转载：数字立体拍摄设备配置理论与实践(上)

【摘要】本文对立体视觉理论进行了简单的归纳整理，重点介绍这些理论成果对我们数字立体电影摄影设备集成实验的指导作用，以及我们的研究实验对这些理论的验证结果，从而摸索出数字立体拍摄设备集成的规律。
【关键词】立体视觉理论 数字立体电影摄影设备集成
1.概论
随着近年来几部数字立体影片获得票房的成功，数字立体电影已经进入蓬勃发展的新阶段。为了推动数字立体电影的国产化进程，赶上数字立体电影发展的大好机遇，我所规划并实施了一系列重要举措，在数字立体电影拍摄、制作、放映等技术方面集中力量进行突破。
《数字立体电影业关键技术研究》是我所承担的广电总局科技项目，数字立体电影拍摄技术的研究是其中的重要组成部分，相应的专用拍摄设备是保障拍摄的基础。其集成配置是否合理，对应的功能是否完善，能否保证拍摄的创作要求，直接决定拍摄工作的质量和进度。
人们对立体视觉机理的研究已经积累很多重要的成果，这些研究成果对数字立体电影的拍摄具有非常重要的参考价值。本文对这些研究成果进行了简单的归纳整理，重点介绍这些成果对我们数字立体电影摄影设备集成实验的指导作用，以及我们的研究实验对这些理论的验证结果。
2.立体视觉理论
我们首先回顾以下对立体视觉的理论认识，然后按照理论要求摸索出对相关设备的大体要求，并对立体视觉的相关问题进行更深一步的讨论，推演出设备功能的详细目录及要求，最后我们解释一下相关术语，以使今后讨论时能够更加便利。
2.1 立体视觉基本原理
立体影像取得与还原最起码要满足已知的关于立体视觉的机理， 即双眼立体视觉的融像规律。按照目前视光学对立体视觉的认识，一般认为人眼的立体视觉是感觉融像的最高级能力，感觉融像分为4个层次：［1］
⑴同时知觉simultaneous perception；
同时知觉也就是要求视神经的反应应该是同时，这是进行融像的基础，但同时知觉并不是融像，只是双眼能同时看到物体。
⑵重叠superrimposition（1度融像）；
图1 重叠
重叠的意义在于两种轮廓或线条的组合，强调除了左右眼能够在同一时间看到不同的像外，能够在同一位置定位两个像，从而可以构成物体的外形。
⑶平面融像flat fusion（2度融像）；
图2 平面融像
平面的融像在于构成影像平面的细节，为落到视网膜的影像细节的融像过程。
⑷立体视stereopsis（3度融像）；
立体视的意义在于除了具有同时知觉、重叠、平面融像以外，强调左右细节的差异性，这样可以形成表面形状变化和纵深位置的融合，还具备深度方面的感知能力。这一过程涉及大脑的处理细节的机理，显然要求左右图像差异存在的合理性，否则会形成误判或判断困难。
拥有正常双眼视的人同时具备上述4种感觉融像类型，双眼视异常的患者可能只有部分感觉融像类型。
关于立体视觉的理论，除了上述表述以外还有一种简化的解释：即同时知觉、融像、立体视，将“重叠”和“平面融像”合并成“融像”，所说的内容也是一样的。
2.2不同融像阶段的区别与作用
从影像的融合过程看，似乎立体视觉的重叠、平面融合和立体视有重复之嫌，实际上则不然，这是源自人眼信息的提取和大脑的处理简化的要求，眼球会将视轴调在需要细节丰富的区域，此刻其他区域的成像则只需要轮廓的较明显的细节，这样等待大脑处理的信息量得到优化。
2.3立体视觉的重要位置
