Content uploaded by Mel Slater
Author content
All content in this area was uploaded by Mel Slater
Content may be subject to copyright.
T
#%
$&&-)$"#!#% $ -).) -)%#,-)/
-"#% %!!"&%# ) '#$%(!! ! )
.!#$)#)
/+ '#$%(!#! )&%(!$(!!()#! )" *
N*-- .+*)$)"0/#*-= ''/ -<( '.'/ -Q0> 0
* .- '$./$'$"#/$)"$))$(( -.$1 1$-/0'- '$/4++'$/$*) )#) +- . ) <
2# - +-/$$+)/.! '/#//# 4- $)/# . ) ) #1 *-- .+*)$)"'4@0-
+- 1$*0. ./04 $)$/ /#/ +- . ) $. (*- '$& '4 2$/# - '?/$( -4 /-$)"
*(+- 2$/#-4./$)"<0/2 *0')*/. +-/ /# !! /.*!*1 -'',0'$/4*!
$''0($)/$*)!-*(/# 4)($ !! /.*!- '?/$( .#*2.)- !' /$*).> - 2
.-$ ) 3+ -$( )/2# - US+ *+' 3+ -$ ) . ) - ) - 2$/#"'*'
*-'*'$''0($)/$*)>*2 1 -<$)*/#*)$/$*)./# - 2 - 4)($''4#)"$)"
.#*2. ) - !' /$*).> !*0)/#//# ,0'$/4 *! $''0($)/$*)$)*/ $(+/
+- . ) < .* /#/ /# -'$ -- .0'/ (0./ #1 ) 0 /* 4)($ .#*2. )
- !' /$*).> *2 1 -< "'*' $''0($)/$*) - .0'/ $) "- / - +'0.$$'$/4 ?
+-/$$+)/. 2 - (*- '$& '4 /* - .+*) . $! /# 1$-/0' 1 )/. 2 - - '>
*)'0 /#/ "'*' $''0($)/$*) * . $(+/ /# - .+*). . *!+-/$$+)/.) $.
2*-/#/# !!*-/>
!
Virtual environments, presence, visual realism, real-time global illumination, shadows,
reflections, virtual body, avatar.
) /#$. -/$' 2 *).$ - /# $(+/ *! - '$./$ $''0($)/$*) *) A+- . ) B $)
$(( -.$1 1$-/0' - '$/4 HI< *)/$)0$)" 2*-& !$-./ - +*-/ -/ T JTK> )
+-/$0'- 2 *).$ - 2# /# - $''0($)/$*) - '$.( $) $/. '! *)/-$0/ . /*
+- . ) < *- 2# /# - /#$. $. *)'4 0. - '$./$ '$"#/$)" '.* $)'0 . 4)($
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
U
!! /..0#. #)"$)" .#*2. ) - !' /$*). . /# +-/$$+)/(*1 .-*0)
/# . ) > $-./2 -$ !'4 *).$ - /# )*/$*) *! +- . ) <) /# ) .-$ /#
) 2 3+ -$( )/$) /$'>0//$)"/*" /# -/# - .0'/.*! /# ) 2 3+ -$( )/2$/#
/#*. *! -/ T< 2 --$1 / /# *-$"$)''4 0) 3+ / *)'0.$*) /#/ $)
- '$./$'$"#/$)")4)($ !! /.- */#$(+*-/)/*)/-$0/*-. /* +- . ) <
/#*0"#!*-$!! - )/- .*).>
*+' 3+ -$ )$)" (4 #1 /# $''0.$*) *! $)" $) /# 1$-/0' +' < )
