里约奥运会马拉卡纳体育场的场地照明
是怎么设计的？
文 | 邵文涛
里约奥运会正进行得如火如荼，小编今日又化身导播小天使来为大家介绍最新的奥运赛事了。
截至本文发稿前，已取得8金3银6铜的好成绩，暂居第二名。
相信这两天大家的眼光都在运动员身上，但有没有人注意过奥运比赛场所的设计呢？今天我们就来跟大家聊一聊运动健儿劈金斩银的战场：马拉卡纳体育场。
马拉卡纳体育场的开幕式很精彩，很漂亮！但马拉卡纳体育场只是用来办开幕式的么？
答案显而易见。这个体育场同时还是里约奥运会闭幕式和足球项目比赛场地。
马拉卡纳体育场是世界上最大的体育场之一，在1950年启用时就承办了当年的世界杯，是一座相当有历史的体育场。马拉卡纳体育场原本能容纳20.5万人同时入场观赛，其中包括15.5万个坐席和5万个站席，但在2011年的改造中，按照国际足联的强制性要求，改建后的马拉卡纳体育场仅可容纳8.2万人同时入场观赛。
不过，这丝毫不影响马拉卡纳体育场继续成为2013年联合会杯比赛场地、2014年世界杯比赛场地、2016年里约奥运会的开幕式和闭幕式及里约奥运会足球项目比赛场地。
马拉卡纳体育场的灯光设备，在2011年的改建中即已安装。我们通过某些渠道（嘿嘿，想知道的请自己找瓶子去吧），获得了马拉卡纳体育场的部分图纸，今天我们就来试图还原一下马拉卡纳体育场比赛场地的照明设计。
图：马拉卡纳体育场实拍
图：马拉卡纳体育场平面图纸，图纸上很清晰地标出了场地及马道位置。
我们通过网络搜索，找到了一些马拉卡纳体育场比赛中的照片，照片上显示了灯具的安装位置。
图：马拉卡纳体育场比赛照片，照片中能很清晰看到灯具位置。
照片中的灯具分别布置在马道和屋顶前沿，但有些奇怪的是球场进攻方向的屋顶前沿也安装了灯具，为什么说奇怪，我们都知道体育照明中进攻方向一般不允许布置灯具，我们就来分析一下为什么这里也要布上灯具。
有了图纸，我们来看一下国际足联对足球场地的照明要求。
图：国际足联给出的灯具安装高度要求，灯具安装位置到场地中心连线与场地平面的夹角必须≥25°
图：在图纸中直接测量马道高度，刚好符合国际足联的要求。
图：国际足联给出的固定摄像机和场地摄像机位置建议
图：根据以往马拉卡纳体育场比赛的摄像机视角及实际情况，我们选择将固定摄像机布置在马道上，根据场地对称的特性，我们只布置两个固定摄像机，分别命名CAM1，CAM2。场地摄像机垂直照度的计算我们可以选择使用四方向垂直照度来计算。
图:国际足联要求的灯具布置禁忌区域示意，球门底线中点两侧15°区域内、场地长边外侧20°区域及短边外侧区域，均为灯具布置的禁忌区域。
图：黄色阴影部分即为灯具布置禁忌区域。
图：国际足联给出的灯具分组分区瞄准示意，每个场地的条件不一样，不太可能按照这个示意安装瞄准。
图：国际足联要求的照明标准，CV是变差系数，UG是照明均匀度梯度。
了解了国际足联的要求和场地的条件以后，我们就要选择灯具了。
我们从近期的新闻中得知，马拉卡纳体育场的场地照明，使用的是某国际品牌大功率金卤投光灯，功率2000W，数量396套。我们直接搜索该灯具的配光文件，因为该灯具有多种配光，我们分别挑选一个窄配光和一个宽配光的配光文件。
图：灯具配光文件
我们开始来做照度计算。
图：讲CAD图纸导入到AGI32软件当中
图：分别设置水平照度，固定摄像机垂直照度，四方向垂直照度，并在设置对话框中勾上变差系数和照度均匀度梯度。
图：布置灯具并调试灯具
图：灯具瞄准三维透视图
计算完成，可能大家就有疑问了：国际足联不是规定了禁忌位置吗？为什么这个图上禁忌位置也布上了灯？
原因很简单，马道上除了禁忌位置，剩下的位置能布置的灯具很少，完全没有办法让场地照度达到电视转播要求，再加上场地长边两侧的灯具无法满足固定摄像机CAM2和场地摄像机的照度要求，只能在屋顶前沿上再布上一圈。这也是我在前文说进攻方向也布上了灯具的原因。
至于眩光，虽然国际足联没有要求，但我们依然要计算一下，要保证眩光对运动球员的干扰能符合我们其他的国际标准。
图:其他国际标准中规定的足球场眩光测试点分布图
图：AGi32中布置的眩光测试点obs
图：眩光值计算结果。国际标准中通常要求足球场眩光值GR≤50，我们的计算值完全符合国际标准，最大的眩光值都只有41.1。
图：照度计算结果。Eh是水平照度计算结果，Ev-CAM是固定摄像机垂直照度计算结果，Ev-X+和Ev-Y+是场地四方向垂直照度（即场地摄像机垂直照度）计算结果。
图：照度值分布及等照度曲线
以上就是我们对马拉卡纳体育场比赛场地照明设计的还原，后续我们将会推出更多的体育照明文章，敬请期待！
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