人眼永远按照大脑的指令汇聚到某个关注点，视觉光学称之为眼睛的注视点，其立体效果围绕这个注视点展开的，双目的辐辏角按照汇聚需要进行调整，而摄影机拍摄出的一组画幅偶是供人们来观看的，它的辐辏角目前还不易像人那样随时调整。人眼的注视点在视轴的轴线成像区域，这是成像最佳区域，也是立体效果最好的体现区域，一般该区域对应于人眼黄斑区，大约５°左右，其他区域为视野范围，对细节要求并不高；而摄影机对应５°的区域只有银幕画面中心的狭小区域。
2.4立体视觉的行为差异
日常生活中人们观看其他区域是通过转动眼球调整为最佳观看状态的，而观看立体电影则不然。立体电影画面在进行放映时，由于允许每个人按照自己的注视点进行观赏，因而需要提供更大区域的范围提供平面细节和纵深细节，以便人们观察。比如日常观察一个人，可以从脚到头，也可以从头到脚，也可以停在脸上凝视下去，但人们在影院观看立体电影时，无法统一人们观赏行为，你必须从头到脚细节全面交代清楚。所以拍摄和制作立体电影画面要求更高一些，要求非画面中心区域影像成像质量与画面中心区域影像成像质量基本一样，只有这样人们才能按照自己的意愿安排注视点，从而感受画面的立体效果。
2.5大脑的重要作用
人眼的立体影像形成，需要大脑能够对同时收到的一对图像对应做出合理的匹配判断，最典型的影像匹配是随机点立体图对。人们观看随机点立体图对时，大脑对其中某些点对做出合理性匹配，并且这种匹配可以同周边的点对发生合理的关系，唤起大脑的日常立体形象认知，因而看到立体影像，而这种影像是在日常可以看到的影像，从而决定这一匹配结果是合理的。所以我们要求对同一几何、线条的反映可以进行有理的匹配，变形的匹配则有悖常识，不为大脑接受。要求光学系统的成像变形小，可以很好地满足左右两幅画面对同一线条的一致性表达，自然也成为我们对光学系统的要求。
2.6分辨与察觉的差别
按照视觉光学的概念，人的视觉有分辨和察觉的区别。分辨指的是可以区分物体的细节［２］，对应感光区为黄斑区，对应的观察点为注视点，这个区域的影像具备完整的立体影像要件，因而可以形成立体影像；察觉则是指观察者辨识物体是否存在［２］，对应区域黄斑区以外的周边，一般这个区域的影像不一定具备完整立体影像要件，形成的影像更似轮廓。因而整体画面的立体影像可以看作部分立体影像和与之关联轮廓的有理的结合。
2.7融像的合理性
这里强调这种立体影像和轮廓结合仍需具有一定的合理性，如符合透视原理，无视错觉。例如注视点同样是一列火车，双目融合形成火车的立体影像，如果察觉区融合形成的铁轨为与火车方向一致直线，则大脑判定火车沿直线开来；如果察觉融合形成的铁轨有多种可能，大脑则无法判定火车从哪儿开来的，则整幅立体画面形成紊乱；如果察觉融合形成的铁轨有变形，如其中一根铁轨上凸，则画面整体就变得不稳定，非常不协调。
2.8景深的妙用
当注视点前后移动时，起初的注视点分辨区就变成察觉区。例如我们注视点变成铁轨时，最初作为注视点的火车，变成察觉区，对细节要求就没有那么高。这样看来构成一幅立体画面虽并不要求处处细节交代清楚，但要在一个范围内必须都交代清楚。更多的时候我们期望前后景致在细节丰富程度上有一个自然过渡，这样有利于突出主题，也有利于和周边景物融为一体。这样做还有一个很大的优势——减少一些不必要的数据量，使信息的总数据量简化。这一点正好切合镜头景深的范围，这给我们合理利用景深提供了依据，也指出了利用的方法。
3.数字立体电影摄影系统的配置
3.1立体视觉原理对立体电影摄影系统的要求
根据上述人类关于立体视觉的知识，我们通过分析推演每个融像阶段对设备的不同要求，得到完成立体影像再现的设备技术需求汇总。
