體育照明發(fā)展趨勢(shì)
——從2008年北京夏季奧運(yùn)會(huì)到2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)

姚夢(mèng)明

(昕諾飛(中國(guó))投資有限公司， 上海 200233)

引言

隨著生活水平的不斷提高、城市化進(jìn)程的深入和對(duì)健康生活的重視，體育已成為日常生活的一部分，成為“科學(xué)、健康、文明”生活方式的一部分。隨著電視轉(zhuǎn)播技術(shù)的不斷發(fā)展，奧運(yùn)會(huì)、世界杯足球賽、洲際運(yùn)動(dòng)會(huì)和其他各類(lèi)世界錦標(biāo)賽等重大國(guó)際體育賽事可以被同步轉(zhuǎn)播到世界各地，幾十億人次的電視觀眾可以通過(guò)電視直播實(shí)時(shí)觀賞到全球最頂級(jí)、最精彩的賽事，而體育照明可以幫助照亮群眾體育運(yùn)動(dòng)和競(jìng)技體育運(yùn)動(dòng)，可以為電視轉(zhuǎn)播提供最專(zhuān)業(yè)的體育轉(zhuǎn)播照明從而向全球的電視觀眾直播最佳的轉(zhuǎn)播畫(huà)面。

中國(guó)體育建筑和體育照明經(jīng)歷三十多年的發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。2008年北京奧運(yùn)會(huì)成為一屆創(chuàng)造奇跡、超越夢(mèng)想的盛會(huì)，各場(chǎng)館高質(zhì)量的專(zhuān)業(yè)體育照明設(shè)計(jì)和效果向世界展示了中國(guó)體育照明水平，可以代表世界最好水平。2008年北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館照明設(shè)計(jì)和建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步提升了中國(guó)體育照明的水平，同時(shí)也為后續(xù)的世界重大賽事的體育照明設(shè)計(jì)提供了全新的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)[1]。在此基礎(chǔ)上，世界體育照明設(shè)計(jì)隨著照明技術(shù)、轉(zhuǎn)播技術(shù)、場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)模式和體育經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新發(fā)展[2-16]。2022年北京冬奧會(huì)將再次展現(xiàn)全球最高質(zhì)量的體育照明設(shè)計(jì)和效果。

1 體育照明設(shè)計(jì)實(shí)踐與分析

2008北京夏季奧運(yùn)會(huì)后，中國(guó)和其他國(guó)家又舉辦了許多重大體育賽事，通過(guò)其體育照明的實(shí)踐，可以感受到每個(gè)體育照明設(shè)計(jì)的科學(xué)和巨大作用。

1)2008北京夏季奧運(yùn)會(huì)——國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)體育照明設(shè)計(jì)。國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)是2008 年北京第 29 屆夏季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的主體育場(chǎng)，奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)的開(kāi)閉幕式、田徑和足球比賽決賽的比賽場(chǎng)地，場(chǎng)內(nèi)座位91 000 個(gè)，其中臨時(shí)座席約11 000 個(gè)。共設(shè)計(jì)了606套MVF403/2 kW專(zhuān)業(yè)照明燈具，布置于內(nèi)外兩條馬道，安裝高度從36 m到48 m。照明設(shè)計(jì)中共考慮了93個(gè)攝像機(jī)的垂直照度，全部固定攝像機(jī)的最小垂直照度大于1 400 lx，移動(dòng)攝像機(jī)的最小垂直照度大于1 000 lx，水平照度、均勻度也全部滿(mǎn)足要求，同時(shí)全部區(qū)域的任一點(diǎn)四邊垂直照度之比的最小值均大于0.6 ，保證現(xiàn)場(chǎng)照明立體感的呈現(xiàn)，見(jiàn)圖1。國(guó)家體育場(chǎng)的體育照明設(shè)計(jì)創(chuàng)造性地第一次在國(guó)際大賽的體育照明中采用“雙路電源，互為備用照明”的設(shè)計(jì)，開(kāi)創(chuàng)了應(yīng)急轉(zhuǎn)播照明的全新設(shè)計(jì)。

圖1 國(guó)家體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)Fig.1 Sports lighting design of National Stadium

