基于色彩饱和度在立体色分法中立体视觉感知的研究

■文/潘璋敏 刘璐 徐小荷 凤来 魏筠瑶

基于色彩饱和度在立体色分法中立体视觉感知的研究

■文/潘璋敏 刘璐 徐小荷 凤来 魏筠瑶

颜色的饱和度对视觉的影响是整个视觉类作品中最重要的因素之一。本文着手于色彩的饱和度，来讨论饱和度的运用对立体视觉效果的影响。最终得出结论，在人眼承受范围内，饱和度高的物体越容易引起立体感知。

饱和度；立体视觉；立体感知

在3D技术日益发展的今天，作为能够带给人们较大的视觉冲击和带入感的立体照片、3D电影等3D立体影像作品，已经逐渐普及成为大众娱乐消遣的方式之一。3D市场在面向的受众越来越广泛的情况下，画面构成和颜色搭配有了越来越高的要求，立体视觉的重要性也越来越凸显。而立体影像中以色分法最为普遍且制作最为简便，然而色分法却在很大程度上削弱了画面的色彩饱和度。由此，高饱和度画面与立体视觉之间的关系如何，就成为了一个值得探讨研究的问题。

1.影像中色分法的立体视觉感知概述

在立体空间当中，当观察者用人眼观察物体的时候，物体与观察者的距离不同，在两只眼中形成的像也会不同，这种不同在角度上的表现被称为“立体视差”。通过一定的技术手段，模仿人眼立体视差的原理，使得左右眼看到不同的画面，于是就感知到了3D立体感的图片影像，这种视觉感受是左眼和右眼的图像传入到大脑中以后，大脑自觉合成形成的。

然而，在立体影像传播技术中，一些简单易制作的显像方法，比如需佩戴红蓝（绿）眼镜的色分法、实现了裸眼3D的光栅法等，对画面的色彩信息进行过滤，颜色损失太大［1］，对画面的立体视觉效果有很大的影响。

2.色彩饱和度概述

饱和度是指，在相同明度下，某一种颜色与消色差别的程度，某一种颜色包含彩色成分越少与消色成分越大，则该色越不饱和越不鲜艳。反之，含彩色成分的比例越大，则颜色越饱和、越鲜艳。最饱和的色为光谱色。因此饱和度又被称作色彩纯度，常常与画面的色彩艳丽程度相关联。

3.饱和度在立体视觉中对立体感知的影响

在影调透视的心理培训下，在同色调的画面中常常会默认饱和度高的物品位置最前，如果在设计画面时，将饱和度较高的物体放在画面前面，饱和度低的物体放在后面作为背景，那么立体感也会得到的加强。饱和度的增加常常会引起视觉冲击力度的增大，一般来说，视觉冲击力较大的画面，相对应的立体视觉感知也会得到增强。

3.1 饱和度立体感知因素的形成

一般来说，对一个画面的立体感知，分别来自于人眼视觉系统的生理因素以及在后天获得的一些生活经验。色彩饱和度在心理因素和生理因素的共同作用下，具有了表达立体视觉感知的能力，人眼所受刺激程度也是立体感知的一个重要因素，在平面的作品当中，饱和度越高的，对人的视觉刺激越大，饱和度越低，对人眼的视觉刺激越小。

3.1.1 人眼色彩视觉系统感知因素

在人眼视网膜上有两种细胞，分别是视杆细胞和视锥细胞。其中，视锥细胞感知明视觉，即饱和度不为零的强光有色视觉。视杆细胞感知暗视觉，即饱和度极低甚至为零时的弱光无色视觉。这里所说的有色视觉与无色视觉就是根据人眼感知的饱和度来区分的。

当人眼处于无色视觉中时，根据影调不同来获得立体感知，所以，在消色画面中，色彩消失但是立体感也并不会消失。故而，在后文在讨论饱和度对立体视觉的影响时，将不讨论饱和度为零的部分的立体视觉。

3.1.2 大脑习得立体心理感知因素

根据生活经验，在雾气烟尘比较浓重的天气时，由于雾气烟尘的遮挡作用导致离我们稍近的景物越清晰、细节越丰富、饱和度越高，离我们稍远的景物越模糊、细节缺失越多、饱和度越低，直至我们分辨不出。这一现象称作影调透视。

这一特性是人类观察大自然形成的一种心理习惯，这种心理习惯使得人眼看一些平面作品时，大脑也会产生立体感知。

3.2 饱和度变化对立体视觉感知的影响

在立体视觉中，增加画面中的纵深感与层次感可以加强人眼的立体感知。而饱和度的变化可以进一步丰富画面，使得画面的立体感知得到加强。相反的，当饱和度的变化反而削弱了画面的丰富度时，画面的立体感知也会被极大地削弱。

