针孔的广角和广角镜头在成像效果上到底有什么根本区别？

针孔严格来说自身没有广角或长焦之分，其视野完全是由成像平面的大小和距离决定的。

即一个无穷大的成像平面 或无限接近针孔的成像平面 都能做到理论上的180度视角。但是这个180度也就是针孔的极限了，对比之下鱼眼广角镜头是能超过180度视角的。

至于题目描述里说的“清晰度”“畸变”和“暗角”，针孔在这几个方面各有各的问题。

按照顺序，先从清晰度开始。针孔的理想状态很简单，直线传播的光通过一个理想的孔，在成像平面上成为一个点。按照同样的原理，对物侧无数个点做积分就能获得物侧的图像，如下图所示。

但问题是实际的孔必定是有直径的，因此物体上反射的光线将会以锥状通过，造成最终成像的模糊：

在这个阶段，显然，只要落到成像平面上的锥截面小于成像平面的最小可分辨单元，那么这个模糊就是看不出来的 ^[1]。

简单的三角相似可以得出：

我们假设自己使用的是某种无反相机，这里贴出我之前做的法兰距图：

不难看出，大多数当代135格式无反相机的法兰距在20mm左右，我们假设理想针孔就在法兰盘上，可取 。考虑针孔摄影的大多数场景，我们不妨假设想要拍摄的物体位于5m处，即 ，那么带入可得：

我们假设用的是个中阶24MP的水桶机，那么135格式下显然可得每像素大小为 ^[2][3]，我们可以得出满足条件的最大小孔直径为 。

直觉上来看，只要减小孔径到上面那个数值然后延长曝光时间就能让图片变清晰，但这也不行，因为除了这个孔的大小太极端 人基本扎不出来外，其大小还会使成像过程达到衍射极限。

按照艾里斑(Airy disk)条件，我们不难推出：

当 时，考虑550纳米光，艾里斑达到了 ，这你就啥都不用看了，整个传感器上灰蒙蒙糊一片。

注意1式中 是随着 的增大一起增大的，而2式中 是随着 的增大缩小的，我们因此可以画出二者的函数：

显然，当 时二者交叉，在此之外几何光和衍射光分别会导致CoC条件的恶化，这个交点就是我们能获得的最小 值。

但此时 也在 左右啊，反推像素可得此时想要获得完全清晰的图片，135传感器的分辨率为225x150，一共33750像素……

注意这里我们讨论的是严格清晰，即没有任何离焦之类的模糊感，实际用24MP和0.16mm的针孔拍肯定还是能看到东西的，就是到处都不清晰。

不止不清晰，之前我们只用了e线附近的550nm(下图绿色），如果再考虑B线686nm（下图红色）和h线410nm（下图蓝色），其差别更大：

不过在这个大小上，可能CA也不那么明显了吧……

题主随后提到了畸变，在针孔上这个问题其实非常复杂，因为由于上述提到的 大小问题，我们不能靠理论上的主光 (chief ray) 来计算畸变。比如考虑fig 2中，锥形的离轴投射效果即使在理想情况下也是一个椭圆，如果针孔还有厚度的话，口径蚀会进一步破坏能量分布，因此直接连接光源和Stop中心得到的主光是不能有效代表畸变的。

而如果我们的成像平面是数字传感器，那么事情就简单很多了，因为在这种情况下我们能肯定的得出结论最终成像的边缘必将有离焦效果且向桶形畸变方向加剧。这个现象的原因简单来说就是数字传感器前的玻璃导致离轴光被折射且光路长增加，下图fig 6展示了Hologon在不同玻璃厚度上的效果。

Hologon镜头有这个问题是因为其本来就没考虑数字传感器，在胶片上其效果拔群，几乎没有任何畸变。至于现代镜头，如果读者看过戈多 APO 八重 Wavechaser等的现代镜头专利模拟，应该发现了大多数现代专利在最后是带一块玻璃的，即传感器玻璃影响已经被设计考虑在内了，因此畸变反倒经常比针孔小很多。

