基于色彩飽和度在立體色分法中立體視覺感知的研究

■文/潘璋敏 劉璐 徐小荷 鳳來 魏筠瑤

基于色彩飽和度在立體色分法中立體視覺感知的研究

■文/潘璋敏 劉璐 徐小荷 鳳來 魏筠瑤

顏色的飽和度對視覺的影響是整個視覺類作品中最重要的因素之一。本文著手于色彩的飽和度，來討論飽和度的運用對立體視覺效果的影響。最終得出結論，在人眼承受范圍內，飽和度高的物體越容易引起立體感知。

飽和度；立體視覺；立體感知

在3D技術日益發展的今天，作為能夠帶給人們較大的視覺沖擊和帶入感的立體照片、3D電影等3D立體影像作品，已經逐漸普及成為大眾娛樂消遣的方式之一。3D市場在面向的受眾越來越廣泛的情況下，畫面構成和顏色搭配有了越來越高的要求，立體視覺的重要性也越來越凸顯。而立體影像中以色分法最為普遍且制作最為簡便，然而色分法卻在很大程度上削弱了畫面的色彩飽和度。由此，高飽和度畫面與立體視覺之間的關系如何，就成為了一個值得探討研究的問題。

1.影像中色分法的立體視覺感知概述

在立體空間當中，當觀察者用人眼觀察物體的時候，物體與觀察者的距離不同，在兩只眼中形成的像也會不同，這種不同在角度上的表現被稱為“立體視差”。通過一定的技術手段，模仿人眼立體視差的原理，使得左右眼看到不同的畫面，于是就感知到了3D立體感的圖片影像，這種視覺感受是左眼和右眼的圖像傳入到大腦中以后，大腦自覺合成形成的。

然而，在立體影像傳播技術中，一些簡單易制作的顯像方法，比如需佩戴紅藍（綠）眼鏡的色分法、實現了裸眼3D的光柵法等，對畫面的色彩信息進行過濾，顏色損失太大［1］，對畫面的立體視覺效果有很大的影響。

2.色彩飽和度概述

飽和度是指，在相同明度下，某一種顏色與消色差別的程度，某一種顏色包含彩色成分越少與消色成分越大，則該色越不飽和越不鮮艷。反之，含彩色成分的比例越大，則顏色越飽和、越鮮艷。最飽和的色為光譜色。因此飽和度又被稱作色彩純度，常常與畫面的色彩艷麗程度相關聯。

3.飽和度在立體視覺中對立體感知的影響

在影調透視的心理培訓下，在同色調的畫面中常常會默認飽和度高的物品位置最前，如果在設計畫面時，將飽和度較高的物體放在畫面前面，飽和度低的物體放在后面作為背景，那么立體感也會得到的加強。飽和度的增加常常會引起視覺沖擊力度的增大，一般來說，視覺沖擊力較大的畫面，相對應的立體視覺感知也會得到增強。

3.1 飽和度立體感知因素的形成

一般來說，對一個畫面的立體感知，分別來自于人眼視覺系統的生理因素以及在后天獲得的一些生活經驗。色彩飽和度在心理因素和生理因素的共同作用下，具有了表達立體視覺感知的能力，人眼所受刺激程度也是立體感知的一個重要因素，在平面的作品當中，飽和度越高的，對人的視覺刺激越大，飽和度越低，對人眼的視覺刺激越小。

3.1.1 人眼色彩視覺系統感知因素

在人眼視網膜上有兩種細胞，分別是視桿細胞和視錐細胞。其中，視錐細胞感知明視覺，即飽和度不為零的強光有色視覺。視桿細胞感知暗視覺，即飽和度極低甚至為零時的弱光無色視覺。這里所說的有色視覺與無色視覺就是根據人眼感知的飽和度來區分的。

當人眼處于無色視覺中時，根據影調不同來獲得立體感知，所以，在消色畫面中，色彩消失但是立體感也并不會消失。故而，在后文在討論飽和度對立體視覺的影響時，將不討論飽和度為零的部分的立體視覺。

3.1.2 大腦習得立體心理感知因素

根據生活經驗，在霧氣煙塵比較濃重的天氣時，由于霧氣煙塵的遮擋作用導致離我們稍近的景物越清晰、細節越豐富、飽和度越高，離我們稍遠的景物越模糊、細節缺失越多、飽和度越低，直至我們分辨不出。這一現象稱作影調透視。

這一特性是人類觀察大自然形成的一種心理習慣，這種心理習慣使得人眼看一些平面作品時，大腦也會產生立體感知。

3.2 飽和度變化對立體視覺感知的影響

在立體視覺中，增加畫面中的縱深感與層次感可以加強人眼的立體感知。而飽和度的變化可以進一步豐富畫面，使得畫面的立體感知得到加強。相反的，當飽和度的變化反而削弱了畫面的豐富度時，畫面的立體感知也會被極大地削弱。

