【鸟巢】姚梦明谈国家体育场体育照明设计(Part2)

　　【鸟巢】姚梦明谈国家体育场体育照明设计(Part3)

　　北京奥运会是奥运史上第一次全部采用高清信号转播的运动会，要求各比赛场馆提供最专业的比赛和转播照明，国家体育场( 鸟巢) 工程作为国家标志性建筑，2008年北京奥运会主体育场，其体育照明更应体现世界最高水平。本文重点介绍了国家体育场奥运会高清电视转播的照明要求和详细的体育照明设计方案。

　　1 概述

　　国家体育场( 鸟巢) 位于北京奥林匹克公园中心区南部，北京城市中轴线北端的东侧，为2008年第29 届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积21公顷，建筑面积258，000m2。场内观众坐席约为91， 000 个，其中临时坐席约11，000个。北京奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛在这里举行。奥运会后，可承担特殊重大体育比赛( 如世界田径锦标赛、世界杯足球赛等)、各类常规体育赛事以及非体育竞赛项目( 如文艺演出、团体活动等) ，并将为北京市市民提供广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所。

　　国家体育场将成为全国标志性的体育建筑和城市建设的新亮点，并成为奥林匹克运动留给城市的宝贵文化遗产。

　　2 国家体育场体育照明要求

　　为使运动员发挥最佳的竞技水平，使全世界观众能真实、清晰地了解赛场的动态，融入最大的观赛热情，优秀的体育场馆必不可少;而优秀的体育场馆又需要最高质量的专业体育照明。良好的体育场馆照明能为现场的运动员、裁判、观众及全球数十亿电视观众带来最佳的现场效果和电视转播画面。照明在奥运场馆中的作用已越来越重要。

　　由于比赛项目的多样性及赛事的重要性，国家体育场的照明设计的要求极为严格。要充分考虑运动员、裁判员/官员、现场观众、电视观众( 摄像机) 、媒体读者(照相机) 等多方面人士的视觉需求，为各方面人士提供最佳照明。除提供充足、均匀的水平照度和垂直照度外，还应充分考虑更多摄像机要求及更严格的眩光控制。

　　为达到最佳的转播效果，BOB ( 北京奥运转播委员会)对国家体育场提出了历届奥运中最严格的照明要求，超过了各体育单项组织、CIE、其他相关照明机构的照明标准，也比2004 雅典奥运会主场地的照明标准更具体、更严格。

(本文摘自《照明工程学报》，作者姚梦明)

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　　2. 1 照明照度水平要求更高

　　作为全球赛事水平最高的奥运会主场的国家体育场，为满足赛事转播的需要，全场共布置了一百多台高清摄像机和高清超高速彩色摄像机作为转播设备，从大型的覆盖全场的主摄像机到各个区域的固定或移动摄像机，从慢动作回放摄像机到轨道或自动摄像机，从全景(气氛) 摄像机到局部特定位置的特殊摄像机( 如犯规摄像机、球门摄像机等)，从起点摄像机、终点摄像机或实时摄影摄像机到颁奖典礼摄像机等等，对如此众多的摄像机，照明均必须满足BOB的要求，以提供最佳照明效果保证最全面的电视转播画面、以及不同摄像机间转播画面的平稳切换。

　　国家体育场的奥运照明要求中，奥运比赛转播时对任一固定摄像机的最小垂直照度要求为Ev min> 1400lx，要求对移动摄像机或垂直于场地四边的最小垂直照度大于1000lx; 而此前各体育单项组织及CIE的照明标准中要求在彩色电视转播时对主摄像机的平均垂直照度Ev ave > 1400 lx或2000lx，对其他摄像机及垂直于场地四边的垂直照度则无特别要求。这充分体现了高清转播的要求及奥运比赛时对全场每一个地方、每一时刻的关注。

　　2. 2 照明照度均匀度要求提高

　　国家体育场奥运比赛电视转播时，水平照度均匀度要求:

　　最小与最大之比Eh min /Eh max > 0. 6 ( 最好0. 7)

　　最小与平均之比Eh min /Eh ave > 0. 8

　　奥运比赛电视转播时，对固定摄像机的垂直照度均匀度要求:

　　最小与最大之比Ev min /Ev max > 0. 6 ( 最好0. 7，特殊区域: 0. 7 /0. 9)

　　最小与平均之比Ev min /Ev ave > 0. 7 ( 最好0. 8，特殊区域: 0. 8 /0. 9)

　　奥运比赛电视转播时，对移动摄像机或四边方向垂直照度均匀度要求:

　　最小与最大之比Ev min /Ev max > 0. 4

　　最小与平均之比Ev min /Ev ave > 0. 6

　　这些均匀度的指标比之前的体育照明标准要求更高，更严格，尤其对主摄像机，同时对新增加的四边垂直照度的要求也更清晰。

　　2. 3 照明照度梯度的要求

　　国家体育场奥运比赛的照明除了满足全场照度中最小、最大与平均的要求外，更明确提出照度梯度的数值指标，要求场地内任一点四周的照度与此点的照度的最大梯度不得超过20%( 4m 间隔) 和10% ( 2m 间隔) ，以满足场地小范围内的照度均匀，最大化地提高转播质量。

　　2. 4 照明照度比要求提高国家体育场奥运比赛电视转播时，平均水平照度与平均主摄像机方向垂直照度之比应在0. 75 ～1. 5 之间( 最好为1∶ 1)，以满足场地整体的立体感及场地照明的舒适度。比赛场地内任何一点上的与场地四边垂直的四个垂直照度中的最小值与最大值之比应不小于0.