*). ,0 )/'4--4*0//$*)..$!/# .$/0/$*)) 1 )/. +$/ 2 - - ''4
#++ )$)"> # . /$*). (4 $)'0 )*)?*).$*0. *) .< $)'0$)" #)" . $)
+#4.$*'*"4 .0# . # -/-/ < #1$*-' *) . .0# ..($'$)" / 1$-/0'#0()
#-/ -< /#-*0"# /* #*2 /# 4 ! ' (*/$*)''4< ) /# /4+ . *! /#*0"#/. /# 4
#1 >#$.. )./$*)*! $)"$)/# 1$-/0'+' <*+ -/$*)'$5 4/# - .+*). /*
/# 1$-/0' )1$-*)( )/.$!$/2 - - '<$.- ! -- /*."$% <*) +/2$/#
'*)" #$./*-4 2$/# -**/. $) / ' *+ -/*- .4./ (.< . JUK> #/ $. *! $)/ - ./ /*
+-/$/$*) -.$)/# !$ '< ) ++'$/$*)0$' -.<$./*0) -./)#*2 /# /0'
+-*+ -/$ .*!/# 1$-/0'- '$/4.4./ (0. (4$)!'0 ) /# . )./$*)*!+- . )
*!)1 -" +-/$$+)/>
) *1$*0.!/*- /#/!-*(*((*)?. ). +*$)/*!1$ 2 *0"#/ /**)/-$0/ /*
+- . ) $.#*2- '/# +$/ . ) '**&.># - - ()4+*..$' ( )$)"./*
A- 'B< 0/ # - 2 *) )/-/ .+ $!$''4 *) $''0($)/$*) - '$.( ? )*).$ -
#*2 (0# * . /# - '$.( " ) -/ 4 /# $''0($)/$*) (* ' 0. $) /#
- ) -$)"*!/# . ) *)/-$0/ /*+- . ) @
)/# ! *!$//# ).2 -2*0'. (/* *1$*0.?$!+- . ) $.*0/+ *+'
- .+*)$)" - '$./$''4 /* 1$-/0' )1$-*)( )/ . )-$*< /# ) /# (*- /#
$''0($)/$*) *)!*-(. /* - '$/4 /# (*- '$& '4 $/ $. /#/ /# 4 2$'' - .+*)
- '$./$''4>*2 1 -<.0-+-$.$)"'4<.*( +.//* .)*/.0++*-//#/1$ 2+*$)/>
#1 *1 - /#$. $..0 $) /$' $) -/ T*!/#$.-/$' JTK< 0/ 2 - ''*)
3(+' >$((*).))/ -!-*(#+ '$''JVK--$ *0/) 3+ -$( )/
2# - +-/$$+)/. # 3+ -$ ) *) *! !$1 $!! - )/ /4+ . *! $''0($)/$*)
- ) -$)"<-)"$)"!-*(2$- !-( /*-$*.$/4<$)/# A+$/-**(B )1$-*)( )/>#
+$/-**($.2# - +-/$$+)/. )/ -1$-/0'-**(/#/#.+- $+$ 0/*0/$)$/.
)/ -<2$/#.$")$!$)/-*+/*)*/# -!'**- '*2>H "1 -$ !#$./*-4*!/#
+$/ -**( )1$-*)( )/ $) -/ T *! /#$. -/$' I> .0- . *! +- . ) 2 - 4
,0 ./$*))$- )'.*# -/-/ #)" .$)- .+*). /*/# +*..$' ./- ..0.
4/# +- $+$ >/2.!*0)/#//# - 2 - )*$!! - ) .$).0% /$1 .*- *-$)
+#4.$*'*"$' - .+*). /* /# $!! - )/ $''0($)/$*) /4+ .= 2$- !-( - ) -$)"
+-*0 /# .( - .0'/ . -$*.$/4> *2 1 -< 0) - '' $''0($)/$*) /4+ .
+-/$$+)/.#)$)- . $)# -/-/ 2# )/# 4 )*0)/ - /# +$/># - 2.
