跳臺滑雪照明設計和工程實施

朱 悅

(昕諾飛(中國)投資有限公司，北京 100026)

引言

高等級體育項目照明需要考慮運動特性和場地要素，并影響燈具的安裝位置和數量，進而影響到場館的建筑、結構和景觀效果。本文基于系統化的前提來進行說明，包括了照明設計簡述和工程實施說明(包括燈具、燈桿、控制系統、供電等)，希望能對同類型場地的設計、建設提供一定的幫助和借鑒。

1 比賽場地形式和運動特點

跳臺滑雪起源于挪威，并在1924年列為冬奧會項目。跳臺滑雪的比賽區域為標準形式設施，在1976年，國際滑雪聯合會將標準坡度(NH)和大坡度(LH)跳臺由K70和K90調整為K90和K120，并沿用至今。跳臺滑雪場地包括了比賽和比賽相關區域、暖房、裁判塔、教練臺、觀眾席等區域，其中比賽區域由助滑道、著陸坡、停止區構成，比賽相關區域還包括助滑道之前的準備區和停止區之后的離場區、采訪區等(圖1)。

跳臺滑雪通過助滑道獲得初始速度，騰空后在空中長距離飛行并最終落地，根據從臺端到著陸區域的飛行距離和空中姿態評分。跳臺滑雪技術專業性強、速度快，在助滑道的末端可以達到110 km/h的速度，極具觀賞性。

2 高等級體育轉播照明的需求

轉播照明的要素主要與攝像機的位置和需求、運動的速度、拍攝距離等因素有關，轉播照明的考慮元素分為通用因素和特性因素。

在相關區域和空間，應該按照攝像機的實際位置和方向計算垂直照度，并考慮飛行時的典型計算網格[1]。

2.1 轉播照明的通用因素

(1)CIE 169技術報告，根據攝像機距離，需要分級處理；距離越遠，照度要求越高。

(2)CIE 83技術報告，根據運動速度不同，需要分級處理；速度越快，照度要求越高。

(3)轉播清晰度要求越高，對照度要求越高。

(4)慢動作攝像機回放速度越慢，對照度要求越高。

2.2 跳臺滑雪對照明產生重大影響的特性因素

(1)具有較大坡度的比賽場地。

圖2 跳臺滑雪的場地示意和基礎照明形式[2]Fig.2 Ski Jumping field and lighting implementation

雪地照明設計的平面與水平面的夾角是一個變化的曲面，且坡度較大，這導致兩個問題，一是雪面的照度，二是眩光評價的參考背景平面(圖2)。

首先，涉及到攝像效果的背景，雪面照明需要有較好的照度均勻度，而對于高清轉播要求的照度，應該理解為雪面照度而非純粹的水平照度。

其次，由于運動員在下落過程中，視線是助滑道和雪道，而作為GR評價的最大因素之一的環境面反射比、背景環境面，也是設定的雪面，而非某個水平面。

(2)空中姿態也是照明服務的重要環節。

跳臺滑雪的重要特性之一就是具有相當長路徑是在空中的，這個高度可能會在助滑道方向軌跡左右一定范圍內(由于運動員原因和風的問題，大概率不會是完全沿著助滑道的投影方向)，高度在雪面以上0～5 m范圍(包含運動員身高的高點位置)，這需要在照明驗證中，考慮多個高度可能性的垂直照度。

(3)高速度對照明指標要求很高。

跳臺滑雪項目根據CIE 83技術報告要求，屬于B類運動，速度較快，而對于攝像機距離，位于緩沖區的攝像機的攝像距離普遍會超出100 m，為了防止攝像機跟拍運動員高速飛行過程中的照明出現過度的明暗交替，針對每個攝像機，都需要有較高的均勻度[3]。

3 照明設計的數據標準

由于大型比賽賽時照明除了比賽區域(FOP)之外，還包括眾多的外圍輔助區域，本文將僅對比賽區域(FOP)照明進行描述，如表1所示。

為了保證場地用途的多樣化，控制系統具備可開放的端口[4]。

4 照明項目使用的設備和實現方式

跳臺滑雪照明設備由兩部分構成：

1)助滑道使用的兩側連續的帶狀照明燈具，安裝在助滑道結構的側壁上，提供為運動員的助滑道照明和為攝像機的運動員垂直照度。由于垂直照度需要滿足多個機位的接力式的連續拍攝需求，垂直照度需要不僅僅是垂直于運動員的行進方向，而是需要來自多個方向，而燈具僅能連續線性安裝，因此所有照明照度和均勻度的數據來自于合理燈具配光的支持。