2)2010 廣州亞運(yùn)會(huì)——廣東省奧林匹克體育中心體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)。廣東省奧林匹克體育中心體育場(chǎng)是2010年廣州亞運(yùn)會(huì)的開(kāi)幕式和田徑、足球比賽場(chǎng)地，曾承辦中國(guó)第九屆全運(yùn)會(huì)的開(kāi)幕式和田徑、足球等比賽，采用了飄帶造型的獨(dú)特設(shè)計(jì)，擁有80 012個(gè)座位。照明在第九屆全運(yùn)會(huì)基礎(chǔ)上改造而成。照明設(shè)計(jì)采用了395套MVF403/2 kW和396套 MVF406/1.8 kW的專(zhuān)業(yè)照明燈具，安裝于內(nèi)外兩圈馬道上，內(nèi)環(huán)馬道高度從50 m到60 m，外環(huán)馬道高度從40 m到50 m。水平照度大于3 000 lx，主攝像機(jī)平均垂直照度大于2 400 lx，四邊平均垂直照度大于1 400 lx，如圖2所示。

圖2 廣東奧林匹克體育中心體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)Fig.2 Sports lighting design of Guangdong Olympic Stadium

3)2012 倫敦夏季奧運(yùn)會(huì)——倫敦體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)。倫敦體育場(chǎng)(“倫敦碗”)，2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式和田徑、足球比賽場(chǎng)地，采用536 套ArenaVision MVF 404/2 kW專(zhuān)業(yè)照明燈具，安裝高度為50 m，水平照度大于2 000 lx，固定攝像機(jī)最小垂直照度大于1 400 lx，移動(dòng)攝像機(jī)最小垂直照度大于1 000 lx，見(jiàn)圖3。由于配備了高強(qiáng)度氣體放電燈的電子鎮(zhèn)流器，“倫敦碗”第一次解決了對(duì)高速攝像機(jī)的照明頻閃，為高速和超高速攝像機(jī)的廣泛使用提供了技術(shù)支持。

圖3 倫敦體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)Fig.3 Sports lighting design of London Stadium

4)2014 巴西FIFA世界杯——Fortaleza Castelao球場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)。Fortaleza Castela足球場(chǎng)擁有69 000個(gè)座位，是2014年巴西世界杯十二座球場(chǎng)之一，設(shè)計(jì)采用了332 套 MVF 403/2 kW專(zhuān)業(yè)照明燈具，水平照度Eh= 3 700 lx，均勻度Emin/Emax= 0.72，Emin/Eave=0.83；主攝像機(jī)垂直照度Ecam=1 950～2 300 lx，均勻度Emin/Emax>0.60，Emin/Eave>0.70，見(jiàn)圖4，屬于無(wú)頻閃體育照明設(shè)計(jì)。

5)2016 里約夏季奧運(yùn)會(huì)——里約奧林匹克體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)。里約奧林匹克體育場(chǎng)是2016年里約奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)的田徑和足球比賽場(chǎng)地，擁有60 000個(gè)座位，設(shè)計(jì)采用了544 套 MVF 404/2 kW專(zhuān)業(yè)照明燈具，安裝高度從 33 m到43 m，水平照度大于 300 lx，對(duì)6個(gè)固定主攝像機(jī)平均垂直照度均大于 2 000 lx，由于采用無(wú)頻閃電子鎮(zhèn)流器，照明效果可以滿(mǎn)足600 fps的超高速攝像機(jī)的頻閃要求，見(jiàn)圖5。

圖5 里約奧林匹克體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)Fig.5 Sports lighting design of Rio Olympic Stadium

6)2018 俄羅斯FIFA世界杯——莫斯科Luzhniki 體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)。莫斯科Luzhniki 體育場(chǎng)是2018俄羅斯FIFA世界杯的開(kāi)幕式場(chǎng)地，也舉行了第一場(chǎng)、半決賽和決賽的比賽。曾是1980年莫斯科奧運(yùn)會(huì)的主會(huì)場(chǎng)，也是俄羅斯國(guó)家足球隊(duì)的主場(chǎng)，是莫斯科的歷史保護(hù)之一。體育場(chǎng)為2018年世界杯的舉行從2013年開(kāi)始改造，改造后座位78 011席。照明設(shè)計(jì)采用了348套 MVF404/2 kW 燈具，配備了無(wú)頻閃電子鎮(zhèn)流器，照明效果可以滿(mǎn)足300～900 fps的超高速攝像機(jī)的頻閃要求。安裝高度45.5 m，水平照度大于3 800 lx，9個(gè)固定攝像機(jī)的最小垂直照度均大于1 400 lx，四邊最小垂直照度大于1 000 lx，四邊垂直照度之比大于0.6，場(chǎng)地內(nèi)運(yùn)動(dòng)員最大眩光值GR小于40，見(jiàn)圖6。