+- . ) <0/$/2.)*/- '/ /*/# /4+ *!$''0($)/$*)0. >
)-/T*!/#$.-/$' 2 .-$ ) 3+ -$( )//#/'.*0/$'$5 1 -.$*)*!/#
+$/-**(JTK>)/#/ 3+ -$( )/2 *(+- +- . ) $). ) $''0($)/ 4
-4./$)"( /#**!$''0($)/$*)2$/#/# .( . ) $''0($)/ 4- '?/$( -4
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
V
/-$)">)-4./$)"*)'4 *) -4 $./- !-*(/# 1$ 2+*$)/$)/*/# . ) !*-
1 -4 +$3 ' H*- .0?+$3 'I ) /# $''0($)/$*) $. / -($) .*' '4 4 /# $- /
'$"#/ !! / *) /# !$-./ .0-! $)/ -. / 4 /# -4> ) -4 /-$)" /# !$-./ -4
/#-*0"# /# +$3 ' !*''*2. .0. ,0 )/ +/# / -($) 4 .+ 0'- .0-! .< .*
/#/ $/ $. - !' / !-*( ($--*- .0-! .< ) $)'0 . .#*2 -4.> ) -4
./$)" - .0'/. $) '*' $''0($)/$*) !! /. *)'4< 2$/# )* .#*2.< 2# - . -4
/-$)"- .0'/.$)+*-/-4' *! '$"#/ $)/ -?- !' /$*) /2 ) .+ 0'-'4- !' /$)"
.0-! .)'.**!#$"#'$"#/.)- !' /$*)./#/4)($''4#)" *-$)"/*
/# # +*.$/$*))"5 $- /$*)*! /# +-/$$+)/> # +-/$$+)/. + - $1
/# . ) /#-*0"# # ?/-& ./ - * # ?(*0)/ $.+'4 ) /# 4 2 -
)*2 2$/#.$(+' 1$-/0'*4>$) /# -4/-$)"2. 3 0/ $)- '/$(
/# $-1$-/0'*4/# - !*- ./.#*2.)- !' /$*).$)/# -4/-$)". /#/
(*1 ./# 4(*1 >#$.( )/<!*- 3(+' < /#/ . /# 4 '**& *2) $)/* /#
+$/ /# 4 2*0' . .#*2 *! /# $- 1$-/0' *4 (*1$)" . /# 4 (*1 > #
!0)( )/'$./$)/$*)</# - !*- < /2 )/# -4./$)")-4/-$)"( /#*.
2. /#/ /# '// - +-*0 4)($ $''0($)/$*) !! /. H- '?/$( (*1$)"
.#*2.)($--*-- !' /$*).I)/# !*-( -#)*.#*2.*-- !' /$*)./''>
)/#/ 3+ -$( )/+- . ) 2. .. .. /#-*0"#,0 ./$*))$- )+#4.$*'*"$'
- .+*). ./* $)"$)/# +$/-**(>/2.!*0)/#/*/#+- . ) ,0 ./$*))$- .
) +#4.$*'*"$' - .+*). . $)$/$)" )3$ /4 2 - #$"# - !*- /#*. 2#*
3+ -$ ) /# -4/-$)"*)$/$*)> ) <$) / -(. *! +- . ) < /# -4 /-$)"
( /#*++- )/'4+-*0 /# // - !! />
.0.+ / /#/ /#$.- .0'/2.0 /*/# 4)($)/0- *! /# $''0($)/$*)$)
/# -4 /-$)" *)$/$*) ? .+ $''4 /# !/ /#/ /# (*1$)" .#*2. )
- !' /$*). 2 - 0. 4 ) *-- '/ 2$/# # ) *4(*1 ( )/. *!/#
+-/$$+)/.>*2 1 -<2 *0')*/-0' *0//# +*..$$'$/4/#/$/2./# *1 -''
#$"# - $''0($)/$*) ,0'$/4 *! /# -4?/- )1$-*)( )/ /#/ ' /* /#
.$")$!$)/'4#$"# -+- . ) $)/# -4/-$)". > ( ( -/#//# -4/-$)"
)*/*)'4#4)($''4#)"$)"- !' /$*).).#*2.<0/%0./!-*(/# .//$
+*$)/*!1$ 2/# $''0($)/$*)2*0'++ -/* (*- - '$./$>
)/#$.++ -2 .-$ ) 3+ -$( )/ /#/2. .$") /*. //' /#$.$..0 ?/*
/ -($) 2# /# - /# // - - .0'/ !*- -4 /-$)" 2. 0. 4 *1 -''
$(+-*1 ( )/ $) ++ -) *- 4 /# 4)($ #)" .> . !*- 2 #1
*(+- +- . ) $) 1$-/0' -**( 0) - /2* *)$/$*). 0/ 2# - !&
* %!)% $&! %> ) *) *)$/$*) /# -**( 2. $''0($)/ 0.$)"
./)-+ )*0-0$)/ -+*'/ .#$)"0/$)'0$)"4)($''4#)"$)"
.#*20(-.)- !' /$*).>)/# . *)*)$/$*)$/2.- ) - 2$/#"'*'
$''0($)/$*)< /#/ *! *0-. # .*!/ .#*2. ) ($--*- - !' /$*).< 0/ '.*
$)'0 */# - "'*' $''0($)/$*) !! /. .0# . *'*-' $)"> $) /# - 2 -
4)($#)" .$) */# *)$/$*).< * $ $%'&)!''%!*&!
