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為了設計出視覺舒適的空間，你需要知道如何測量光線。光線的測量和感知可能是一個深入的課題，而有效地分析日光則需要精確地運用術語和指標。
基本指標
光的「亮度」可以表示不同的意思：例如，來自光源的光通量是光通量（流明），照射到表面的光量是照度（勒克斯），而從表面反射的光量是亮度（cd/m2）。
這些量之所以不同，是因為表面距離光源越遠，照射到表面的光量就越少；表面越暗，反射的入射光就越少。這是因為光遵循平方反比定律。例如，像蠟燭這樣的點光源，如果在一米外的物體上產生 1 勒克斯的照度，那麼在兩米外的同一物體上就會產生 1/4 勒克斯的照度，而在三米外的物體上則會產生 1/9 勒克斯的照度。
光通量和強度 = 來自光源的光
特定光源向各個方向發出的光量稱為光通量（或稱「發光功率」），是衡量光的總感知功率的指標。其單位為流明。流明是比較光源亮度的有用指標（例如，60W 白熾燈泡約為 850 流明 —— 有關照明效率的更多資訊，請參閱「電光源」）。
人眼感知的光線位於「可見光譜」內，波長範圍約為 390 nm（紫色）至 700 nm（紅色）。人類對某些波長的光的感知更強，光通量可以透過光度函數，進行縮放以反映這一點。輻射通量是一個相關的測量指標，它量化了光源發出的電磁輻射的總功率，不僅包括可見光，還包括紅外光和紫外光，以瓦特為單位。
從光源向特定方向傳播的光量稱為「發光強度」，以坎德拉為單位。一支蠟燭向各個方向發射約一坎德拉（candelas）的光（這支蠟燭總共發射 12.6 流明）。在維基百科上了解更多關於流明、立體角和坎德拉的資訊。
在對照明和日光進行建模時，這些屬性會被編碼到模型使用的光源中 —— 無論是太陽（以及假設的天空條件），還是所使用的燈泡和燈具。
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照度 = 照射到表面的光
照射到表面的光量稱為「照度」，以勒克斯（公制單位 = 流明/平方米）或英尺燭光（英制單位 = 流明/平方英尺）為單位。1 英尺燭光等於 10.8 勒克斯。這是你在優化視覺舒適度時，最常用的測量單位，因為建築法規和標準使用照度來指定特定任務和環境的最低光照水準。
該值與被照明表面的材質屬性無關。但是，由於表面「看到」的光量取決於周圍其他表面的反射光量，因此它取決於周圍表面的顏色和反射率。
天空的亮度通常使用在無障礙水平面上測量的照度值來表示。下表列出了一些常見的照度水準，摘自工程工具箱：
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光線狀態 |
照明 |
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（ftcd） |
（勒克斯） |
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大晴天 |
1000 |
10,752 |
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陰天 |
100 |
1,075 |
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非常黑暗的天 |
10 |
107 |
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暮光 |
1 |
10.8 |
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深邃的黃昏 |
0.1 |
1.08 |
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滿月 |
0.01 |
0.108 |
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四分之一月亮 |
0.001 |
0.0108 |
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星光 |
0.0001 |
0.0011 |
舒適的照明水準
上述數值代表天空可用的總照度。作為設計師，你的工作是確保建築物內的人員，獲得適合其活動的光照情形，並盡可能多地利用自然光。這些光照情形通常在建築物的工作面上測量。
某些區域可能過暗或過亮，具體亮度取決於環境下的任務需求。製作珠寶或組裝電子元件所需的亮度，遠高於安全走到房間出口所需的亮度。下表列出了針對不同活動的常用建議光照情況。如需針對你專案中的活動進行設計，請參閱當地規範或綠建築認證標準。
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標準保持照度（勒克斯） |
英尺燭光 |
活動的特點 |
代表活動 |
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50 |
5 |
室內裝飾很少用於視覺任務（對細節沒有感知） |
電纜隧道、夜間人行道、停車場 |
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100 - 150 |
10-15 |
對能見度需求最小的室內（對細節的感知有限） |
走廊、更衣室、裝貨區 |
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200 |
20 |
對能見度需求低的室內（對細節的感知） |