3.1.1不同融像阶段对设备的技术要求
⑴同时知觉对设备的要求
双机位的拍摄必须同步进行，以便获取同一时刻的画幅偶，对于数字拍摄设备还要求做到帧扫描的同步。
⑵重叠对设备的要求
除了要求拍摄同步以外，还要求设备的镜头具备良好的重复性和可替代性，这样才能保证拍摄物体的外形轻易满足重叠需要。
另外要求镜头进行调焦的同步一致，这样在进行连续性拍摄活动时始终满足重叠的要求。
要求使用反射镜必须要求镜面平整无变形，这样保证使用反射镜后对画面重叠的实现无影响。
⑶平面融像对设备的要求
基本与重叠要求一致，需要补充的是要求数字拍摄设备的分辨能力较高，以便记录更多的细节，提高平面融像质量。
⑷立体视对设备的要求
基本与平面融像的设备要求一致，同样也要求数字拍摄设备分辨能力较高，同时也要求拍摄镜头景深较大，两支镜头的景深调节一致。
3.1.2技术要求的简化
上述关于立体影像的构成要件也可以简化为：“严格的同步”与“准理想的光学成像系统”。“严格的同步”不需做过多解释，必须做到同步；“理想光学系统”是光学理论中的概念，专指无像差的光学成像系统，一般只有近轴光线满足此类条件，即使进行严格的设计，一般轴外光线成像仍有一定的像差残留，如场曲。故我们强调“准理想光学系统”有两个含义，其一要求系统是接近于理想的光学成像系统，光轴较远的影像融合不会产生错误；其二是轴外成像残留较大相面弯曲时，尽可能减小辐辏角，以使在这种情况下的影像融合不会产生错误。
3.1.3设备要求的细化
综合上述要求，我们归纳出如下设备明细及简明要求：
数字摄影机
选择2Ｋ或更高分辨率的数字拍摄设备，这样可以满足重叠平面融像和立体视的要求。
摄影机双机配置平台要求
⑴应配置两台相同数字拍摄设备；
⑵选择相同型号的高品质光学镜头，要求成像的畸变足够少；
⑶平台的透射、反射光学系统必须可以满足高质量的影像成像要求，嵌入光路中的透射、反射镜及其光学薄膜不应显著降低画面质量，并保证光能量的均匀分配；
⑷能够调整对偶摄影机之间的相对位置和光轴夹角，光轴最小间距60mm以内；
⑸可以安装对偶摄影机镜头的同步调节控制系统。
双机拍摄的同步要求
⑴外置同步发生器发出的同步信号稳定可靠，并能够提供可靠的帧同步信号；
⑵对偶摄影机的时间码同步；
⑶对偶摄影机镜头同步的调焦、聚焦和光圈调整控制，可以按照同一指令步调一致完成上述动作，无明显滞后；
⑷对偶摄影机的拍摄动作同步；
⑸对偶摄影机的帧扫描同步；
⑹对偶摄影机的硬盘记录系统同步。
3.1.4术语解释
在本文中我们提到了稍显陌生的词汇——对偶摄影机和画幅偶，有必要在这里解释一下，阐述其意义。
对偶摄影机，即配合使用的一对摄影机，这一对摄影机是做了时间码同步和帧同步的，一般为同一型号的摄影机，我们用“对偶”将两台摄影机的关系更加紧密地联系在一起，以区别无任何联系仅仅左右分配放置的两台摄影机。
画幅偶，即时间码同步和帧同步的、对于物体同一时刻不同空间频率进行反映的一对画面，以区分没有做时间码同步或帧同步的一对画面。
下面我们将结合立体视觉形成理论的基本要求，分别论述设备配置实验中遇到的问题、释疑以及采取的措施。
3.2摄影机的选型
关于数字摄影设备，我们要求使用2K或高于2K的数字设备以便可以记录更加丰富的信息，更好地完成对物体空间信息的记录，同时考虑到设备在拍摄平台上有一定的尺寸要求，一般不选择尺寸较大的摄影设备。实验中选择的是4K的Redone数字摄影机，拥有4K的理论分辨率。