&!($#'&*!&' &! >
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
W
#/2 3+ / /*!$)$./#//# - 2*0' )*$!! - ) $)+- . ) /2 )
/# . /2**)$/$*).<.$) /# 4)($ .+ /.*!/# $''0($)/$*)2 - /# .( >
#$.2*0'( )/#//# *1 -'',0'$/4*!/# $''0($)/$*)$.)*/-$/$'!/*-/*
#$ 1 +- . ) 0/ /#/ 4)($ #)" . /* /# $''0($)/$*) ? / ' ./ /#*.
0. 4 /# +-/$$+)/B. *2) (*1 ( )/.< 2*0' -$/$'>H#$. ..0( . /#/
/# ++'$/$*)$/. '!$.)*/$)/-$).$''4*0)0+2$/#/# $..0 *!$''0($)/$*)<.$/
2*0' $)/# . *!-#$/ /0-'2'&/#-*0"#++'$/$*).I>
$"0- TG1 -1$ 2*!/# . ) ># .$5 *!/# 1$-/0''$--42.#*. )/*
*$)$ 2$/#/# +#4.$'.$5 *!/# 1 .4./ ($)2#$#$/2.$.+'4 >
$(+' ( )/ )--$ *0//# 3+ -$( )/*0/0.$)" X'0./ --$1$)"
!*0-2''-$( ).$*) *1 ?'$& .4./ (>H ) !*-/#<2 - ! -/*/#$.0.$)"
/# " ) -$)( A1 BI>#2''2...$") $/ !*-- ) -$)")
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
X
.$)"' (./ -2.*'' /$)" / ) -0))$)" /# .$(0'/$*)> # -$( ).$*)
/*-.4./ ( #. /#- V( _U>U(&?+-*% / .- ).= !-*)/<' !/<)-$"#/<
)V(_V(!-*)/+-*% /$*).0-! *)/# !'**-># *(+0/ -.$)/# '0./ -
*)/$) )/ ' )/$0( V>U 5 +-* ..*-. 2$/# T "$"4/ *! ) 1$$
0-*XYSS"-+#$. -.> # +-/$$+)/. 2 - !$// 2$/#.#0// -"'.. .
/#/ 2 - .4)#-*)$5 2$/# /# +-*% /*-. '$1 -$)" /$1 ./ - */ WX5 #
4 >//# /*/# /*+*!/# "'.. .2.))/ - ). ?\SS/-&$)" 1$ /*
/-&/# # *!/# +-/$$+)/>
HI2$/#/# (' 1/-
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
Y
HI2$/#/# (' 1/-
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
Z
HI2$/#/# ! (' 1/-
$"0- UG# . ) - ) - 2$/#HI/# ( /#*)HI/# ( /#*
.#*2$)"/# (' 1/-)HI/# ! (' 1/->4)($.#*2.)
- !' /$*).*!/# *4- .#*2)$)''<0/HI)HI#1 *1 -''"'*'
$''0($)/$*))HI*)'4'*'$''0($)/$*)>
# . ) 2 0. !*-/# 3+ -$( )/$..#*2)$)$"0- T># 1$-/0' )1$-*)( )/
+$/ '$--4 2$/# !0-)$/0- < .*( **&.# '1 . ) '-" ($--*- *1 -
!$- +' > #- - '$"#/ .*0- . $''0($)/ /# . ) >2* 2 - *) /*+*! /#
**&.# '1 . +*$)/$)" 0+ ) )*/# - 2. +*.$/$*) *++*.$/ /# ($--*- *) /#
&2''>
.$") /# 1$-/0' -**( /* /# .( .$5 *! /# 1 < .* /#/ $/. 2''.
