Поскольку все эти эффекты пиксельного изображения генерируются на лету, я не думаю, что было бы целесообразно переходить между насыщенным и ненасыщенным. Уровень насыщенности изображения должен был бы перерисовываться на каждом этапе исчезновения. Лучше всего было бы иметь два изображения, одно насыщенное и одно ненасыщенное, и размещать их друг над другом. Затем, когда вы наводите курсор мыши на одно изображение, исчезаете другое изображение.
Edit:
Только что увидел, что вы пытались избежать двух изображений. Ну, это единственное решение, которое я могу придумать, но я бы хотел увидеть, были ли другие. В зависимости от количества изображений вы можете сгенерировать все ненасыщенные изображения при загрузке страницы, поместить их поверх насыщенных изображений, спрятать их, а затем добавить их при наведении. Просто возможность.