什么是亮度？
亮度描述的是光线从表面沿特定方向射向观察者的量。它是单位投影面积上的发光强度，也是与肉眼感知到的明暗程度最接近的光度学量。当您注视显示器、灯具或天空时，您所感知到的感觉与亮度有关，而非光源发出的总光通量。
亮度的 SI 单位是坎德拉每平方米（cd/m²）。该单位也被称为尼特（nit），源自拉丁语 nitere——意为发光。一台校准为 500 尼特的显示器发出 500 cd/m²。在消费电子、汽车和专业显示规格中，这两个术语可以互换使用。
亮度跨越多个数量级。月光下的场景仅有百分之几 cd/m²，办公显示器的亮度在 200 到 400 cd/m² 之间，荧光灯管表面可达数千 cd/m²，而太阳圆盘则超过 1.6 × 10⁹ cd/m²。在照明设计、显示工程和视觉科学中，跨这些量级进行换算是常规操作。
核心单位及其关系
坎德拉每平方米是整个亮度体系的基石。所有其他亮度单位都是其固定倍数。坎德拉每平方厘米（cd/cm²）大 10,000 倍——一平方米恰好包含 10,000 平方厘米。千坎德拉每平方米（kcd/m²）是一个便捷单位，等于 1,000 cd/m²，用于在指定高动态范围面板和户外可读屏幕时保持数字简洁。
英尺朗伯（fL）属于英制体系，在北美仍用于影院放映和传统显示文档。1 英尺朗伯等于 1/π 坎德拉每平方英尺，大约为 3.426 cd/m²。涉及英尺朗伯的换算需要使用因子 (1/π) × (1 ft²/m²)，而非四舍五入的小数——π 项内嵌于用于推导该单位的朗伯表面的定义中。
历史单位包括阿熙提（apostilb，1/π cd/m²，约 0.318 cd/m²）、斯科特（skot，10⁻³ 阿熙提）和布里尔（bril，10⁻⁷ 阿熙提）。这些单位出现在旧的光度学文献中，现代实践中很少遇到。
区分亮度与照度
亮度和照度经常被混淆，因为两者都涉及坎德拉。区别在于方向性。照度（勒克斯，即 lm/m²）衡量的是从各个方向照射到表面上的光通量。亮度（cd/m²）衡量的是沿特定方向、单位投影面积离开表面的发光强度。
一张在桌面照明下的哑光白纸可能接收到 500 勒克斯的照度。从特定角度观看时，其亮度取决于纸张的反射率和观察路径的几何关系。对于一个反射率为 ρ 的完美朗伯反射体，接收 E 勒克斯的照度，其亮度为 ρE/π cd/m²。除以 π 并非校准细节，而是将入射通量分布到半球面上的几何结果。
在照度和亮度之间进行换算需要了解表面的双向反射分布函数，或者至少假设其具有朗伯行为。没有这一假设，两者无法直接换算。亮度换算器必须将照度输入视为一个独立问题，并在桥接两个领域之前要求提供表面属性。
几何因素与观察角度
亮度定义中"单位投影面积"这一表述至关重要。投影面积是从观察方向看到的表面表观面积。如果表面元素的面积为 A，观察方向与其法线的夹角为 θ，则投影面积为 A cos θ。因此，亮度 L = I / (A cos θ)，其中 I 是沿观察方向的发光强度。
对于朗伯发射体或反射体，亮度与观察角度无关，因为强度按 cos θ 衰减，恰好抵消了投影面积项。许多真实表面在有限的角度范围内接近朗伯行为，但偏差很常见。光泽屏幕、金属饰面和逆反射材料都表现出随观察角度变化的亮度。
单位到单位的亮度换算器不模拟角度依赖性。它假设用户已在测量中考虑了几何因素。例如，cd/m² 与 cd/cm² 之间的换算系数纯粹是单位换算。用户应确认测量方案已控制观察角度。
校准与测量
亮度使用亮度计或配备亮度探头的光谱辐射计进行测量。这些仪器通过一个限定的孔径接收光线，并应用模拟日光条件下人眼光谱灵敏度的明视觉加权函数。CIE 1924 明视觉光谱光效率函数 V(λ) 是标准加权曲线，仪器的校准通过一系列标准灯和参考探测器溯源至国家计量机构。