門廳和入口、餐廳、倉庫、洗手間 |
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300 |
30 |
對能見度有一些需求的內部（經常佔用的空間） |
圖書館、體育館和大會堂、教學空間、演講廳 |
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500 |
50 |
對能見度有中等需求的內部（一些低對比度，顏色判斷任務） |
電腦工作、閱讀和寫作、一般辦公室、零售店、廚房 |
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750 |
75 |
對良好能見度需求的室內（良好的色彩判斷，誘人的室內） |
繪圖辦公室、連鎖店、一般電子產品工作 |
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1000 |
100 |
對卓越能見度有需求的室內 （準確的色彩判斷和低對比度） |
詳細的電子組裝、辦公室、櫥櫃製作、超市 |
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1500-2000+ |
150-200+ |
對最大能見度有需求的內飾（低對比度、光學輔助和本地照明將具有優勢） |
手工剪裁、精密組裝、詳細起草、分鐘機制組裝 |
不同任務的推薦照度水準。
有關照明工程學會推薦水準的更多資訊，請參閱此處。
測量軟體中的照度
借助各種照明分析軟體，你可以查看照射在桌子、牆壁和行走表面等關鍵表面的有用光的實際值。根據特定用途或活動所需的照度水準，你可以使用這些定量渲染圖來了解空間是否實用，或者設計是否需要更多關注。
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| （左）照度渲染 - 僅限日光照明。 （右）照度渲染 - 僅電力照明。 |
在日光照明分析中，你通常需要繪製整個空間的照明圖，以觀察光線隨著距離窗戶和其他光源的距離而如何「衰減」。下圖展示了工作表面照度情形的剖面圖，該圖以可視化渲染的方式繪製。這些圖形有助於顯示工作表面，是否達到了充足的照明水準，並有助於直觀地呈現照明光源。
亮度 = 表面的反射光
亮度是指從表面反射的光，以燭光/平方公尺 (cd/m²) 或尼特（Nits，英制單位）為單位。
亮度是我們觀察場景或使用攝影，機時所感知到的。到達我們眼睛的光線品質和強度取決於表面的材質屬性（顏色、反射率、紋理）。
亮度值通常用於研究空間的視覺品質。視覺化軟體渲染（例如 3ds Max）就是基於此，可以幫助設計師根據他們對光源和材質的選擇，很好地了解空間的外觀。
雖然亮度對於理解，設計成功與否的定性指標非常有用，但它並不是衡量光量的良好指標。由於人眼能夠適應超過 3-4 個數量級的照明水準變化，從數萬勒克斯（數千 fc）的明亮日光，到區區幾十勒克斯（個位數fc），因此明亮空間和不太明亮的空間的視覺效果很難測量。你能透過觀察視覺效果圖看出，白天影像中牆壁上的光強度，比夜間影像高出 100 倍以上嗎？
亮度效果圖有助於理解光分佈和眩光等特性，但無法幫助理解空間是否有足夠的光線滿足其預期用途。眩光是透過比較居住者從特定有利位置，看到的亮度極值來決定的。
日光照明設計中使用的測量指標
基於這些測量指標，照明設計師會使用一些額外的指標，例如日光係數和日光自主性，來幫助他們優化和傳達空間內日光的數量和品質。這一點非常重要，因為日光的可用性，會根據天空狀況在一天中發生很大變化。
日光係數
由於雲量和太陽位置的影響，空間內日光的實際照度水準可能會大不相同。為了應對這些變化多端的天空狀況，一些建築規範和設計簡報，使用日光係數而不是工作平面的照度，作為設計標準。
日光係數表示為照射到工作檯面的自然光，與在相同天空條件下，照射到完全無遮蔽水平表面的自然光的百分比。日光係數是針對某一點進行分析的，但這些值通常是整個房間的平均值，或在網格上可視化。
如果內表面的 DF(日光係數)為 5%，則表示其接收到的自然光量，為最大可用自然光量的二十分之一。
來作一個參考，DF 低於 2% 的房間，被認為光線不足。DF 介於 2% 和 5% 之間的房間，被認為是進行室內常見活動的理想場所。如果 DF 超過 5%，則必須考慮熱需求（參見人體熱舒適度），因為大面積的玻璃窗會導致冬季熱量損失，夏季過熱。
DF 日光因子通常使用標準陰天計算，以代表設計時的最壞情況（參見上文的「日照條件」）。陰天穹頂內的光線分佈假定為均勻的水平帶，頂部（或太陽高度角）越亮。由於天空均勻，且日光因子以百分比計算，因此影響日光因子的唯一參數，是房間設計的幾何形狀及其建造材料。它與建築朝向或位置無關。
日光自主性 (DA，Daylight Autonomy) 和有效日光照度 (UDI，Useful Daylight Illuminances)
日光自主性 (DA) ，是指僅靠日光即可滿足照明需求的工作時間百分比。其測量方法是將工作平面上的日光照度，與最低要求進行比較，並隨時間變化。這是一個非常常用的指標，可以告訴你需要多久開啟一次燈，才能滿足特定的照明要求。
有效日光照度 (UDI) 不僅測量空間接收充足日光的時間百分比，還量化了光照水準過高和過低的情況。UDI 基於三個標準等級（與上述舒適的照明水準大致一致）。
低於 100 勒克斯為日光不足
100 勒克斯至 2000 勒克斯為有效日光
超過 2000 勒克斯為日光過多，可能導致視覺和熱不適
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