3.2.1 飽和度延縱深方向遞減

一些同色系大景深的平面作品中，畫面立體感知都顯得十分微弱。這是因為，大景深的遠景場景天生具有比較大的距離感，主要是借助影調透視現象的運用，不論靠前物體的細節和紋理是否足夠豐富、飽和度是否足夠高并沒有那么大的區別。

為了解決大景深立體感知微弱的問題，一些電影利用給畫面增加高飽和度的前景來進一步拉伸立體視覺，與此同時，還讓觀眾有一種身臨其境的感覺。甚至于，有的影像中將主體人或物放置于畫面邊緣，配合前景，將最大飽和度的部分做出一個出屏效果，更加拉伸了整個畫面的前后景深。

另外，從動態影像來說，要想一個物體有遠離觀眾的真實感，可以調整飽和度使其逐漸降低，輪廓逐漸模糊。反之，飽和度使其逐漸增加，輪廓逐漸清晰的物體容易讓人產生靠近的感覺，甚至可以適當增加視差直至物體出鏡。

3.2.2 飽和度延縱深方向遞增

畫面的背景是色彩飽和度比較高的景物時，比如背景是在朱紅色的歷史古墻，則主體事物的立體感常常會被背景所掩蓋。此時，最大縱深方向已經是最大飽和度，人眼視覺敏感度已經很大，此時主體事物的飽和度可以適當降低，有多個陪體的情況下，還可以利用陪體，將飽和度延縱深方向遞增。

與大景深拍攝不同，飽和度延縱深方向遞增主要作用于3D立體視覺中的負視差部分，可以凸顯主體事物的出屏感，加強作品的互動性。同時，這一方法還可以讓人的視線可以隨著飽和度的遞增方向得到視覺上的引導，更容易關注到畫面中的主體事物，進一步加強立體視覺感知。

3.2.3 飽和度整體增加

在普遍的認知理論中，當畫面色彩飽和度不為零且艷麗度在人眼的可承受范圍內時，飽和度越大，立體視覺效果越好，人眼立體感知越強。

但是，從立體視覺以及人眼承受力來說，畫面飽和度并不是越大越好。這一規律是在一個有限的飽和度范圍內體現的，這是由于隨著畫面的飽和度增大，畫面的細節紋理變得更加模糊和雜亂［2］。細節紋理的清晰度能夠極大的影響到人眼的立體感知，由此可以發現，當畫面色彩趨近為光譜色時，畫面色彩艷麗程度會使得人眼感到極度不適，同時更加模糊的細節紋理會使畫面失真，極大地削弱了立體視覺。

3.2.4 主體飽和度增加

飽和度低的色調里出現高飽和度的主體事物，從而產生的對比能夠吸引觀眾的視線。這種增加主體飽和度并減弱陪體的飽和度的手法，在影像作品中也被稱為單色強調。

在單色強調的畫面中，觀眾視線常常會在第一時間被有色彩的主體部分吸引，但是，在立體視覺感知上來說，主體過于凸顯則會導致整個畫面的層次感減少。飽和度差異增大還會導致主體細節紋理丟失，立體感知反而被削弱了。

由此可見，雖然單色強調在平面作品中能夠起到增大視覺沖擊力的效果，但是在3D立體視覺中，單色強調的立體視覺效果并不凸顯。

3.2.5 陪體飽和度增加

在主體事物比較明顯的低飽和度的畫面中，陪體的整體飽和度較小，則主體事物與陪體之間的反差較大，而畫面的整體層次則會降低。在立體視覺角度來說，適當增加陪體飽和度使得畫面層次更為豐富，有利于畫面整體立體視覺感知的表達。同時，一些與主體不在同一深度的陪體飽和度增強后，該陪體所在的位置在一定程度上也可以加強畫面整體縱深感的表達。

4.結論

在立體視覺中，色彩飽和度的控制需要保證在人眼的承受范圍之內，飽和度的過度增大會引起物體失真，細節丟失，甚至超出人眼承受能力，這些因素都會使得立體視覺感知會大打折扣。當畫面的艷麗度在人眼的可承受范圍內時，飽和度越大，變化層次越豐富，立體視覺效果越好，人眼立體感知越強。同時，在飽和度低的畫面中如果出現飽和度相對較高的事物，則能夠吸引觀眾的視線，增加畫面層次，進一步引起對立體深度的增強。

［1］彭濱.3D立體攝影［M］.浙江：浙江攝影出版社，2013：87.

［2］李素梅，付貝貝，臧艷軍，張英靜.影響立體圖像舒適度的飽和度范圍測定［J］.天津大學學報，2012 （8）：669-676.

注：潘璋敏為通訊作者。

（作者單位：上海大學數碼藝術學院）

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上海市科研創新重點項目：“高速數碼3D環境下尖端攝影技術的研究”（14zs096）。