体育运动场馆照明“一固定两动态”特征解析

一、  体育运动场馆照明中“一固定两动态”特征概述

室内羽毛球馆、乒乓球室、篮球场馆、排球馆、网球场等体育运动场馆照明。较工业照明和商业照明等照明环境而言，具有其特有的“一固定两动态”照明特征。

体育运动场馆照明之所以会出现特有的“一固定两动态”照明特征。是因为在体育照明设计、球场灯光布置完成后，体育运动场馆就是一个三维的光能量空间。具有固定的长、宽、高三维立体特征和固定的照明质量与照明效果状态。

在三维光能量空间中打球的运动员和空中飞行的球体，都是随机运动着的。空中飞行的球体反光面在飞行中反射的光能量是随机变化的。人眼视野空间中的光能量分布属性，因视角转换也是随机变化的。这就构成了运动场馆照明的“两动态”特征。

二、室内体育运动场馆照明中“一固定”特征解析

不论是室内羽毛球场馆、乒乓球馆、篮球馆还是排球场馆和网球场馆照明。三维的光能量空间具有特有的照明特性，比如水平照度、垂直照度和水平与垂直照度之比例，及水平照度与垂直照度的均匀度。这就构成体育照明的“一固定”特征。

室内体育运动场馆照明长、宽、高三维立体空间的“一固定”特征。可以分解为：水平照度及均匀度、垂直照度及均匀度、水平照度与垂直照度的科学比例三个有机融合的照明要素。

这三个照明要素的和谐融合程度，既构成体育运动场馆照明的“一固定”特征，又影响着“一固定”特征的科学性。

（一）、水平照度及水平照度均匀度

1、水平照度：是表征球场灯具辐射到水平地面上光能量多少的一个物理量。照度这个物理量的单位是：勒克斯（Lx）。一勒克斯（Lx）表明在一平方米的水平面上，接收到**明（Lm）的光能量。水平地面上接收到的光能量越多，水平照度值就越高。视觉明亮感就越强，视觉就越明亮。

2、水平照度均匀度：是衡量一个水平面上各点上的照度值相差多少的照明特性参量。获取的方法可以很简单，将场馆运动场地看成一个单元，按照一定的间隔做若干个矩阵网格。用照度计测量矩阵网格节点上的照度值。各点的照度值差别越小，越是趋于同一个照度值，场地照度值均匀度越高。照度均匀度越高，场馆场地灯光照明效果越好。如果场地灯光各点的照度值相等，照度均匀度**。体育运动场馆场地灯光照明就会是无影的效果。

（二）、垂直照度及垂直照度均匀度

1、垂直照度：表征的是与水平面相互垂直的平面上光能量的多少。物理概念与衡量单位与水平照度完全相同。在光能量空间中，垂直照度值高，物体垂直面上的反光亮度就高，物体垂直面视觉感就明亮。

2、垂直照度均匀度：衡量的是体育运动场馆中与地面垂直的空间平面上各点照度值的均匀度。可以参照获取水平照度均匀度的方法获得。如果球场灯具是高空吊挂安装，垂直照度和垂直照度均匀度与灯罩的反光特性有很大的关系。

（三）、水平照度和垂直照度及照度均匀度既可独立又可相辅相成

现实的体育运动场馆照明节能工程，既要求场地灯光达到一定的照度值，又要求场地照明达到较高的照度均匀度。高照度值和高照度均匀度两个照明特性参量，既可以独立地实现，也完全能够相辅相成地实现，两者并不矛盾。只要根据灯罩的反光特性，匹配球场灯具的悬挂高度和灯具间隔就可以较好地实现。

关于民间投资的羽毛球、篮球、排球、乒乓球、网球等体育运动场馆，对于照度值和照度均匀度，不一定去强制性的执行国家赛事体育场馆照明的标准，但是可以比对参照。满足实际需求就是有用的，满足实际需求就是好的。按照这个原则，结合实际需求进行设计布光，应该就会取得满意的布光效果。

