杭州亚运会体育场馆灯光照明要求与设计

李沈飞，王书晓，王大维，胡黄蔚

（1.2022年第19届亚运会组委会场馆建设部，浙江 杭州310016；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京100013；3.北京华体创研工程设计咨询有限公司，北京100076）

亚运会是亚洲水平最高、规模最大的综合性运动会，在亚洲乃至全世界都具有十分重要的影响。正如***总书记所指出的“体育是社会发展和人类进步的重要标志，是综合国力和社会文明程度的重要体现”，成功举办亚运会对于提升主办城市乃至国家的国际影响力，改善城市基础设施水平，完善城市的综合服务功能，拉动地方经济发展都具有重要的作用。但赛事筹备过程中，如果缺乏长远规划，不能很好地将短期赛事需求与长期赛后运行需求有机结合，势必会造成投资浪费，甚至给城市发展背上沉重的包袱。

杭州市于2015年成功获得第19届亚运会的主办权，成为继北京、广州之后，我国第三座举办亚运会的城市。杭州亚组委以控制成本、充分利用、注重实用、高效运作、科学办赛、彰显特色为原则，提出了“绿色、智能、节俭、文明”的办赛理念：

1）“绿色”即将绿色、低碳、节能、环保理念注入到赛事筹办组织全过程；

2）“智能”即充分利用“互联网＋”及人工智能等在体育比赛、场馆运行和综合保障等方面的智慧应用，办成一届智能化程度较高的亚运盛会；

3）“节俭”即充分利用各方面设施条件，做到能改不建、能修不换、能租不买、能借不租，办一届市场化程度较高的赛会；

4）“文明”即使亚运会成为杭州市民和各国参赛人员向世界展示文明素养的平台。

体育场馆是赛会筹备和组织的重要基础设施，而体育场馆照明则是保障赛事和转播的重要手段。高质量建设亚运会体育场馆照明系统，对于确保比赛顺利进行，媒体高质量转播，让亿万观众同步感受亚运激情，提升杭州亚运会国际影响力具有关键作用。本文将结合杭州亚运会竞赛项目和场馆建设计划，深入分析LED、智能照明、超高清、超慢动作转播技术在体育赛事中的广泛应用等，给场馆建设带来的机遇和挑战，紧紧围绕“绿色、智能、节俭、文明”的办赛理念，对杭州亚运会体育场馆灯光照明建设与实施提出要求。

1 杭州亚运项目及场馆概述

1.1 杭州亚运会项目设置及要求

根据赛事安排，杭州亚运会共设40个竞赛项目，包括奥运项目31个，非奥运项目9个，其中有31个项目需要设置竞赛转播照明，见表1。

表1 杭州亚运会竞赛项目转播照明设置

亚运会作为综合性运动会，具有竞赛项目多，竞赛项目间场地条件、竞赛特征和转播要求差异大等特点，这给亚运场馆的照明设计和管理提出了很高的要求。杭州亚运会有超过20%的非奥运项目需要设置转播照明。针对奥运项目，国标《体育场馆照明设计及检测标准（JGJ 153—2016）》［1］已经给出了明确的设计标准和设计要求，但是对非奥运项目却存在着无标准规范可依的情况。此外，场馆照明工程建设、管理的经验相对欠缺等问题，都给杭州亚运会场馆照明工程建设和实施提出了更高的要求和挑战。

1.2 杭州亚运会场馆

国际奥委会《奥林匹克2020议程》明确提出要最大限度地利用现有场馆和临时场馆，降低奥运会运营成本，实践奥运可持续发展理念。国家体育总局2017年印发的《全国综合性运动会组织管理办法》明确规定：“鼓励承办单位采用对现有场馆维修、改造、扩建，不同项目共用场馆等方式，提高场馆使用效益。”

本次杭州亚运会坚持“节俭”理念，在全部53个比赛场馆中，新建场馆12个，改造场馆25个，续建场馆8个，临建场馆8个，其中新建场馆仅占全部竞赛场馆的23%。改造或续建的体育场馆的利用，大大降低了亚运会筹备的建设投资，实践了节俭办亚运的发展理念。

