廣角鏡頭可以帶來更大的視角范圍，呈現更多的可見內容以及更廣闊的視野感受，更有利于表現大場景或一些特定效果等。我們的眼睛，還有當今的各種拍照設備，其成像方式理論上都是基于小孔成像原理。
以示例圖來分析下小孔成像： 
理論上小孔成像是把光線對稱投射到小孔的另一邊，并不會改變成像對象的外形特征，但問題在于光線是投到一個面上，并不是一個空間中，由于面與光線角度等等原因，最終形成到平面上的畫面必然會有所拉伸變形，同等距離下投射畫幅越大，變形越明顯，特別是畫面邊緣。
小孔成像是光線透過小孔投射到一受光面形成光影圖像，關鍵的一點，一提到小孔成像，我們會下意識的認為這個受光面是個平面，暗室則是方盒子...而事實上這個受光面不一定是平面，暗室也不一定是方盒子型，即使是球型也同樣可以成像。 
我們肉眼就是近似球形的，成像區域（視網膜）也是弧面的。
 下文進一步分析不同成像面成像結果的差異，看下面另一組示例圖： 圖A: 
圖A 是小孔成像原理的理論圖，藍色線是平面成像截面，而紅色線是球面成像截面，在平面成像截面與球面成像截面之間的部分為弧面成像截面，大家可以看到投射范圍的差別；
圖B： 
（以上AB兩圖的成像范圍不在同一個基準上，由于繪圖時沒注意造成了差異，但并不影響原理的闡述分析）
現實中之所以要光線穿過小孔成像是避免光線干擾，如果排除光線干擾與漫射因素，成像面如圖B 般鏡像反轉過來也同理，成像于眼點，早期很多HDR圖就是在鏡球面上拍照而后拼接而成的。 以圖A的成像范圍為參照，實際成像效果如下圖：
上圖成像效果演示圖由Cinema4DR13生成，物理渲染模式，鏡頭焦長都設置為12，一個默認無畸變一個開啟畸變，從結果可以看出很明顯的區別。
現有3D軟件默認渲染計算的基本都是平面成像，平面成像本身就有邊緣拉伸變形失真的問題，從理論圖中就可以看出來，接近畫面中間區域拉伸還比較輕微不是很明顯，但中間區域靠外的部分拉伸就越發明顯。靠畫面邊緣的球體被拉長了很多，明顯失真。焦長越短（廣角越大）該現象就越明顯。
而弧面成像結果比較接近于我們現實中的照相機廣角鏡頭，弧面成像雖然不能完全避免拉伸，但比平面成像改善很多，并且同樣的可視范圍可以看到更多的物體，
例如畫面中的紅球，平面成像下是看不到的，在弧面成像下就看得到，而且每個球的拉伸變形都很輕微,只是地面變形明顯，不過這種變形符合“近大遠小”的視覺邏輯，因此看上去更真實了。 理論上半球面是拉伸損失最小的成像結果（HDR全景圖算是全球面成像），例如人眼結構這方面就很先進，我們肉眼看事物幾乎感覺不到扭曲。
但對于當前的照相和CG技術而言，成像畫面終究是要被展成四方平面的，球面展成平面畫面后還是會產生明顯扭曲現象的，只是扭曲方式不同而已（參考HDR），這更像是個邏輯問題，此類示例大家都見過很多，這里就不做展示了。
由于我們看世界以及描述世界的方式本身就有很大的局限性，因此沒有完美成像方案，肉眼成像也存在很多的局限；至于現有的外在成像方式中哪種方式最好，還要看我們的視覺更樂于接受哪種結果，
相對而言，我們的眼睛更喜歡弧面成像的結果，這也比較符合邏輯；由此可以得出結果，“弧面成像”可以使成像畫面舒適度有所改善，純粹的“平面成像”并不是視覺最舒適和自然的結果，因此要得到好的成像結果很多時候是離不開弧面成像（魚眼、畸變）的，特別是短焦鏡頭下...
既然“弧面成像”如此重要，為什么以前3D渲染軟件都沒有支持此功能呢，原因在于弧面成像要比平面成像耗費更多的計算資源，現在隨著軟硬件的性能提升，弧面成像已經逐步被越來越多的渲染軟件采用，大有逐步普及的趨勢。
對于2D畫面而言，成像變形的現象將無可避免的存在，除非我們的顯示器以及所有的視覺媒介都能達到《阿凡達》電影劇情中那樣純3D化顯示的程度。顯然目前我們的3D立體圖像顯示技術還達不到這個級別（當前技術只是將2張2D的圖像分別對應左右眼來使大腦產生立體的錯覺，觀者很容易產生不適感，也不能隨著觀看角度不同而產生互動）。 目前“弧面成像”最大的應用普及阻礙因素還是資源消耗問題，軟渲染還好說，只是增加些渲染計算時間；但交互顯示方面就不行了，目前似乎還沒有發現哪款游戲引擎或軟件引擎支持實時物理魚眼鏡頭效果，不能交互查看就意味著可控性與便利度大打折扣而影響應用體驗，因此這方面可以說是任重道遠。今后隨著技術的逐步成熟完善，相信CG作品中“鏡頭畸變”會和“景深”一樣，成為提升畫面意境與效果的一種常用并且不再“昂貴”的手段。
|