*$)$ 2$/#/# 1 2''.># -**(2.*-$ )/ .*/#//# ($--*-2.*)/#
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
[
& 2'' *! /# 1 < $> >< /# *) /#/ +-/$$+)/. 2*0' )/0-''4 ! 2# )
)/ -$)"$)/*/# 1 >
$"0- VG#*/*"-+#*!+ -.*)$)/# 1 .4./ (<2$/#/# -**(- ) - 2$/#
"'*'$''0($)/$*)># .#*2 #$)/# + -.*)$.0. 4/# 1 $'$)"
+-*% /*->!$)/1$-/0'.#*2*!/# 1$-/0'*4*!/# + -.*)) . )
$- / /*2-./# 2''>($--*-- !' /$*)*!/# 1/-- +- . )/$)"/# + -.*)
)'.* . )>
0. /#- $!! - )/ - ) -$)" ( /#*.= # !$-./ 2. .$(+' + ) .
$)/ -+*'/ .#$)">#$.2. 0. !*-/# 3+ -$( )/'. '$) <)2 - ! -/*
/#$. . . '$) > # . *) 2. /# .( . /# !$-./<0/ '.*$)'0 4)($
.#*2.) - !' /$*). H$"0- UI> - ! -/*/#$. . - ) -$)"># /#$-
/4+ *! - ) -$)" 2. !0'' "'*' $''0($)/$*) 0.$)" /# 1$-/0' '$"#/ !$ ' HI
( /#* .-$ $) /# ) 3/ . /$*) H$"0- U<I> # 4)($ .#*2. )
- !' /$*).2 - $ )/$'$)/# )*)$/$*).>$"0- V.#*2.+ -.*)$)
/# 1 2$/#/# . ) - ) - 0.$)"/# ( /#*>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
\
# +-/$$+)/2.- +- . )/ 41$-/0'#0()*$#-/ -H*-1/-I># -
2.! (' )(' 1/-1$'' + )$)"*)/# " ) -*!/# +-/$$+)/
H$"0- UI>$) $)1 +-/$$+)/.). /# $-*2)- '*4</# 1/-2.
$)1$.$' < 3 +//#/ $/*0'./.#*2. )- !' /$*)..$!$/ 2 - 1$.$' >#
1/- 2. ,0$/ /$' *(+-$.$)" ++-*3$(/ '4 TS +*'4"*).< / 3/0- )
#)?-$"" !*- - '$./$ .&$) !*-(/$*).< + )$)" *) /# +*. *! .& ' /'
./-0/0- ( 2$/#$) /# (* '> # 1/- (* ' 2. !-*( .$")
H222>345 .$")>*(I>/2.)$(/ 2$/#$)1 -. &$) (/$. -$1 *)'4!-*(
# /-& -)2)< #2$/#Y "- .*!!- *(># ( /#*'.*0.
- '/$1 +*.$/$*)) )"' /2 ) /# # ) /# 2) /* ./$(/ /# '*2
+*.$/$*)>#$./# - !*- +-/$''4 - +'$/ /# +-/$$+)/B.- '*4(*1 ( )/.<
/# $--$"#/ #) #*'$)" /# 2)- .0'/ $) /# 1/-B. -$"#/#) -( (*1$)"
*-$)"'4< . 2*0' . )$) /# ($--*- - !' /$*)) .#*2. *!/# 1/->
*- *1 -< # ?/0-). 2 - '.* *-- /'4 - ) - *) /# 1/- - +- . )//$*)<
)0+)*2)*4(*1 . 2*0' '.* . )/* - !' / $)/# ($--*-<.
2*0'2#*' *4/0-).>
) *- - /* +-*1$ "'*' $''0($)/$*) / - '?/$( !-( -/ .2 1 '*+
#4-$- ) -$)"( /#*> (+'*4 /# $-/0'$"#/$ 'HIJWK$)*- -/*
*0)/!*-"'*'$''0($)/$*) !! /. /2 )/# .//$ ' ( )/.*!/# . ) >#$.