2 杭州亚运照明工程建设的机遇与挑战

灯光照明的质量和效果是评价一个体育场馆质量的主要标志之一。随着社会和技术的飞速发展，赛事转播需求逐步呈现多元化、个性化要求，LED、智能照明、超高清、超慢动作转播技术在体育赛事中广泛应用，多机位拍摄和赛场内外全覆盖转播成为发展趋势。如何利用智能照明技术，实现赛事功能照明与氛围照明的联动和融合成为赛事组织和建设工作面临的重要技术问题。

2.1 既有或续建场馆的改造利用

在体育照明设计中，灯具的安装位置对于照明工程的实施效果和质量具有十分重要的影响。因此行业标准《体育场馆照明设计及检测标准（JGJ 153—2016）》总结我国几十年体育照明工程实践，指出马道（灯位）的设置对体育照明是至关重要的，不当的灯具安装位置不仅会严重影响照明的质量和数量，同时还会带来更多的能源消耗，因此该标准专门对灯具布置和设置作出了规定，特别是对马道的长度、位置进行明确的规定，从而更好地指导体育建筑设计，为体育场馆照明工程实施提供了良好的设计基础［1］。

然而既有或续建场馆并不是专门为亚运比赛项目而设计建设的，由于其场地条件和灯具安装位置等因素影响，必然会对场馆的照明工程的设计实施增加了技术难度和复杂性，也就对亚运体育场馆照明工程的组织管理提出了更为严格的要求。

2.2 LED照明技术的广泛应用

长期以来，体育场馆场地照明多采用高压气体放电灯金卤灯作为照明光源，其单灯功率高达1 000W／2 000W。但高强气体放电灯主要具有以下几个方面的缺陷：

1）高强气体放电灯无法热启动，一旦断电将需要20 min以上的时间才能恢复比赛，影响比赛顺利进行。在2008年奥运会等重大赛事中都需要专门配备UPS不间断电源。

2）高强气体放电灯使用的电感镇流器，在工频电压供电条件下，这种灯具会出现频闪比为30% ～40%的100 Hz频闪。这种频闪会对电视转播图像质量带来严重影响。从2012年伦敦奥运会开始，要求在奥运场馆照明工程中使用配有高频电子镇流器的高强气体放电灯。

3）高强气体放电灯启动冲击电流大，有可能会导致配电设备的短路保护器的误操作。

随着LED照明应用的出现，其耗电量小、色品质可调、控制灵活、能瞬时点燃等优点，逐步在体育照明中应用和推广。国内外已有一批新建和改建的体育场馆采用了LED照明，如我国的国家体育总局训练场馆、奥体中心体育场、日本东京奥运会尼桑体育场、英国的切尔西足球场、法国的Ekinox体育馆等。

在杭州亚组委成立之初，场馆建设部先后对横滨体育场、国家体育场经过实地考察，广泛听取各方意见，并对LED照明应用进行了检测分析，最终决定所有杭州亚运会场馆都将采用LED照明产品。

2.2.1 LED灯具显色指数

根据国家建筑节能质量监督检验中心的实验数据，有近40%的灯具显色指数超过90，近57%的灯具显色指数低于80。

2.2.2 LED灯具光束角

光束角过大将导致灯具光通无法得到有效利用，会出现“见光不见远”的现象，导致照射距离较远位置垂直照度无法满足标准要求的同时，考虑电视转播需求时，体育照明灯具光束角需要严格控制。传统金卤灯光束角（宽光束灯具）也仅为34°～44°，见图1、图2。被检测LED灯具，超过50%的灯具光束角大于45°，见图3。

图1 某品牌金卤灯窄光束灯具配光

2.2.3 LED灯具频闪

LED灯具、特别是大功率LED灯具其频闪特性具有明显优势，其中93%以上的被测灯具频闪比低于6%，其中有86%以上的被测灯具频闪比则可不超过1%。但是，如果LED灯具的驱动电源不合理，其频闪问题可能会比传统光源更加突出，达到40%以上。