3.2.1 饱和度延纵深方向递减

一些同色系大景深的平面作品中，画面立体感知都显得十分微弱。这是因为，大景深的远景场景天生具有比较大的距离感，主要是借助影调透视现象的运用，不论靠前物体的细节和纹理是否足够丰富、饱和度是否足够高并没有那么大的区别。

为了解决大景深立体感知微弱的问题，一些电影利用给画面增加高饱和度的前景来进一步拉伸立体视觉，与此同时，还让观众有一种身临其境的感觉。甚至于，有的影像中将主体人或物放置于画面边缘，配合前景，将最大饱和度的部分做出一个出屏效果，更加拉伸了整个画面的前后景深。

另外，从动态影像来说，要想一个物体有远离观众的真实感，可以调整饱和度使其逐渐降低，轮廓逐渐模糊。反之，饱和度使其逐渐增加，轮廓逐渐清晰的物体容易让人产生靠近的感觉，甚至可以适当增加视差直至物体出镜。

3.2.2 饱和度延纵深方向递增

画面的背景是色彩饱和度比较高的景物时，比如背景是在朱红色的历史古墙，则主体事物的立体感常常会被背景所掩盖。此时，最大纵深方向已经是最大饱和度，人眼视觉敏感度已经很大，此时主体事物的饱和度可以适当降低，有多个陪体的情况下，还可以利用陪体，将饱和度延纵深方向递增。

与大景深拍摄不同，饱和度延纵深方向递增主要作用于3D立体视觉中的负视差部分，可以凸显主体事物的出屏感，加强作品的互动性。同时，这一方法还可以让人的视线可以随着饱和度的递增方向得到视觉上的引导，更容易关注到画面中的主体事物，进一步加强立体视觉感知。

3.2.3 饱和度整体增加

在普遍的认知理论中，当画面色彩饱和度不为零且艳丽度在人眼的可承受范围内时，饱和度越大，立体视觉效果越好，人眼立体感知越强。

但是，从立体视觉以及人眼承受力来说，画面饱和度并不是越大越好。这一规律是在一个有限的饱和度范围内体现的，这是由于随着画面的饱和度增大，画面的细节纹理变得更加模糊和杂乱［2］。细节纹理的清晰度能够极大的影响到人眼的立体感知，由此可以发现，当画面色彩趋近为光谱色时，画面色彩艳丽程度会使得人眼感到极度不适，同时更加模糊的细节纹理会使画面失真，极大地削弱了立体视觉。

3.2.4 主体饱和度增加

饱和度低的色调里出现高饱和度的主体事物，从而产生的对比能够吸引观众的视线。这种增加主体饱和度并减弱陪体的饱和度的手法，在影像作品中也被称为单色强调。

在单色强调的画面中，观众视线常常会在第一时间被有色彩的主体部分吸引，但是，在立体视觉感知上来说，主体过于凸显则会导致整个画面的层次感减少。饱和度差异增大还会导致主体细节纹理丢失，立体感知反而被削弱了。

由此可见，虽然单色强调在平面作品中能够起到增大视觉冲击力的效果，但是在3D立体视觉中，单色强调的立体视觉效果并不凸显。

3.2.5 陪体饱和度增加

在主体事物比较明显的低饱和度的画面中，陪体的整体饱和度较小，则主体事物与陪体之间的反差较大，而画面的整体层次则会降低。在立体视觉角度来说，适当增加陪体饱和度使得画面层次更为丰富，有利于画面整体立体视觉感知的表达。同时，一些与主体不在同一深度的陪体饱和度增强后，该陪体所在的位置在一定程度上也可以加强画面整体纵深感的表达。

4.结论

在立体视觉中，色彩饱和度的控制需要保证在人眼的承受范围之内，饱和度的过度增大会引起物体失真，细节丢失，甚至超出人眼承受能力，这些因素都会使得立体视觉感知会大打折扣。当画面的艳丽度在人眼的可承受范围内时，饱和度越大，变化层次越丰富，立体视觉效果越好，人眼立体感知越强。同时，在饱和度低的画面中如果出现饱和度相对较高的事物，则能够吸引观众的视线，增加画面层次，进一步引起对立体深度的增强。

［1］彭滨.3D立体摄影［M］.浙江：浙江摄影出版社，2013：87.

［2］李素梅，付贝贝，臧艳军，张英静.影响立体图像舒适度的饱和度范围测定［J］.天津大学学报，2012 （8）：669-676.

注：潘璋敏为通讯作者。

（作者单位：上海大学数码艺术学院）

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上海市科研创新重点项目：“高速数码3D环境下尖端摄影技术的研究”（14zs096）。