在这里要求选择高质量的数字拍摄设备也是基于立体影像再现的需要，毕竟目前的立体电影系统还是基于双眼立体视觉原理，要求立体影像画幅偶具有一定的、合理的视觉差异。首先必须能够记录双眼（双机）差异，才能保证后续影像再现的立体感觉质量。如果双机记录不出相应的差异，立体影像再现时绝不会看到影像在纵深方面的差异，只能依靠周边影像的立体空间进行联系，否则就会造成无法在物体表面形状、纵深位置判断的困难，这就要求数字拍摄设备可以记录更细微的变化，能够记录更宽的影调变化。
实验中我们也考察了所选择数字拍摄设备的因素对影像还原的影响。如Redone数字摄影机标称为4K分辨能力，但它的记录数据量并不高，这有理由令我们对它的能力产生疑虑。从数据量上我们可以看出，Redone数字摄影机数据传输能力并非很强。
但这种设备具备它的优势：价格较低，拍摄出的画面尚可以接收，作为初期试验用摄影机较妥当。
我们选择的数字拍摄设备达到了预期的功能，考虑到性能进一步提升，根据实验的结论，我们提议选择用于数字立体电影摄影的拍摄设备时，综合考虑设备的技术优势，设备的数据量同样重要，不能仅仅依据理论上的分辨率。
3.3镜头的选型
我们选择标称分辨率同为4K的两台Redone数字摄影机，配置的镜头为阿莱MP系列的镜头，焦距分别为18mm、25mm、32mm、50mm、65mm和100mm各一对，这样保证我们拍摄时每组镜头基本一致。为了保证成像的一致，对每一个焦段的镜头逐对进行拍摄检验，在相同的距离上，充满画面的状态下拍摄同一块标版，这样保证了拍摄实验数据的有效性。
拍摄结果显示，多数情况下Redone数字摄影机与阿莱MP系列的镜头配合使用成像良好，差异主要存在个别对焦刻度上，主要是Redone数字摄影机与阿莱MP系列镜头配合使用时的清晰位置与理论对焦平面存在差异，这在业内同行进行的单台Redone数字摄影机与阿莱MP系列镜头配合拍摄时也发现这种现象。我们分析原因主要是Redone数字摄影机镜头卡口精度不够高所致，通过理论计算我们反推显示偏离大小，至多几个微米，对聚焦距离有一定影响，但对画面清晰影响不大。
我们曾经试验过在Redone数字摄影机镜头上安装鱼眼摄影镜头，拍摄出的画面具有较大的画面变形，如一只镜头拍摄出某线条为直线，而另一只镜头拍摄出来的该线条却为弯曲的弧线，这些线条在融合影像时会有较大影响，甚至可能融像失败。
因此进行双机立体影像拍摄时，要求整个画面达到清晰一致的水准，不容忍画面存在较明显变形，因而不宜使用超广角镜头，对于小广角镜头也要慎重使用。所以镜头成像要求不存在较明显变形就成为顺理成章的要求。
我们选择阿莱MP系列的镜头还有几个重要的原因：
⑴尺寸的统一。无论是镜头外径、调焦环和光圈调节环以及镜头的长度，我们选择的焦距分别为18mm、25mm、32mm、50mm、65mm和100mm。阿莱MP系列的镜头都是同一个尺度，这使得我们在拍摄支架的配合上很容易做到统一。
⑵阿莱MP系列的镜头光圈标称为F13，比其他厂家的镜头最大光圈大半档，这样有可能在实际拍摄时更能满足对光线的要求。
⑶阿莱MP系列的镜头在业内有着很高的声誉，对它的质量较为放心。
⑷阿莱MP系列的镜头可以提供镜头的配对，尽管我所用的镜头只有一组做到这点。
3.4摄影机平台的选型
3.4.1拍摄平台选型过程