（四）、水平照度和垂直照度的科学比例

1、体育运动场馆照明的水平照度和垂直照度，主要影响空中飞行球体的反光面的大小和反光亮度。

2、实际的体育运动场馆照明节能工程，很难做到水平照度与垂直照度相同。绝大多数场地灯光的水平照度高于垂直照度。

3、体育运动场馆照明实践证明，不同的体育运动场馆，水平照度与垂直照度的比例也可以不同。比如乒乓球的飞行主要在人眼的俯视视野空间中，对乒乓球场馆场地灯光的垂直照度要求就可以相对低一些。比如羽毛球的飞行绝大多数是在人眼的仰视视野空间中，对羽毛球场馆照明的场地灯光，就要求垂直照度应该高一点，以求获得羽毛球体立体面上的**大反光面亮度。

4、体育运动场馆照明，水平照度和垂直照度的科学比例，可以通过球场灯具的合理布光来实现。但对于空中垂直吊挂安装的球场灯具来说，水平照度和垂直照度的科学比例，就会在很大程度上依赖于球场灯罩的反光特性。即：球场灯罩反射光线的水平分量和垂直分量的比例。

上述简析就是体育运动场馆照明“一固定”特征的基本面貌。就在这个具有“一固定”特征的三维光能量立体空间中，就像宁静博大的大地承载着勃勃生机的万物一样，蕴藏着体育运动场馆照明中特有的“两动态”特征。

三、室内体育运动场馆照明“两动态”特征之一：视觉目标羽毛球体等时刻在飞行，视知觉亮度感显著地动态变化。

在室内羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球等体育运动场馆照明中，视觉目标是空中飞行着的球体，各类飞行球体的反光面在人眼视知觉系统产生的明亮感是显著动态变化的。

1、在室内体育运动场馆照明空间中，视觉目标诸如羽毛球、乒乓球、排球、篮球、网球等球体，是多角度、多相向、多速度，时刻都在飞行着的物体。

2、球体每一个行程的飞行初速度、加速度、飞行方向都是随机的、动态变化的。

3、羽毛球、乒乓球、篮球、排球等球体的飞行轨迹是动态变化的，有直线飞行段，也有弧线飞行段。

4、羽毛球、乒乓球、排球、篮球、网球等球体，其飞行方向与球场场地灯光和打球的运动员视线之间的角度也是随机的、动态变化的。

5、羽毛球、乒乓球、篮球、排球等球体，在每一个飞行行程中，球体在人眼视野空间中的反光面大小也是随着飞行角度变化着的。

6、场馆灯光水平照度和垂直照度的均匀度不是**的均匀，水平照度和垂直照度的比例也不是一比一。

7、因此，球体反光面反射到人眼中的光能量，也是动态变化的。在人眼视知觉系统中形成的明亮度与清晰度感，也是动态变化的。

四、室内体育运动场馆照明“两动态”特征之二：人眼视野是显著动态变化的光能量空间。

1、在体育运动场馆照明中，打球的运动员始终在以不同的体式、不同的角度、不同的方向、不同的速度运动着的。

2、羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球运动员的人眼视野空间，在打球全过程也是因视角转移时刻都在动态变化着的。

3、室内体育运动场馆照明是一个光能量立体空间，其水平照度和垂直照度分布具有特定的均匀梯度。水平照度和垂直照度也有特定的比例。运动员的视野空间，因视野转换是一个球场灯光能量分布特性随机动态变化的三维光能量空间。

4、在运动员视野光能量空间中，从视知觉角度讲，有目标视觉亮度和背景视觉亮度两个视觉要素，均与视野空间中的光能量三维分布特性有关。

5、在体育运动场馆照明中，视觉目标亮度就是诸如羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球等球体表面的反光亮度。

视觉背景亮度就是诸如羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球等室内体育运动场馆内的墙壁、窗户等，不同介质的反光面所表现出来的反光亮度。以及在某个角度时球场灯的发光表面亮度和球场灯具的反光面亮度。

6、在体育运动场馆照明中，运动员视野空间中光能量的三维特性是动态变化的。因此，运动员视野空间中的视觉目标亮度和视觉背景亮度，也是动态变化的。

五、“两动态”的匹配度决定视觉目标的视觉真实度

室内体育运动场馆照明中，羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球等视觉目标物体，在人眼视觉的亮度感、清晰度感和真实度感是动态变化的。