圖6 莫斯科Luzhniki 體育場(chǎng)體育照明設(shè)計(jì)Fig.6 Sports lighting design of Moscow Luzhniki Stadium

7)2022北京冬季奧運(yùn)會(huì)——國(guó)家速滑館體育照明設(shè)計(jì)。國(guó)家速滑館是2022年北京冬奧會(huì)大道速度滑冰的比賽場(chǎng)館，賽后還可以舉辦冰球、冰壺等項(xiàng)目的比賽，是北京地區(qū)唯一一座新建的冰上競(jìng)賽場(chǎng)館。被譽(yù)為“冰絲帶”的國(guó)家速滑館設(shè)有12 000個(gè)座位，體育照明設(shè)計(jì)采用940套功率從450～900 W的全新LED照明燈具, 安裝高度為15～26 m， 設(shè)計(jì)水平照度大于2900 lx, 18個(gè)固定主攝像機(jī)最小垂直照度均大于1 600 lx, 四邊最小垂直照度大于1 200 lx。由于采用無(wú)頻閃的LED照明，場(chǎng)地照明的頻閃指數(shù)(Flicker Factor，F(xiàn)F) 僅為1%，完全可以滿(mǎn)足高達(dá)1 000 fps的超高速攝像機(jī)的轉(zhuǎn)播要求，同時(shí)高照度和高均勻度將保證比賽時(shí)4K/8K電視轉(zhuǎn)播信號(hào)的清晰度，見(jiàn)圖7。國(guó)家速滑館將于2021年建成。

圖7 國(guó)家速滑館體育照明設(shè)計(jì)Fig.7 Sports lighting design of National Speed Skating Oval

2 體育照明發(fā)展趨勢(shì)

從2008北京奧運(yùn)會(huì)到2022北京冬奧會(huì)期間的世界重大體育賽事的典型體育照明設(shè)計(jì)實(shí)踐和分析，可以看出體育照明設(shè)計(jì)水平在不斷提高發(fā)展。而在這些大賽中，體育照明除了為現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)員、裁判、觀眾、廣告商提供最佳的現(xiàn)場(chǎng)比賽和觀賽體現(xiàn)外，更要為眾多的攝像機(jī)提供最佳的轉(zhuǎn)播照明，專(zhuān)業(yè)體育照明和電視轉(zhuǎn)播已經(jīng)密不可分。

電視轉(zhuǎn)播設(shè)備(攝像機(jī))和轉(zhuǎn)播信號(hào)的不斷革新和提升，要求體育照明不但從產(chǎn)品技術(shù)，而且從照明設(shè)計(jì)隨之創(chuàng)新變化，同時(shí)照明還必須滿(mǎn)足場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)的新模式和體育經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

2.1 照明專(zhuān)業(yè)化

1948年倫敦奧運(yùn)會(huì)時(shí)英國(guó)廣播公司(BBC) 第一次給倫敦地區(qū)提供現(xiàn)場(chǎng)電視直播的比賽情況，1956年墨爾本奧運(yùn)會(huì)第一次賣(mài)出奧運(yùn)轉(zhuǎn)播權(quán)，而2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)已經(jīng)有38億人通過(guò)電視觀看奧運(yùn)比賽，2008年北京奧運(yùn)會(huì)的電視轉(zhuǎn)播時(shí)間突破 61 000 h，并第一次出現(xiàn)高清電視轉(zhuǎn)播；2014年巴西世界杯4K試轉(zhuǎn)播成功；2016年里約奧運(yùn)會(huì)的電視轉(zhuǎn)播時(shí)間突破 120 000 h，覆蓋 200 多個(gè)國(guó)家，全部為HD轉(zhuǎn)播信號(hào)；2018年平昌冬奧開(kāi)始4K轉(zhuǎn)播，2020東京奧運(yùn)將全部采用4K信號(hào)直播。目前國(guó)際奧委會(huì)收入的47%來(lái)自?shī)W運(yùn)電視轉(zhuǎn)播權(quán)。而電視轉(zhuǎn)播用攝像機(jī)每3～6個(gè)月就會(huì)有新的發(fā)展，轉(zhuǎn)播效果要求更直觀、更展現(xiàn)細(xì)節(jié)，比賽場(chǎng)地內(nèi)各種攝像機(jī)無(wú)處不在，4K/8K信號(hào)逐漸開(kāi)始成為信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，而高速攝像機(jī)(SSM)/超高速攝像機(jī)(HSSM，300～900 fps)正成為電視轉(zhuǎn)播設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。這些轉(zhuǎn)播設(shè)備和信號(hào)的發(fā)展，以及重大賽事電視轉(zhuǎn)播權(quán)的巨大利益，都要求專(zhuān)業(yè)體育照明的發(fā)展變化。而從表1中的2008年北京奧運(yùn)會(huì)到2022年北京冬奧會(huì)之間的世界重大賽事的體育照明標(biāo)準(zhǔn)，也可以分析總結(jié)出以下的變化。