在实验中我们尝试了两种典型的双机拍摄方式。一种是简单并机拍摄方式，将两台摄影机直接地并排固定在一个平面上，对同一目标进行的立体拍摄，这样分别记录来自被摄物体光线的两个不同的空间频率。这是一种非常传统的方式，也是非常简单的并机拍摄装置，我们采用自己加工的方式建立了这种装置。另外一种是分光膜方式，也就是说系统采用了半透半反的分光膜，将入射光线分成两束光通量相当的光线，透射光线与反射光线，分别记录来自被摄物体光线的两个不同的空间频率。这类装置的提供商总共有那么几家，原理都一样，具体形式各有差异，我们采购和使用的这种分光膜并机设备为Ｐ+Ｓ的3D RIG平台。通过实验，我们发现这两种拍摄设备装机方式的特点有较大差异，从中也体验到它们的优缺点。
首先在光学系统的通光特性上二者差异较大。简单并机拍摄方式通光特性优势明显，一般来说，分光膜方式的光学效率仅为并机拍摄方式光学效率的四成（我们的实验数据）。但实际使用时并非简单并机拍摄方式光效率更高，我们还须考虑现场布光的难度。
3.4.2双机拍摄平台的性能
关于拍摄平台的性能实验，我们重点关注它的通光特性、光谱特性、成像质量和操控性能，对于该设备的缺点也将予以提示，以便今后有针对性的解决。
3.4.2.1通光特性
在整个实验过程中，我们对前后两套分光膜并机拍摄设备的透射光线和反射光线进行了光通量测试，测试结果如下：
上述实验数据表明，3D RIG平台的反射光与透射光的光通量基本相当，存在的误差不足10%，这一点误差换算到光圈数值上很小，这样就很方便我们对镜头光圈值的统一调控，这一点在实验和拍摄中很重要，极大地方便了对镜头光圈的调控。
3.4.2.2光谱特性
实验中除了测试反射光与透射光的光通量外，我们对3D RIG平台的反射光和透射光进行了光谱测试，其中一台的测试曲线如图3。
图3 半透半反镜入射光、透射光和反射光的光谱
表面上看透射光和反射光光谱曲线差异明显，但在实际立体电影片段的放映中，几乎看不出双机色彩差异对立体影像再现的影响，这也是我们不太考虑半透半反镜色彩差异的原因，因此我们可以认可目前3D RIG的半透半反膜对光学质量无明显影响。
其实在极端情况下，对偶摄影机之间的色彩差异也不会对立体影像形成起决定性作用。例如，在立体电影发展的过程中，曾经有一种特殊电影形式即红蓝眼镜立体电影。这种电影采用红蓝眼镜替代偏振眼镜，极大地降低了立体影院的设备成本，当然影像的色彩质量也有所损失，不过并没有影响立体效果形成。可以将红蓝眼镜立体电影看成左右眼色彩差异达到极大值的特殊形式，它并没有影响立体影像的形成也可以从一个方面说明：我们可以不必考虑双机拍摄左右机色彩差异对立体影像的影响。一般完全可以认为，只要左右双机拍摄出的色彩差异不影响信息记录即可。
3.4.2.3成像质量
除了考察分光膜的反射光和透射光之间的色彩差异之外，我们更关心它们在画面上的变形差异，为此我们对同一物体分别拍摄TE158标版。
我们选用了摄影基线为零进行图形重复性测试，从图4可以看出上下两张重叠的图型基本一致，局部区域稍有变化，主要是结构在加装摄影机后发生极其轻微变化，这个问题本文中还有论述。
图4 摄影基线为零拍摄的反射图像与透射图像
除此之外还测试了同一镜头摄影基线不为零的标版影像，成像质量也很不错，如图5。
图5 摄影基线为２０mm的拍摄的反射图像与透射图像
3.4.2.4操作性能
在系统的操控性上，分光膜方式可以在非常近的距离进行拍摄，可以最大限度地利用场景光能分布，它的摄影基线可以从零调至比较大，而并机拍摄方式的最小摄影基线取决于并排摄影机的大小，一般比较大，很难做到小于人眼瞳距，也就是说它的摄影基线一般都远远大于58mm，而最大摄影基线可以调节至非常大。而这也决定了这种拍摄平台一般不会拍摄距离很近的场景，这样在场景布光上有较大难度，一般适用于拍摄大场景，并且以自然光为主光，如自然风光等。
