跳臺滑雪照明設計和工程實施探析
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摘要：跳臺滑雪由于運動場地和運動自身的特點，對體育轉(zhuǎn)播照明的要求細節(jié)略不同于其他類型。本文將從運動的特性、場地的形式影響為起點，考慮運動和電視轉(zhuǎn)播的雙重需求；同時由于場地的地形特點，工程實施也有別于其他類型，本文將闡述照明設計方法并簡述實施特色過程。
關鍵詞：跳臺滑雪；體育照明；照明燈具；照明配光；照明效果；模擬計算
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(shù)量，進而影響到場館的建筑、結(jié)構(gòu)和景觀效果。本文基于系統(tǒng)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(tǒng)、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(qū)域為標準形式設施，在1976年，國際滑雪聯(lián)合會將標準坡度（NH）和大坡度（LH）跳臺由K70和K90調(diào)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(qū)域、暖房、裁判塔、教練臺、觀眾席等區(qū)域，其中比賽區(qū)域由助滑道、著陸坡、停止區(qū)構(gòu)成，比賽相關區(qū)域還包括助滑道之前的準備區(qū)和停止區(qū)之后的離場區(qū)、采訪區(qū)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(jù)從臺端到著陸區(qū)域的飛行距離和空中姿態(tài)評分。跳臺滑雪技術(shù)專業(yè)性強、速度快，在助滑道的末端可以達到110km／h的速度，極具觀賞性。
2高等級體育轉(zhuǎn)播照明的需求
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)播照明的考慮元素分為通用因素和特性因素。在相關區(qū)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(wǎng)格［1］。
2.1轉(zhuǎn)播照明的通用因素
（1）CIE169技術(shù)報告，根據(jù)攝像機距離，需要分級處理；距離越遠，照度要求越高。（2）CIE83技術(shù)報告，根據(jù)運動速度不同，需要分級處理；速度越快，照度要求越高。（3）轉(zhuǎn)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(chǎn)生重大影響的特性因素
（1）具有較大坡度的比賽場地。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(zhuǎn)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(huán)境面反射比、背景環(huán)境面，也是設定的雪面，而非某個水平面。（2）空中姿態(tài)也是照明服務的重要環(huán)節(jié)。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(nèi)（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0～5m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(jù)CIE83技術(shù)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(qū)的攝像機的攝像距離普遍會超出100m，為了防止攝像機跟拍運動員高速飛行過程中的照明出現(xiàn)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(shù)據(jù)標準
由于大型比賽賽時照明除了比賽區(qū)域（FOP）之外，還包括眾多的外圍輔助區(qū)域，本文將僅對比賽區(qū)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(tǒng)具備可開放的端口［4］。
4照明項目使用的設備和實現(xiàn)方式
跳臺滑雪照明設備由兩部分構(gòu)成：1）助滑道使用的兩側(cè)連續(xù)的帶狀照明燈具，安裝在助滑道結(jié)構(gòu)的側(cè)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(xù)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(xù)線性安裝，因此所有照明照度和均勻度的數(shù)據(jù)來自于合理燈具配光的支持。2）起跳區(qū)、著陸坡、結(jié)束區(qū)照明的燈桿投光燈燈具。使用多個燈桿，連續(xù)完成區(qū)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(zhì)量的照明要求，當然如果照明等級較低時，燈桿數(shù)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(jié)構(gòu)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(huán)境照明比率大于5∶1［2］。本項目的投光燈具全部使用智能照明系統(tǒng)，可以通過調(diào)光方式完成賽時模式、賽后訓練和賽后商業(yè)使用間快速準確地進行模式切換。照明燈具在模式調(diào)整后的關鍵參數(shù)依然滿足使用需求，尤其是頻閃指標依然會非常優(yōu)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(zhuǎn)換，由于系統(tǒng)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(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)商業(yè)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(zhuǎn)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(tǒng)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(tǒng)上A、B兩個系統(tǒng)也是分開的。一旦出現(xiàn)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(cè)的山坡上，是石頭結(jié)構(gòu)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(wěn)定的基礎結(jié)構(gòu)，而山體結(jié)構(gòu)的爆破，可能會影響已建成的主結(jié)構(gòu)和裁判塔等附屬建筑的結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)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(xiàn)。燈桿燈具使用1580W體育專用LED投光燈燈具完成，每個燈桿安裝數(shù)量如表2所示。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(cè)的鋼結(jié)構(gòu)上，每側(cè)2條，分別側(cè)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(diào)試，歷經(jīng)前期準備、燈具調(diào)試（角度調(diào)試）、初步測量、精確調(diào)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(diào)整才能完成實施。
7總結(jié)
跳臺滑雪比賽高質(zhì)量轉(zhuǎn)播需要高質(zhì)量的照明系統(tǒng)，而跳臺滑雪場地一般構(gòu)筑在自然山體的山坡上，因此，照明系統(tǒng)大部分需要被自然的山體結(jié)構(gòu)所左右，在實施過程中具有較高的難度，而對于高質(zhì)量比賽轉(zhuǎn)播需要高質(zhì)量的照明系統(tǒng)，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(zhì)條件核驗是重要的先決條件。在國內(nèi)經(jīng)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(jīng)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(yōu)秀的作品，滿足比賽使用需求，并滿足電視觀眾的視覺需求。
作者:朱悅 單位:昕諾飛（中國）投資有限公司