表1 2008—2022年世界重大體育賽事專(zhuān)業(yè)體育照明要求[3-17]

1)照度、均勻度和梯度的變化。應(yīng)對(duì) 4K 轉(zhuǎn)播信號(hào)的制作，要求更充足、更一致性、更均勻的場(chǎng)地照明。場(chǎng)地照明對(duì)攝像機(jī)的最小垂直照度要求提高，尤其對(duì)SSM 和4K/8K 轉(zhuǎn)播時(shí)，Ev min≥ 1 400 lx / 1 000 lx (固定 / 四邊) 提高到Ev min≥ 1 600 lx / 1200 lx (固定 / 四邊)；照度均勻度提高，水平照度均勻度 從0.6/0.8提高到 0.7/0.8，固定攝像機(jī)垂直照度均勻度 從0.5/0.7提高到 0.6/0.7(場(chǎng)地?cái)z像機(jī))和 0.7/0.8(HD/ 4K)。

而照度梯度的要求也被更加重視，出現(xiàn)了CIE 規(guī)定的梯度UG，通常為10%～20%；FIFA規(guī)定的梯度UG，通常為1.5～2.0；以及UEFA規(guī)定的梯度MAUR，通常要求大于0.6。盡管數(shù)值要求不同，但各梯度根據(jù)其定義就是希望提高場(chǎng)地照明的整體均勻度和相鄰照明點(diǎn)間的一致性，以盡可能地提高轉(zhuǎn)播畫(huà)面質(zhì)量。

2)新的光源顯色指數(shù)的要求。由于LED照明應(yīng)用的增多，以及電視轉(zhuǎn)播時(shí)對(duì)光源一致性的要求，照明光源在國(guó)際重大賽事的要求除了色溫Tc=5 600 K，還要求CRIRa≥ 90或者Ra≥85,R9≥45(對(duì)LED照明)或者 TLCIQa≥85，以滿(mǎn)足電視轉(zhuǎn)播時(shí)最佳的顏色還原。

3)無(wú)頻閃的照明(FKF)。攝像機(jī)的技術(shù)發(fā)展迅速，通常75 fps的攝像機(jī)就可以用作一般的電視轉(zhuǎn)播的高速攝像機(jī)，提供慢動(dòng)作回放的畫(huà)面。但隨著轉(zhuǎn)播技術(shù)的不斷發(fā)展，300 fps、600 fps、900 fps甚至大于1 000 fps的超高速攝像機(jī)不斷出現(xiàn)在體育賽事現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播，以捕捉更細(xì)節(jié)的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面。高速攝像機(jī)拍攝時(shí)由于每一幀的時(shí)間非常短暫，一般的體育照明由于交流供電或供電頻率或直流紋波的原因，現(xiàn)場(chǎng)的照明為這樣的每一幀提供的曝光量就不會(huì)一致，造成了在正?；胤艜r(shí)每一幀間的亮度不一樣，形成畫(huà)面的頻閃，見(jiàn)圖8，這是在高速/超高速攝像轉(zhuǎn)播過(guò)程中必需解決的問(wèn)題。2008年北京奧運(yùn)會(huì)時(shí)，在水立方使用的高速攝像機(jī)的回放出現(xiàn)了不同程度的頻閃，2010年廣州亞運(yùn)會(huì)和2011年上海FINA游泳世界錦標(biāo)賽上使用高速攝像機(jī)做電視轉(zhuǎn)播時(shí)出現(xiàn)了同樣的頻閃現(xiàn)象。所以體育照明亟需解決這樣的頻閃問(wèn)題。