在一系列实验中，我们发现使用简单并机拍摄方式，在摄影基线调节上要更方便一些，可以很方便地将两路光轴汇聚成功。有一些还装配了可微调平台，可以很方便地解决平台的误差。缺点也很明显，只适用于摄影基线较大的场景拍摄。
而分光膜方式则在调节参数上更加灵活，适用性更广，其摄影基线可以为零，最大摄影基线可以大于200mm，拍摄现场就比较容易满足拍摄复杂镜头的需要。特别是极小尺寸的拍摄环境，如拍摄昆虫等，需理论推算放大后的物体尺寸变形可以控制到较小的范围，这有很好的利用价值。但也有一个缺点，安装工作较复杂。一般正常情况下安装约需一个多小时，即使是换镜头，至少需要完成拆卸镜头调控系统、更换镜头、安装镜头调控系统、初始化镜头调控系统4个动作，最少也需要5分钟左右。这与拍摄现场需要频繁更换镜头、更换拍摄机位的要求有较大距离，这一点有待开发更好的镜头更换和安装调整办法。
综合来看，在系统的操控性上，分光膜方式可以在非常近的距离进行拍摄，可以最大限度地利用场景光能分布，摄影基线可以从零调至比较大，灵活性更好，可以胜任多数场景的拍摄；而简单并机拍摄方式很少能用于拍摄距离很近的场景，场景布光上有较大难度。
所以我们优选推荐分光膜方式，它的场景适用性更全面，有利于影片创作。
3.4.2.5缺点
实际使用中分光膜方式的另外一个缺陷也暴露出来。分光膜方式由于摄影设备过重，支架系统发生轻微形变，给光轴的汇聚造成一定的困难。通常的解决办法是增加支架强度，我们后期也做了这方面的改进，但这样做又会造成支架整体过重，增加设备移动的难度，这显然不是很好的解决办法，目前只能进行精心的调整将这种形变控制在可接受的范围内。但进行设备调节的难度较大，而且现场没有太好的条件进行严格的校正检验，实验中我们也是利用大尺寸标版，精心调整单台摄影机的匹配，达到比较理想的状态。庆幸的是目前尚没有发现这一缺陷对立体电影拍摄的严重影响，关于这方面的详细内容和具体解决办法，将另行著文论述。
3.4.3拍摄平台实验小结
实验选择的分光膜式平台达到了实验要求，同时通过实验也发现了优势和今后设备改进的空间。
3.5摄影辅助装置
3.5.1双机拍摄的同步集成实验
时间码同步和帧同步问题是我们要解决的最重要的一环，这是正确融像的基础，是双目立体视觉的最基本要求，也是最容易出现问题的一个环节。整套设备集成过程中涉及同步的环节按照分类有：对偶摄影机时间码同步、拍摄动作响应同步和图像捕捉帧同步、镜头调控同步和监控系统同步等。
3.5.1.1时间码和帧同步实验
对偶摄影机之间的同步有摄影机时间码同步、拍摄动作响应同步和图像捕捉帧同步。首先要声明的是所选用的Redone数字摄影机自身带有时间码的发生和输出，但在业内人士的使用中发现Redone数字摄影机自身时间码的发生有不稳定现象，这样在对偶摄影机联锁时会出现严重的漂移问题。从Redone论坛网友的经验介绍看，没有人使用Redone数字摄影机自身的时间码，一般都采用外置时间发生器进行时间码同步和帧同步控制，更为奇怪的是Redone数字摄影机提供的用户手册也是以ACL202作为外置时间发生器案例，介绍了Redone数字摄影机时间码同步和帧同步控制。由于ACL202已经被升级，我们选用的是ACL202的替代机型ACL203。实验过程也证实了使用ACL203作为外置时间码发生器，可以很好地解决Redone数字摄影机时间码同步和帧同步控制问题。