　　6，以满足场地内任一点上的各方向的垂直照度，从而增强照明的立体感，满足各个方向的摄像机的照明要求，从各个方向捕捉运动比赛的精彩。

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　　2. 5 对奥运比赛场地照明光源的要求

　　高清摄像机可以根据现场照明场景的色温调节白平衡，以再现与日光色照明下一致的白色，但是这种调节是非常困难和繁琐的，且不同摄像机、不同摄像师之间的调节无法保持一致，同时不同光源间的色偏差也会使这种调节更加困难。另外，即使相同色温的光源由于其光谱的不同其显色指数也会不同，同样日光色但CRI仅为70的光源也许会将红色和粉红色显示成类似失去光泽的棕灰色，这会使摄像机转播的画面中运动员的肤色失去健康的色泽，如果在比赛现场人的眼睛可以根据经验作适当的补偿，但摄像机的镜头无法作出类似的补偿。因此BOB要求光源的额定色温Tc =5600K，光源色温偏差不超过IEC 的容差范围，显色指数( CRIRa8)≥90。且要求光源为同一制造商、同一批次的产品，以最大限度地减小由于照明光源的色差或色漂移的不一致造成的对现场照明效果和电视转播画面质量的影响。

　　2. 6 观众席照明

　　为保证现场观众的气氛及电视转播画面的整体效果，要求前15 排观众席对主摄像机的平均照度不低于比赛场地平均垂直照度Ev-ave的10%，且不高于此平均照度的25%，15 排以后的观众席照度应按统一比率降低。

　　2. 7 照明对眩光限制的要求

　　为进一步提高场地照明舒适度、提高转播质量，国家体育场要求奥运比赛时照明对所有固定摄像机的眩光指数GR 均不得超过40，对场地内观察者的眩光指数GR不得超过50。灯具不得直接投射向固定摄像机，各个不同运动要求有不同的灯具最大投射仰角，以降低眩光。BOB 要求灯具的最大投射角不超过68°。除控制直接眩光外，还需要控制由于场地材料反射引起的反射眩光，尤其对主摄像机更要控制其摄像范围内的反射亮点，提高转播画面的质量。

　　3 国家体育场奥运体育照明的区域变化

　　由于赛事水平的提高及竞争的激烈，比赛时经常会发现比赛不仅仅在场地的划线范围内进行，因此国家体育场照明要求的范围更大，田径比赛区域FOP要求为场地划线区域外加1 米的范围，田径比赛中100 米直道的照明范围为从起点前10 米到终点线后30 米; 110米栏直道的照明范围为从起点前5米到终点线后30 米。

　　为使比赛时的最精彩部分可以被全面地记录、观看，BOB 在国家体育场比赛项目的FOP 中又提出了特殊照明区域( 转播回放区域) 的概念，如径赛的100米直道的从起点前10 米到终点线后30 米的特殊区域; 110 米栏直道的从起点前5 米到终点线后30 米特殊区域; 100 米起跑区、110米栏起跑区、200 米起跑区、400 米/4 X100 米起跑区、800 米起跑区; 终点线; 障碍赛水池等，田赛的跳高/撑杆跳的助跑区、过杆区、垫子着落区;跳远/三级跳远的助跑区、沙坑着落区; 标枪的助跑区; 铁饼、链球、铅球的投掷区; 各起跳板/投掷线( 犯规线)等，这些区域的最小照度要求不变，但对照度均匀度及照度梯度的要求比全场更高。且有时此区域内对相关摄像机的最小垂直照度要求大于全场的主摄像机的平均垂直照度。

　　除比赛区域外，国家体育场的照明应为马拉松通道、室外训练场、室内训练场、混合区、新闻发布厅、颁奖台、升旗区、万国旗和室外综合区等提供符合BOB要求的照明设计，以保证奥运比赛的顺利进行。

　　4 国家体育场体育照明转播摄像机考虑

　　由于国家体育场在奥运会期间需要举办足球决赛和全部的田径比赛，为向全世界转播精彩比赛，BOB 设置了100多台摄像机用于高清转播，因此在照明设计时，为满足全场所有摄像机的照明要求，首先需要了解全部转播摄像机的位置，同时还需要了解这些摄像机的功能及其转播覆盖的区域，以充分满足不同摄像机的照明要求。

　　国家体育场的体育照明设计方案中共考虑了93个摄像机( 足球: 15 个，田径: 74 个，全场: 4个) 及移动摄像机( 四边垂直照度)的照明需求，满足不同比赛项目的要求。对同一区域有多个摄像机进行摄影跟踪，尤其是对100 米，110米栏等重大比赛项目的跑道、起点、终点线处进行多机摄影跟踪，从各个方向转播比赛的精彩画面。

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　　图1 列出了足球比赛的主要摄像机位置

　　图2 列出了足球比赛主要摄像机的转播覆盖范围

　　图3 列出了田径比赛中径赛项目的摄像机位置

　　图4 列出了田径比赛径赛项目的部分主要摄像机的转播覆盖范围

　　图5 列出了田径比赛中部分田赛项目的摄像机位置

(本文摘自《照明工程学报》，作者姚梦明)

　　【鸟巢】姚梦明谈国家体育场体育照明设计(Part2)