场馆的墙壁、球场灯发光表面、球场灯罩反光面等视觉背景亮度，也是动态变化的。

视觉目标亮度和背景视觉亮度的相互匹配程度，决定视觉目标亮度在人眼视知觉系统中的明亮度、清晰度、和真实度。

在视觉目标亮度和背景视觉亮度的相互匹配不合理的情况下，会影响球体在人眼视知觉系统中的明亮度、清晰度和真实度。其影响程度取决于两者匹配不合理的程度。

视觉环境理论表明，视觉目标亮度高于视觉背景亮度，形成的亮度对比为亮度正对比。亮度正对比度越大，视觉目标在视知觉系统中的亮度感、清晰度感和真实度感也高。

视觉目标亮度低于视觉背景亮度，形成的亮度对比为亮度负对比。体育运动场馆照明经验证明：当场地灯光与空中飞行的球体形成亮度负对比时，人眼视野中就会只出现一个亮度很高的光幕，很难看到飞行的球体。这种现象就是球场灯光的眩光现象，在视觉中产生的负面效应就是眩光危害。

因此，体育运动场馆照明设计、布光都应该追求合理的亮度正对比。一提高场地灯光照明效果的清晰度和真实度。

六、体育运动场馆照明“两动态”特征的负面效应会影响打球的准确度和可靠性

诸多室内羽毛球场馆、乒乓球场馆、篮球场馆、排球场馆等体育运动场馆照明实践和视知觉理论研究成果已经表明：体育运动场馆照明“两动态”特征的负面效应会影响打球的准确度和可靠性

1、诸如羽毛球、乒乓球、排球、篮球等飞行的物体，因其飞行会降低其在人眼视知觉系统中产生的明亮感、清晰感和真实感。

2、因视野变化而光能量三维特性变化，同样会降低视觉目标物体，其在人眼视知觉系统中产生的明亮感、清晰感与真实感。

3、既是运动、飞行的物体，又是光能量三维特性动态变化的视野空间。这种条件下，其运动、飞行的视觉目标，如羽毛球、乒乓球、排球、篮球、网球等，在人眼视知觉系统中产生的明亮感和清晰度感降低的程度会更加严重。

七、解析结论

1、体育运动场馆照明中的“两动态”特征是客观事实。“两动态”效应导致羽毛球、乒乓球、篮球、排球等空中飞行的球体，在人眼视知觉系统中的明亮感和清晰度感，有不同程度的降低是客观事实。空中飞行的球体在视觉中的明亮感和清晰度感降低效应，会在很大程度上影响健身运动员“打球三部曲”的准确度和可靠性，也是客观事实。

2、体育运动场馆照明经验已经证明，“一固定”特征决定羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球等场馆的照明质量和效果。优秀的“一固定”特征，代表高质量的体育运动场馆照明效果。

3、在高质量的体育运动场馆照明中，空中飞行的球体，在人眼视知觉系统中明亮感、清晰度感和真实度感的降低效应会大大减低。对健身运动员打球的准确度和可靠性的负面影响效应会大大地降低。运动健身打球的舒适度和愉悦度会大大提高。

注明：体育运动场馆照明节能工程的其它专题文章，如《体育运动场馆照明应该达到如何效果》、《体育运动场馆照明咨询电话所反映的问题域思考》、《体育运动场馆照明视觉与视觉环境初步研究》、《体育运动场馆照明场地灯光负面效应简析》。可与青岛法兰克微电子公司电话15265258265联系索取.

特别说明：本文讲的体育运动场馆照明，仅指用于民间城市市民健身锻炼休闲功能的场馆照明。比如：羽毛球场馆照明、乒乓球场馆照明、排球场馆照明、篮球场馆照明、网球场馆照明、保龄球场馆照明，以及高尔夫练习馆照明等等。

作者简介：韩俭荣。专注于气体放电等离子体物理和固体发光理论及技术研究，着力于国学文化与儒释道研修。现服役于青岛法兰克微电子有限公司总工程师职位。自主研发、设计、生产，体育运动场馆照明**球场灯具：6U—60W无眩光危害高频率节能灯。

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