校准不确定度限制了任何亮度换算的实际精度。手持亮度计的不确定度可能为 ±2% 到 ±5%。实验室级光谱辐射计可将其降低到百分之零点几。单位换算本身是精确的，因此任何实际值中的主要误差来自测量，而非算术。
探测器响应的漂移、杂散光和温度变化都会增加测量不确定度。高质量的仪器通过遮光设计和光学设计抑制杂散光，这在显示测试中测量靠近明亮区域的暗区时尤为重要。
波长限制与光度加权
亮度是一个光度学量，通过人类视觉系统的光谱灵敏度来定义。坎德拉，以及所有亮度单位，都经过 CIE 明视觉光谱光效率函数的加权，该函数在 555 nm 处达到峰值，在 380 nm 以下和 780 nm 以上几乎降至零。
可见光波段之外的辐射功率对亮度没有任何贡献，即使物理上存在。一个红外激光器和一个绿色 LED 可能具有相同的辐射强度（W/sr），但只有 LED 对亮度有贡献。这就是为什么亮度换算器无法在没有光谱数据的情况下桥接光度学和辐射度学领域：将 cd/m² 转换为 W/sr/m² 需要光源的光谱功率分布对 V(λ) 进行积分。
CIE 1924 曲线低估了短波长的灵敏度。更新的函数——CIE 1988 修正 2° 观察者和 CIE 2006 生理基础函数——解决了这一问题，但 1924 标准仍然嵌入在坎德拉的 SI 定义中。对于宽带光源，加权函数之间的差异很小，但对于窄带 LED 和激光显示器则可能显著。
计算示例
某显示器的规格列出的峰值亮度为 1 cd/cm²。由于一平方米恰好等于 10,000 平方厘米，以基本 SI 单位表示的相同亮度为 1 cd/cm² = 10,000 cd/m²。该换算为精确换算，不包含任何近似。
以千坎德拉每平方米表示相同的值，除以 1,000：10,000 cd/m² = 10 kcd/m²。以英尺朗伯表示，乘以精确的换算路径：1 cd/cm² × 10,000（cd/m² 每 cd/cm²）× (1 / (π × 0.3048²))（fL 每 cd/m²）≈ 2,918 fL，但保留全精度因子可避免累积舍入误差。
本例说明了为什么 cd/cm² 与 cd/m² 之间的 10,000 因子是亮度换算中最重要的单个数字。每当欧洲和北美的显示规格需要协调一致时，它就会出现，它是在紧凑的 cd/cm² 惯例和 SI 原生的 cd/m² 惯例之间的桥梁。
准确性与局限性
单位换算本身在数学上是精确的。1 坎德拉每平方米精确等于 1 尼特。1 坎德拉每平方厘米精确等于 10,000 cd/m²。1 千坎德拉每平方米精确等于 1,000 cd/m²。这些数字源自米的定义，不包含任何测量不确定度。
亮度换算器的局限性不在算术上，而在其领域范围。该工具在亮度单位之间进行换算。它不能在缺少表面反射率和几何数据的情况下在亮度和照度之间进行换算。它不能在缺少光谱信息的情况下在亮度和辐射度之间进行换算。它不模拟角度亮度变化，也不针对不同的观察者函数应用光度加权修正。
使用窄带光源、镜面反射表面或非标准观察者条件的用户应将换算值视为起点，并参考相关测量标准。换算本身是可靠的，但结果的解读取决于输入的质量。
来源
编辑记录
本文为配合 SoupCalc 亮度换算器而编写。文章引用 SI 手册获取单位定义和关系，引用 NIST SP 811 获取表示光度学量的指导。计算示例旨在展示在显示规格协调统一中最常见的换算。文中包含了亮度与照度的区分，因为这是光度学换算器用户中最常见的混淆点。文章对照引用来源进行了技术准确性审校。未引用任何专有测量设备或第三方计算器品牌。 作者：SoupCalc 编辑团队 最后审校日期：2026 年 8 月 11 日。