圖8 150 Hz(P)下慢動(dòng)作攝像機(jī)的圖像Fig.8 Image of slow motion camera at 150 Hz(P)

2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)時(shí)，首次通過(guò)全新設(shè)計(jì)的無(wú)頻閃電子鎮(zhèn)流器和電子觸發(fā)器，配合傳統(tǒng)的高強(qiáng)度氣體放電燈，當(dāng)全部采用這類(lèi)無(wú)頻閃的高強(qiáng)度氣體放電燈時(shí)，頻閃指數(shù)FF小于3%，很好地解決了頻閃的問(wèn)題。在倫敦體育場(chǎng)、游泳中心和自行車(chē)館，使用效果良好，幫助超高速攝像機(jī)無(wú)頻閃地完成細(xì)節(jié)的捕捉。此后2014年的巴西FIFA世界杯、18年的俄羅斯FIFA 世界杯以及2016年里約奧運(yùn)會(huì)均采用這樣的方法很好地解決了高速攝像機(jī)的頻閃。但在2014年的索契冬奧，由于沒(méi)有采用這類(lèi)方法，頻閃問(wèn)題沒(méi)有很好解決。從2020東京奧運(yùn)開(kāi)始，LED體育照明被廣泛使用，2022年北京冬奧已全部采用LED體育照明，通過(guò)合適的LED 驅(qū)動(dòng)電源的選擇，可以達(dá)到FF小于1%。目前2020東京奧運(yùn)和2022北京冬奧要求FF小于2%(小于1 000 fps)和小于6%(小于600 fps)，UEFA要求Elite A的比賽FF小于5%。目前的無(wú)頻閃照明燈具解決方法可見(jiàn)圖9。

圖9 無(wú)頻閃燈具(HID, LED)Fig.9 Lamp(HID, LED) without stroboscopic

2.2 設(shè)備智能化

目前照明正從傳統(tǒng)照明技術(shù)向LED照明技術(shù)快速轉(zhuǎn)化，在體育建筑中LED體育照明也不斷被接受和應(yīng)用，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和思維的出現(xiàn)則進(jìn)一步讓體育照明變得越來(lái)越聰明、智能互聯(lián)，可以預(yù)見(jiàn)到體育照明將從照明設(shè)備本身和照明控制方面更加智能化。

1)照明設(shè)備智能化，LED體育照明的廣泛使用。LED體育照明替代傳統(tǒng)HID光源已經(jīng)成為潮流，越來(lái)越多的體育組織、賽事轉(zhuǎn)播機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)院和場(chǎng)館業(yè)主開(kāi)始接受并要求使用LED體育照明。根據(jù)國(guó)際重大賽事電視轉(zhuǎn)播體育照明的要求，通常采用Ra=90、Tc=5 600 K的1 kW、2 kW的傳統(tǒng)HID燈具，因此只有單燈光通量可以達(dá)到80 000～150 000 lm的LED照明燈具才能被廣泛替代原有的HID燈具，從照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，這樣的LED照明產(chǎn)品正不斷被研發(fā)出來(lái)，并快速進(jìn)入體育照明市場(chǎng)。

傳統(tǒng)1 kW/2 kW HID專(zhuān)業(yè)體育照明燈具的效能在 75 lm/W左右，而LED體育照明產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，目前可以替代1 kW/2 kW HID燈具的比較優(yōu)秀的LED 燈具效能已經(jīng)大于90 lm/W，所以從產(chǎn)品端已經(jīng)開(kāi)始有節(jié)能空間，同時(shí)由于LED燈具更好的光束可控性，使用時(shí)光線(xiàn)的利用率會(huì)大于傳統(tǒng)HID燈具，因此綜合節(jié)能空間會(huì)加大。

而由于LED直流驅(qū)動(dòng)、瞬時(shí)點(diǎn)亮的特點(diǎn)，使LED體育照明燈具可以非常方便地實(shí)現(xiàn)智能連續(xù)調(diào)光，并且可以通過(guò)DMX512或DALI協(xié)議，給每個(gè)燈具以不同的地址，讓馬道上的LED燈具變得“聰明”，方便調(diào)試、使用和管理。