题主最后说了暗角，这又是一个针孔“理论上和镜头差不多但实际上差很多”的问题。

在纯理论上，折射类镜头和针孔都有 的基础衰减，而且镜头全开时还会因为口径蚀进一步在高场衰减，比如下图是中一50 0.95（那个徕卡M口）全开时的衰减，边缘显然高于23度的直接结果。

但口径蚀的问题在针孔上更为严重。

举例来说，下图是维卓士35 1.8的结构图，我大致画了个外部镜筒：

对于正常离轴入射光（图中绿色线），其在经历折射后能正常到达图片平面。

但是如果移除镜片，将其变成一个等比的小孔，那么同样的35mm离轴光（大概32度）根本就无法离开镜筒：

可能有人说啊针孔不会像fig 9那么窄，不，针孔还真经常这么窄。

一个塑料镜头盖前部厚度在1mm以上，接近2mm。为了尽可能小的孔径你用一个标准60号针头插了个洞，假设你的手还非常稳，炸出了一个均匀的0.6mm洞，那么假设1.5mm的镜头盖厚度和0.6mm的直径，可得光线的极限通过角度为21.8度^[4]，这个视角即全幅55mm焦距。但注意这不是说正常的55mm焦距，而是说在超过55mm焦距的视场范围外就全黑了，图像自身在到达视场边缘前暗角就已经非常明显了 （考虑离轴孔的形状，其衍射还会进一步把能量沿着矢向分散）。换言之，缺乏玻璃对光线的休整，针孔直接受限于低等像差，经常有更为严重的暗角和更小的视场。

所以整体来说，针孔除了体积小和“严格来说确实能成像”以外实在没有多少优点。老镜头还能勉强说些“手动对焦的仪式感”或“特殊的焦外”，但针孔实在没有什么艺术创作空间，其图像特征的最大决定因素基本上是手动扎孔形状带来的衍射图案特征，但该特征又会在孔径增大时被其几何大小所掩盖。在2026年，我觉得针孔就是摄影槟榔，偶尔吃一块麻酥酥的满嘴粘好像很有意思，但要是哪个人天天吃还真觉得这是好玩意儿，那他多少沾点儿生理或心理上的问题。

本文又是一个“苏联潜艇专家”故事的变体，我原无意写任何东西，但另一个回答太过离谱，瞎整什么摄影哲学思辨堪，含金量堪比少儿量子速读，各种虚假信息和民科的“俺寻思”，瞎吹针孔，一股子狐狸吃不到葡萄的拧巴酸味，给我看的气笑了。我本着反对诈骗的原则，为了防止人民群众误入歧途，写了本篇回答。

另，评论区喜获典型一只，看见公式就开始说我不懂艺术。此言一出我就知道此good boy之后会怎么叫。给它说我有纯艺硕士，果然立刻开始嚷艺术学历都是假的、只有作品才有说服力，可预测性之高令人惊喜。真不巧，我还真办过展给过演讲教过学生，还都不是我付钱是别人付我钱去做。该good boy听到这肯定又会叫 啊机构不算，都是和学校一样的套路！嘿你别说，AI前我都已经在售个人数字art print，架上油画 以及接商拍了。甭管该生物想靠阳春白雪还是下里巴人驳我都干过，无论艺术鉴赏、艺术理论还是艺术能力我都有。

但是这里不管是谁来，该生物都接受不了，因为其就是一只非常普通且典型的艺术“民科”。由于自我能力的匮乏，必须要相信“艺术”能出现于和自己境界重合的领域，否则就需要面对自身一无所长的事实、接受自我生存意义的缺失、进而陷入生存危机。而其所在的领域就是“缺乏训练与教育的成年人在纸上画火柴人拿着长满刺的大剑打架”这种层次，因此为了拒绝真相就不得不拼命去相信只有那些火柴人才是真的艺术。

下载个procreate的确会让人获得“画”这个动词的行使能力，但不代表其就能瞬间成为“画家”。“艺术”是知识、教育、训练与生活经历(lived experience)耦合后、受强烈的表达欲驱动、在无数主动的创作决定中逐渐现身的；一无所知的坐井观天状态中随便溅出的东西不是艺术。希望其他读者对知识与能力有基础的尊重，不要成为那样的一只青蛙。