應用進行了檢測分析，最終決定所有杭州亞運會場館都將采用LED照明產品。

2.2.1 LED燈具顯色指數(shù)

根據(jù)國家建筑節(jié)能質量監(jiān)督檢驗中心的實驗數(shù)據(jù)，有近40%的燈具顯色指數(shù)超過90，近57%的燈具顯色指數(shù)低于80。

2.2.2 LED燈具光束角

光束角過大將導致燈具光通無法得到有效利用，會出現(xiàn)“見光不見遠”的現(xiàn)象，導致照射距離較遠位置垂直照度無法滿足標準要求的同時，考慮電視轉播需求時，體育照明燈具光束角需要嚴格控制。傳統(tǒng)金鹵燈光束角（寬光束燈具）也僅為34°～44°，見圖1、圖2。被檢測LED燈具，超過50%的燈具光束角大于45°，見圖3。

圖1 某品牌金鹵燈窄光束燈具配光

2.2.3 LED燈具頻閃

LED燈具、特別是大功率LED燈具其頻閃特性具有明顯優(yōu)勢，其中93%以上的被測燈具頻閃比低于6%，其中有86%以上的被測燈具頻閃比則可不超過1%。但是，如果LED燈具的驅動電源不合理，其頻閃問題可能會比傳統(tǒng)光源更加突出，達到40%以上。

從檢測數(shù)據(jù)來看，證實LED照明技術應用于體育照明的可行性。同時，確保產品質量符合工程需要將成為此次亞運場館照明工程建設管理的又一挑戰(zhàn)。

圖2 某品牌金鹵燈寬光束燈具配光

圖3 LED體育照明用燈具光束角分布

2.3 電視轉播技術和轉播需求的快速發(fā)展

體育賽事首先是為電視轉播而生的，電視轉播技術和轉播需求的發(fā)展和變化在為體育賽事的推廣起到非常重要作用的同時，也對體育場館照明工程建設提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

2.3.1 電視轉播技術飛速發(fā)展

伴隨著電子技術的快速發(fā)展，超高清電視轉播和超慢動作拍攝等新型的轉播技術逐步在體育賽事轉播中得到應用，從而給電視觀眾帶來了更佳的觀賽體驗的同時，也成為體育照明工程需要重點關注的重點命題：

1）超高清電視轉播是指采用超高清電視技術完成節(jié)目的現(xiàn)場拍攝、制作、傳輸與播出，根據(jù)國際電聯(lián)（ITU）發(fā)布的超高清技術標準分別定義了UHD－1（分辨率為 3840×2160）／UHD－2（分辨率為7680×4320），即人們通常所講的4K／8K。超高清電視具有更高分辨率、更高幀率（可達到120幀／s）、更大動態(tài)范圍（10位，甚至16位）等特點，從而可以給觀眾帶來更加豐富的視聽體驗。

2）“超慢動作”（SSM）拍攝是指正常拍攝速度（75幀／s）3倍以上的慢動作拍攝，拍攝速度通常可達300～600幀／s，甚至900幀／s。超慢動作拍攝能夠更好地展現(xiàn)競技體育更快、更高、更強的精彩瞬間，讓電視觀眾獲得超乎現(xiàn)場感受的觀賽體驗。

本次杭州亞運會明確所有場館采用高清電視轉播，部分場館也將嘗試采用4K超高清轉播等新型轉播技術。目前我國國家標準《LED體育照明應用技術要求（GB／T 38539—2020）》更是對滿足超高清、超慢動作拍攝需要的照明工程給出了明確的技術要求［2］。

2.3.2 轉播需求的發(fā)展

當前體育電視轉播呈現(xiàn)內容更加豐富，內容特征從純專業(yè)性轉變?yōu)榧嬗袏蕵沸院蛯I(yè)性，內容邊界從核心化到廣泛化的轉變。而這種轉變就對現(xiàn)場轉播拍攝提出了新的要求，體育賽事轉播的機位和轉播攝像機的類型也越來越多（圖4、圖5），從而可以從更多的角度和層次展現(xiàn)賽事的精彩瞬間，也滿足不同類型觀眾逐步呈現(xiàn)多元化、個性化的觀賽需求［3］。但是也將對體育場館照明工程的設計與實施提出了更高的要求。

2.4 智能照明技術的發(fā)展和應用

技術的發(fā)展，使得體育照明逐步走向網(wǎng)絡化、數(shù)字化、智能化，在確保體育照明質量的前提下，有效降低照明能耗，實現(xiàn)室外照明精細化管理［4］。

杭州市是“中國互聯(lián)網(wǎng)之都”和“創(chuàng)新型城市”，在智慧產業(yè)領域具有優(yōu)勢，如何利用智能技術賦能亞運，實現(xiàn)杭州生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、低碳環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目標，真正體現(xiàn)“中國特色、浙江風采、杭州韻味”，講好“中國故事”。

3 結 語

當今世界正處在技術飛速發(fā)展與巨大變革的第四次工業(yè)革命時代，社會經(jīng)濟的變革、科技水平的提高等因素更是推動賽事受眾對于轉播需求逐步呈現(xiàn)多元化、個性化，杭州亞運會的建設和管理將緊跟賽事功能照明與氛圍照明融合聯(lián)動等重點命題開展研究工作，具體將采取以下幾個方面的措施：

圖4 20世紀90年代足球比賽轉播機位示意圖

圖5 2013年英超足球比賽轉播機位示意圖

1）明確亞運場館照明要求 重點分析亞運會組織、運行實際進一步細化場館功能需求，根據(jù)杭州亞運會電視轉播計劃并結合場館賽后利用功能定位，明確各亞運場館的場地照明標準，并對場館照明所選擇的LED照明產品質量提出明確要求，從而為杭州亞運會場館照明設施的高質量建設提供標準支撐和細化的驗收依據(jù)。

2）加強亞運場館照明工程過程質量監(jiān)測 加強實施過程中的質量管控，通過研究制訂亞運場館過程質量監(jiān)測技術體系，開展亞運場館照明設計方案的技術審查，確定合理的技術參數(shù)，強化現(xiàn)場監(jiān)督，加強照明工程檢測。有效確保亞運場館照明工程的實施質量。

3）亞運場館照明工程實施后評估與總結 加強亞運場館照明實施建設經(jīng)驗的總結和分析，通過對亞運場館照明工程在賽事實施中的效果進行評估，總結杭州亞運實施過程中的經(jīng)驗，為我國大型賽事的籌備建設提供有益的總結，也將為推動我國照明技術在亞洲的行業(yè)影響力，發(fā)出中國聲音。