2)起跳區、著陸坡、結束區照明的燈桿投光燈燈具。使用多個燈桿，連續完成區域的照明，本項目使用15燈桿設計，用密集的燈桿布置滿足高質量的照明要求，當然如果照明等級較低時，燈桿數量應該可以適量減少。由于跳臺滑雪場地基于山坡建造，燈桿的位置均設置在山體，受到山體結構和植被的影響，大部分燈桿位置不會在理想位置，這會導致一些問題，比如垂直照度均勻度、燈桿陰影、建筑物的陰影(如裁判塔)問題，需要在設計中進行逐項解決(圖3)。照明燈具的投射方向盡量避免了對運動員、裁判員造成的眩光，且在設計中考慮逸散光控制，保證與場地與環境照明比率大于5∶1[2]。

表1 照明設計標準和燈具技術要求

圖3 跳臺滑雪的燈桿的布置位置Fig.3 Lighting poles location of Ski Jumping

本項目的投光燈具全部使用智能照明系統，可以通過調光方式完成賽時模式、賽后訓練和賽后商業使用間快速準確地進行模式切換。照明燈具在模式調整后的關鍵參數依然滿足使用需求，尤其是頻閃指標依然會非常優秀。燈桿之間使用光纖連接到控制室，用極為簡易的操作即可完成轉換，由于系統具備可開放的特性，在賽后通過擴展可非常簡單的和演出燈光系統聯動，實現商業使用用途，為場館未來提供多用途可能。

5 場地照明

場地照明對賽事和轉播至關重要，因此所有的場地照明燈具分為A、B兩個回路供電，每個系統各帶大約50%照明負荷(是指保證50%場地照明照度所涉及的燈具)。從供電系統上A、B兩個系統也是分開的。一旦出現供電故障，需要保證50%場地照明不受影響，包括水平、垂直照度和均勻度等[5]。

6 項目實施

本項目實施中，難度較大的是燈桿的定位、基礎安裝和燈桿吊裝。

由于燈桿安裝所在位置均位于賽道兩側的山坡上，是石頭結構的山體，且坡度大。部分基礎需要首先爆破完成，且較高的燈桿需要更穩定的基礎結構，而山體結構的爆破，可能會影響已建成的主結構和裁判塔等附屬建筑的結構安全，經過嚴格的驗證和審核并合理工程順序后，安裝基礎得以順利實現。

燈桿燈具使用1 580 W 體育專用LED投光燈燈具完成，每個燈桿安裝數量如表2所示。

表2 每個燈桿的燈具數量

助滑道燈具由助滑道設備供應商完成最后的整合，共使用730套助滑道專用LED線條燈具完成。燈具安裝在助滑道兩側的鋼結構上，每側2條，分別側向投射到助滑道預定的位置上。

照明燈具在安裝后依照設計文件進行調試，歷經前期準備、燈具調試(角度調試)、初步測量、精確調整、提交驗收的標準流程完成[6]。

由于實施的造雪具有較大的厚度，在造雪完成后，最后進行一次檢測和精確調整才能完成實施。

7 總結

跳臺滑雪比賽高質量轉播需要高質量的照明系統，而跳臺滑雪場地一般構筑在自然山體的山坡上，因此，照明系統大部分需要被自然的山體結構所左右，在實施過程中具有較高的難度，而對于高質量比賽轉播需要高質量的照明系統，這些限制條件和特殊需求都會提高設計和實施的難度。在跳臺滑雪項目中，山體測繪和地質條件核驗是重要的先決條件。

在國內經過了多個國際大賽的場地建設洗禮后，我國的照明設計能力已經獲得很大提高，相信在未來的國際一流賽事中，會做出更多更優秀的作品，滿足比賽使用需求，并滿足電視觀眾的視覺需求。