*0)/.!*-!0''LFFMN$''0($)/$*)$).//$ )1$-*)( )/.<)/#0..*'*-
' $)" !! /.<0./$- !' /$*).0 /*.0-! .2$/#)*)?$!!0. .).*!/
.#*2.> # .. )/$''4 ./*- . .(+'$)" *! /# *0/"*$)" -$) !-*( ''
+*$)/. $) /# . ) $) '' $- /$*). ) /#$./ ) $)/ -+*'/ /* +-*0
- ) -$)".!-*(-$/--41)/" +*$)/.># !*-. ) ) *(+0/ *)
$) '$) - /$( $)/# )0( - *! +*'4"*). ) +-*1$ .*'0/$*). 2$/# / ). *!
/#*0.).*!+*'4"*). 2$/#($''$*).*!H$-I-$) ' ( )/.$) ($)0/ .> *0'
/# ) 0. /# *)1 -" !*- - '?/$( - ) -$)" $)" *)'4 .('' *)./)/
/$( *.//*/-$/$*)'- ) - ->
)/ "-/$)" 4)($ #)" . $)/* "'*' $''0($)/$*) .*'0/$*) $. $!!$0'/ /.&>
*2 1 -< 4 - &$)"0+ /# +-*' ( ) //&$)" /# (* . *! '$"#/ /-).+*-/
/#/ *)/-$0/ (*./ /* /# $(" 2 ) #$ 1 - '?/$( ) ./$'' .0++*-/
.$")$!$)/"'*'$''0($)/$*) !! /.> ). +-/ /# +-*' ($)/*/#- ($)
(* .*!/-).+*-/*)/-$0/$)"/*/# $(" ) !*0.*).*'1$)" /# . =HTI$ '
-$) .// - *!! /# 1/- /*2-. /# 4 HUI .*!/ .#*2. ./ 4 /#
1/-<)HVI.+ 0'-- !' /$*).*!/# 1/->#$.* .)*/.*'1 !*-- !' /$*).
!-*(/# 1/-<)/#0.*'*-' $)"0. 4/# 1/-2$'')*/ *0)/
!*-> *2 1 -< /# (")$/0 *! $''0($)/$*) /#/ #. 0) -"*) (0'/$+' $!!0.
- !' /$*).$." ) -''4'*2).'$//' /*/# $(" >
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TS
) *- - /* .*'1 HTI 2 ) /* ' /* -+$'4 +-*1$ /# $--$) /)
-$/--4.+/$'+*.$/$*))$- /$*)> ) *- -/*+-*1$ $--$) '0'/$*).
/- '?/$( !-( -/ .2 0. )$--$) 1*'0( JX<YK># *0)$)"1*'0( *!
/# . ) $..0$1$ $)/*. /*!1*3 '.>1*3 './*- .$--$) - /-$ 1 !-*(
/# +-*% / /* .+# -$' #-(*)$ HI> --$) 1'0 . / -$/--4
+*.$/$*).) $)/ -+*'/ !-*() $"#*-$)"1*3 '.>
#4.$''4 *-- / .*!/ .#*2. - )*/*-$*0.'4 $!!$0'/ /* '0'/ > *2 1 -<
+ - +/0''4*-- /.*!/.#*2. ) - ) - $) - '?/$( 0.$)"/# "-+#$.
+-* ..$)" 0)$/ HI> 0. /# - )/ '*. - *!/ #*2. ( /#* JZK /*
.(+' ./)- .#*2(+ ./*#./$''4 /*+-*1$ ++-*3$(/ 0(-)
+ )0(-- "$*).*!.#*20 /*)- '$"#/.*0- >
!' /$*).H)0./$.I- '- 4++-*+-$/ '4*0)/ !*-$)/# !*-/#
.//$+-/.*!/# . ) <0//#$.*1$*0.'4 * .)*/$)'0 /# 4)($ ' ( )/.>
#$. ) .$'4 #$ 1 $) - '?/$( 0.$)" - !' /$*) - ) -$)" +.. J[K<
- ) -$)"/# 1$.$' . ) ) 4)($ *% /. *)/* - !' /$1 .0-! 2#$# $.