目前歐洲五大足球聯(lián)賽的比賽場(chǎng)地均已開(kāi)始使用LED體育照明。圖10為意大利尤文圖斯安聯(lián)球場(chǎng)的LED體育照明，采用384套1400 W的LED體育照明燈具，Ra為90以上，Tc=5 700 K，頻閃指數(shù)FF小于2%，照明總能耗比原HID照明系統(tǒng)減少25%以上。照明水平照度=2700 lx，對(duì)固定主攝像機(jī)垂直照度大于2 000 lx, 四邊垂直照度大于1 400 lx,最大眩光GR=42, 四邊垂直照度均勻度大于0.6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足UEFA Elite A的標(biāo)準(zhǔn)。

圖10意大利尤文圖斯安聯(lián)球場(chǎng)LED體育照明設(shè)計(jì)Fig.10 LED sports lighting design of Italian Juventus Allianz Stadium

2)照明控制和管理智能化，網(wǎng)絡(luò)化照明控制的使用。傳統(tǒng)體育照明控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)不確定性會(huì)大大增加調(diào)試的工作量，而且控制系統(tǒng)的不可靠點(diǎn)很多，而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在體育照明領(lǐng)域的深入應(yīng)用和普及，體育照明控制和管理系統(tǒng)將會(huì)更加智能化、數(shù)字化，也將方便系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，可靠性也會(huì)大大增加。如可以采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形式控制LED體育照明燈具，從地面或體育場(chǎng)內(nèi)的燈光控制室到馬道安裝的燈具之間的控制連接線(xiàn)將不再是一燈一回路或三燈一回路的供電電纜和控制線(xiàn)纜，其間的全部控制線(xiàn)纜將變成幾根網(wǎng)線(xiàn)或光纖。在控制室內(nèi)的場(chǎng)地照明控制信號(hào)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)用一根(或幾根)CAT5/6的網(wǎng)線(xiàn)或光纖傳輸至安裝于馬道上的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，并連接TCP/IP_DMX512協(xié)議轉(zhuǎn)換器，再將DMX512 RDM 控制信號(hào)連接至馬道上的每一盞燈具，這樣在減少馬道與控制室間的控制線(xiàn)纜的同時(shí)，增強(qiáng)了智能控制可靠性，還可以為燈具編碼地址，提供控制信號(hào)和運(yùn)行反饋信號(hào)，這樣在控制室內(nèi)就可以遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)體育照明不同照明模式的場(chǎng)景切換和設(shè)備運(yùn)營(yíng)的管理，還可以通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在智能移動(dòng)終端(手機(jī)、PAD等)上進(jìn)行智能照明控制和管理，實(shí)現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)智能控制和照明資產(chǎn)管理。典型的網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)見(jiàn)圖11。

圖11 LED體育照明智能控制系統(tǒng)架構(gòu)Fig.11 Intelligent control system of LED sports lighting

2.3 場(chǎng)景娛樂(lè)化

如果LED 體育照明只帶來(lái)和傳統(tǒng)照明一樣的效果, 那是不科學(xué)和低效的。因此首先可以利用LED體育照明燈具可調(diào)光的特點(diǎn)，增加多種比賽照明場(chǎng)景；其次可以利用LED體育照明燈具一燈一地址和瞬時(shí)燃點(diǎn)的特點(diǎn)，將LED照明燈具作為場(chǎng)館內(nèi)舞臺(tái)照明效果的一部分，通過(guò)DMX512控制信號(hào)，快速依次或隨機(jī)閃亮LED白光照明燈具，在比賽開(kāi)始前暖場(chǎng)、中場(chǎng)休息和需要烘托氣氛時(shí)，發(fā)揮燈光秀的效果。

體育場(chǎng)館還可以結(jié)合其他照明方式，如舞臺(tái)照明、頂棚景觀照明和現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)的配合，創(chuàng)造沉浸式賽事體驗(yàn)，吸引現(xiàn)場(chǎng)觀眾更早進(jìn)入賽場(chǎng)，以增加現(xiàn)場(chǎng)的商業(yè)活動(dòng)收入，也可以吸引電視觀眾買(mǎi)票進(jìn)入比賽現(xiàn)場(chǎng)以體驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)燈光表演和精彩比賽。

未來(lái)的體育場(chǎng)館還可以將場(chǎng)地專(zhuān)業(yè)比賽照明、舞臺(tái)娛樂(lè)照明、LED大屏顯示、建筑屋頂及外墻照明，甚至VIP包廂、球員休息室、大廳酒廊和草皮補(bǔ)光照明，全部通過(guò)智能互聯(lián)系統(tǒng)連接一起工作，為球員、觀眾提供完全沉浸式的照明體驗(yàn)，為場(chǎng)館的可持續(xù)運(yùn)營(yíng)提供照明環(huán)境和商業(yè)模式幫助。圖12為德國(guó)慕尼黑安聯(lián)球場(chǎng)沉浸式照明系統(tǒng)的組成。