从检测数据来看，证实LED照明技术应用于体育照明的可行性。同时，确保产品质量符合工程需要将成为此次亚运场馆照明工程建设管理的又一挑战。

图2 某品牌金卤灯宽光束灯具配光

图3 LED体育照明用灯具光束角分布

2.3 电视转播技术和转播需求的快速发展

体育赛事首先是为电视转播而生的，电视转播技术和转播需求的发展和变化在为体育赛事的推广起到非常重要作用的同时，也对体育场馆照明工程建设提出了更高的要求和挑战。

2.3.1 电视转播技术飞速发展

伴随着电子技术的快速发展，超高清电视转播和超慢动作拍摄等新型的转播技术逐步在体育赛事转播中得到应用，从而给电视观众带来了更佳的观赛体验的同时，也成为体育照明工程需要重点关注的重点命题：

1）超高清电视转播是指采用超高清电视技术完成节目的现场拍摄、制作、传输与播出，根据国际电联（ITU）发布的超高清技术标准分别定义了UHD－1（分辨率为 3840×2160）／UHD－2（分辨率为7680×4320），即人们通常所讲的4K／8K。超高清电视具有更高分辨率、更高帧率（可达到120帧／s）、更大动态范围（10位，甚至16位）等特点，从而可以给观众带来更加丰富的视听体验。

2）“超慢动作”（SSM）拍摄是指正常拍摄速度（75帧／s）3倍以上的慢动作拍摄，拍摄速度通常可达300～600帧／s，甚至900帧／s。超慢动作拍摄能够更好地展现竞技体育更快、更高、更强的精彩瞬间，让电视观众获得超乎现场感受的观赛体验。

本次杭州亚运会明确所有场馆采用高清电视转播，部分场馆也将尝试采用4K超高清转播等新型转播技术。目前我国国家标准《LED体育照明应用技术要求（GB／T 38539—2020）》更是对满足超高清、超慢动作拍摄需要的照明工程给出了明确的技术要求［2］。

2.3.2 转播需求的发展

当前体育电视转播呈现内容更加丰富，内容特征从纯专业性转变为兼有娱乐性和专业性，内容边界从核心化到广泛化的转变。而这种转变就对现场转播拍摄提出了新的要求，体育赛事转播的机位和转播摄像机的类型也越来越多（图4、图5），从而可以从更多的角度和层次展现赛事的精彩瞬间，也满足不同类型观众逐步呈现多元化、个性化的观赛需求［3］。但是也将对体育场馆照明工程的设计与实施提出了更高的要求。

2.4 智能照明技术的发展和应用

技术的发展，使得体育照明逐步走向网络化、数字化、智能化，在确保体育照明质量的前提下，有效降低照明能耗，实现室外照明精细化管理［4］。

杭州市是“中国互联网之都”和“创新型城市”，在智慧产业领域具有优势，如何利用智能技术赋能亚运，实现杭州生态环境优美、低碳环保和可持续发展的目标，真正体现“中国特色、浙江风采、杭州韵味”，讲好“中国故事”。

3 结 语

当今世界正处在技术飞速发展与巨大变革的第四次工业革命时代，社会经济的变革、科技水平的提高等因素更是推动赛事受众对于转播需求逐步呈现多元化、个性化，杭州亚运会的建设和管理将紧跟赛事功能照明与氛围照明融合联动等重点命题开展研究工作，具体将采取以下几个方面的措施：

图4 20世纪90年代足球比赛转播机位示意图

图5 2013年英超足球比赛转播机位示意图

1）明确亚运场馆照明要求 重点分析亚运会组织、运行实际进一步细化场馆功能需求，根据杭州亚运会电视转播计划并结合场馆赛后利用功能定位，明确各亚运场馆的场地照明标准，并对场馆照明所选择的LED照明产品质量提出明确要求，从而为杭州亚运会场馆照明设施的高质量建设提供标准支撑和细化的验收依据。

2）加强亚运场馆照明工程过程质量监测 加强实施过程中的质量管控，通过研究制订亚运场馆过程质量监测技术体系，开展亚运场馆照明设计方案的技术审查，确定合理的技术参数，强化现场监督，加强照明工程检测。有效确保亚运场馆照明工程的实施质量。

3）亚运场馆照明工程实施后评估与总结 加强亚运场馆照明实施建设经验的总结和分析，通过对亚运场馆照明工程在赛事实施中的效果进行评估，总结杭州亚运实施过程中的经验，为我国大型赛事的筹备建设提供有益的总结，也将为推动我国照明技术在亚洲的行业影响力，发出中国声音。