实验中我们设置了一只调速风扇，标记扇页的某一位置，实验表明实施时间码同步和帧同步后，在同一时刻拍摄的扇页标记点是一致的，不做帧同步的标记点有较大差异，这充分说明实施时间码同步和帧同步的成功。实际拍摄中一旦帧同步失败，所得到的一对画面在放映时观众会出现各种不适感受，而观众观看良好帧同步的画面感觉非常好。
3.5.1.2拍摄动作响应同步
Redone数字摄影机拍摄动作响应同步是通过Redone数字摄影机的232控制来完成的。我们在给镜头配置同步系统时发现了解决办法，通过Cmotion镜头调控系统发出232指令，直接控制对偶摄影机的执行拍摄记录动作。在实际拍摄和随后的回放中证实达到了预定的拍摄动作同步，极大地方便了拍摄的进行。
实践中也发现，尽管Cmotion镜头调控系统发出的232指令已经在对偶摄影机上执行，但双机的启动仍然有一定的响应差异，但由于帧同步已做，并不影响我们按照时间码索取对应的有效素材。
3.5.1.3同步系统实验小结
通过实验非常成功地满足同步的技术需要，验证了同步要求的必要性。
3.5.2镜头的同步调节控制系统
安装对偶摄影机镜头的同步调节控制系统是保障数字立体拍摄的重要环节。实际拍摄过程中需要频繁地进行镜头调整，对焦或调整光圈大小。手动调整镜头的对焦和光圈大小很难满足拍摄的可重复性，更不可能满足同步调整的需要，为此我们寻求镜头调控系统来完成镜头调整和调整动作的同步。经过对可能的解决方案深入地比对，我们选用了Cmotion镜头调控系统作为问题解决方案。我们使用两套Cmotion镜头调控单元，使用其中一套单元作为主控系统，并通过它同步控制另外一套镜头调控单元，同时也通过该系统的232控制线解决了拍摄指令的同步响应。这种解决方案可以在该系统启动之后进入自动校准程序，稳定性较好，还可以对镜头进行参数虚拟修正，保证调控的准确。如一只镜头对焦位置或景深与另外一只镜头比较有差异，我们可以进行修正，调节该镜头至与另外一只不需做修正的镜头一致，并让系统记录调整后的位置为“标称”位置，这样对偶的两台数字摄影机拍摄的画面就可以做到景物大小和景深一致。
3.5.3辅助监控系统实验
监控系统是整个系统的一个难点。如果达到完全的调控，需要真实的再现影院放映的画面效果，这有一定难度。主要问题是系统尺寸的差异。另外一个是监控信号的同步，在实验的多数时间里，由于监控信号没能得到同步，我们只能通过辅助办法获得一定的监控。在最后阶段，通过Redone固件从build18版本升级到build21版本，实现实时监控立体影像的要求。
3.5.3.1监控信号的同步
监视拍摄的监视器可以接收两路信号，两路信号可以在监视器上以开关时间或分色进行显示，通过开关眼镜或红蓝眼镜可以观察到拍摄中的立体影像。我们实施了相关的实验，但是发现两路信号的场信号不同步，无法控制在指定位置，而且存在一定的漂移。我们记录该信号后发现，虽然我们对Redone数字摄影机进行了同步锁相（genlock），但似乎只有硬盘的RAW数据被genlock，摄影机的监控信号没有同步，HDSDI信号也没有实施同步的迹象。在论坛上有人推荐使用对监控信号单独genlock的方法，可以实现现场实时监控到立体影像，据说国内也有人通过这种方式达到立体影像实时再现监控。