圖12 慕尼黑安聯(lián)球場(chǎng)智能照明控制系統(tǒng)的組成Fig.12 Composition of intelligent lighting control system at Allianz Stadium in Munich

3 體育照明研究新方向

1)半柱面照度標(biāo)準(zhǔn)在體育照明中的應(yīng)用。目前所有的照明標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)論水平照度還是垂直照度均采用平面照度，然而在體育照明中, 由于運(yùn)動(dòng)員臉部和身體的立體性，導(dǎo)致對(duì)攝像機(jī)的不會(huì)是一個(gè)平面，因此場(chǎng)地內(nèi)某一點(diǎn)對(duì)攝像機(jī)的半柱面照度更能反映運(yùn)動(dòng)員所身處的實(shí)際照明效果。半柱面照度是指在空間一點(diǎn)上一個(gè)小圓柱體半個(gè)側(cè)面上的平均垂直照度，因此理論上半柱面照度更能體現(xiàn)實(shí)際的照明立體感。盡管許多照明軟件已經(jīng)可以計(jì)算半柱面照度值，但目前在全球范圍內(nèi)的體育照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中仍沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。

2)體育照明眩光測(cè)試設(shè)備的研發(fā)。體育照明中的眩光直接影響著現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員、裁判的視覺(jué)效果，影響其運(yùn)動(dòng)成績(jī)的發(fā)揮，也會(huì)影響攝像機(jī)的轉(zhuǎn)播畫(huà)面效果，所以在照明設(shè)計(jì)中需要通過(guò)多種因素的綜合考慮和平衡以盡量減小對(duì)運(yùn)動(dòng)員和攝像機(jī)的眩光。但如何方便測(cè)量眩光一直是檢驗(yàn)照明設(shè)計(jì)效果的一大難題，目前國(guó)內(nèi)的權(quán)威機(jī)構(gòu)可以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)眩光，但設(shè)備和過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，如果可以研發(fā)出快速方便測(cè)試的眩光測(cè)試設(shè)備，將極大地幫助體育照明設(shè)計(jì)效果的提升。

3)LED 體育照明燈具的小型化。與傳統(tǒng)雙端HID光源的燈具比較，由于芯片功率的限制以及LED 散熱的要求，目前專(zhuān)業(yè)LED體育照明燈具的外形體積均較大，重量很重，嚴(yán)重影響其在替換市場(chǎng)的應(yīng)用。需要盡快減小燈具體積，減輕重量。

4) LED體育照明燈具效能的提高。目前大功率專(zhuān)業(yè)LED體育照明燈具的效能剛剛突破90 lm/W，與傳統(tǒng)HID燈具比較，節(jié)能比例有限，而與目前其他行業(yè)的LED燈具效能相比較，效能差距更大大，因此近幾年節(jié)能效果的局限性已經(jīng)限制了專(zhuān)業(yè)LED體育照明燈具的普及應(yīng)用。所以需要通過(guò)科技研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品效能，同時(shí)更要注意此類(lèi)大功率LED燈具在不同環(huán)境溫度下工作時(shí)發(fā)光光通量的穩(wěn)定，尤其保證高溫環(huán)境下的穩(wěn)定光輸出。

4 結(jié)語(yǔ)

照明專(zhuān)業(yè)化、設(shè)備智能化、場(chǎng)景娛樂(lè)化將是全球?qū)I(yè)體育照明發(fā)展的方向。體育照明將大大超越傳統(tǒng)意義上的燈光，體育照明可以為運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造最佳成績(jī)提供最好的照明環(huán)境，還可以為全球最高質(zhì)量的電視轉(zhuǎn)播提供最專(zhuān)業(yè)、一致的轉(zhuǎn)播照明效果，更可以通過(guò)更智能化的設(shè)備、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，整合其他體育場(chǎng)館設(shè)施，實(shí)現(xiàn)沉浸式的場(chǎng)景娛樂(lè)化，幫助場(chǎng)館更高效的運(yùn)營(yíng)，以推動(dòng)體育場(chǎng)館的高效運(yùn)營(yíng)和可持續(xù)發(fā)展。