在课题接近结束的时候，Redone摄影机进行了固件升级，公布的升级声称可以对输出的监控预览信号进行genlock。为此我们再次进行了实验，并成功地实现了立体影像监控。
3.5.3.2固有的再现难度
另外一个立体电影拍摄过程中的监控难点在于监视器与影院银幕尺寸的差异。按照我们前辈们掌握的立体电影经验，拍摄与放映满足一定的条件，才能做到画面失真较小，该经验公式如下：
B0=65×a×L×HA×f
式中B0表示两镜头光轴的间隔距离亦即摄影基线，A表示放映到银幕上画面的宽度，a表示影片上画幅的宽度，f表示摄影镜头的焦距。L表示摄影时假想的平面到摄影镜头的距离，H表示失真系数，H>1会造成失真但是可以夸大立体效果。
从公式的各分项含义很容易发现，数字立体拍摄的一些参数必须考虑将来的放映环境，而且与所使用的镜头密切相关。同样使用同一镜头拍摄一幅画面，当其它参数不变时，放映银幕越宽，失真系数可以选择更大一些。这也就意味着当我们选择影院银幕宽度（如8m）作为观看基准时，在监视器（9英寸）看到立体夸大效果有可能很小，大约为前者的3%，监视器的把关作用被大大弱化了，而当我们对在监视器观看效果满意时，相应的画面在影院放映时极有可能失真严重，甚至造成观众严重不适。
据说国外著名的导演采用与影院银幕同等大小的外部监视银幕，这样可以很好地监控最终立体影像质量。一般很少能享受这种条件，只能采取一些措施加强监控手段，以达到良好控制的目的。
3.5.3.3合理的解决办法
上述情况意味着目前我们暂时不能像普通影片的拍摄那样依赖监视器，而只能把它当成一个参考，对于立体效果的把握必须分镜头计算，甚至对镜头的前景、中景和后景单独计算，才能确定一个画面具体内容及位置的最终取舍和画面的最终效果。
针对监控的缺陷和难点，我们提出以下针对性的一揽子解决方案，即“保留可用监视设备，补充必须辅助手段，完善拍摄控制”，仍然保留立体影像监控器进行监控。补充必须辅助手段，就是取景可以依赖监控器进行场景立体影像的监控，而拍摄时保持汇聚点不变，将轴距进行比例换算，按照将来的放映环境所需要的轴距数值进行调整；完善拍摄控制，即全面了解拍摄画面的各部分组成的变化，掌握主题的表达。
3.5.3.4辅助监视系统实验小结
通过实验发现了设备监控信号的同步困难，为今后数字拍摄设备选型提供了重要依据。总结了监控系统的固有缺点，同时提出了有效的解决办法。
3.5.4硬盘记录系统的同步
实验中发现：当拍摄环境处于干扰源较多时，如振动较强的船甲板、四周有声强很大的音响系统，都会对硬盘的记录产生干扰。这是由于硬盘属于对振动比较敏感的记录媒介，振动过大时会引起自我保护，这样会造成记录的中断，影响信息的完整。来自某些设备较强的电子干扰也可能会引起磁头的保护，从而造成信息记录的中断，破坏帧同步的稳定。这种干扰甚至影响到genlock，曾经出现过导致监视器上显示失败的干扰信号。所以在遇到此类情况时应该仔细排除干扰来源，适时增加Redone专用监视器，监视genlock状态，采取措施将干扰的影响降至最低，最终保护记录系统的正常工作。
3.6数字立体拍摄系统集成明细
最终我们确定的数字立体拍摄系统集成如下设备：
⑴两台Redone数字摄影机
⑵两套阿莱的MP系列的镜头，焦距分别为18mm，25mm，32mm，50mm，65mm和100mm
⑶两套Cmotion镜头控制系统
⑷P+S的3D RIG
⑸ACL203时间码发生器
⑹Tansvideo 3D监视器
（未完待续）
（作者：中国电影科学技术研究所 高航军）