/ 3/0- (++ /*/# .+ 0'-" *( /-4>
# !! / *! /# . / #)$,0 . 0. $) *)%0)/$*) $. ,0$/ ./-$&$)"> # 4)($
' ( )/.( -" 2 ''2$/#/# .0--*0)$)". ) ! /0-$)"$(+$)"$)"*'*-' $)"<
0./$.)./$)".*!/.#*2..2 ''. $)"1$.$' $)- 8 /$1 .0-! .
H$"0- .U)VI>
# 3+ -$( )/ 2. 2$/#$)?"-*0+. .$") 2$/# /2* "-*0+.> */# "-*0+.
3+ -$ ) !$-./ /# . '$) *)$/$*)> ) "-*0+ 3+ -$ ) ) 3/ /#
*)$/$*)).0. ,0 )/'4/# ># */# -"-*0+ 3+ -$ ) /# $-. *))
/#$- 3+*.0- ..!$-./)/# )>#$.$..0((-$5 $)' T>
0. 2$/#$)?"-*0+. .$") 0. 2 !$)$/ '4 2)/ /* *(+- /#
- .0'/.*! #+-/$$+)/"$)./#$(?*-# -. '!-*../# /2**)$/$*).> )'$&
/# 3+ -$( )/ .-$ $) -/ T H2#$# '.* $.0.. . $..0 . .0--*0)$)"
/2 )?) 2$/#$)?"-*0+ .$").I 2 '$ 1 /#/ /# $!! - ) . /2 )/#
) *)$/$*).2 - .0/' )*0"#/#/ +-/$$+)/.2*0')*/*1$*0.'4
- '$5 /# +0-+*. *! /# 3+ -$( )/< ) /# - !*- /# $- - .+*). . 2*0'
0)'$& '4/* $. 4/#$. &)*2' " > ) /# */# -#)</# $- - .+*). ./*/#
1 )/.$)/# )1$-*)( )/ *0' #)" $)/# $-.0. ,0 )/ 3+*.0- >*2 1 -<$!
2 *).$ - *)'4 /# - .0'/. *! /# $- !$-./ 3+*.0- !/ - /# . '$) H2#$# *!
*0-. 2. $/# -*-I/# )/#$.)'.* )'45 . /2 )?"-*0+.
3+ -$( )/>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TT
#"
!
"
. '$) )/ -+*'/
#$)"
* *
)/ -+*'/
#$)"
. .
'*'
$''0($)/$*)
. .
2 )/4 *) +-/$$+)/. 2 - - -0$/ !*- /# 3+ -$( )/ HY ! (' I< 0/ /# -
2 - ($..$)"/!*-*) 2#$# #./# - !*- #. ) 3'0 !-*('')'4.$.
+- . )/ # - > # +-/$$+)/. 2 - - -0$/ !-*( -*0) /# (+0. /
)$1 -.$/4 *'' " *)*) ) /# 4 2 - +$ /# ,0$1' )/ *! RTS !*- /# $-
+-/$$+/$*)> # 3+ -$( )/ 2. ++-*1 4 /# /#$. *(($// 0) -
$)!*-( *). )/> #1 +- +- 1$ * *! /# ($) +-/ *! /# 3+ -$( )/
2#$#$.1$'' *)'$) H222>4*0/0 >*(E2/#@1`UO??[I>
+*) )/ -$)" # *! /# )1$-*)( )/. +-/$$+)/. 2 - !$-./ $)1$/ /* '**&
-*0))- +*-/2#//# 4.2>#$.2./* . /# ($)/*/# )1$-*)( )/)
'.*!*-0./*# &/#//# ,0$+( )/2.+-*+ -'42*-&$)"># - 2..*!/(0.$
+'4$)"$)/# &"-*0)>
# 4!$-./ 3+ -$ ) /# . '$) *)$/$*)<$)*- -!*-/# (/* *( +/
/*/# )1$-*)( )/>#$.. '$) *)$/$*).$(+'4 .#*2 /# 1$-/0''$--4< 0/
)*//# 1/-- !' /$*).)*-)4 4)($ .#*2.< ) )* 1 )/. *0-- > #
. '$) './ !*-TXS.<2# - /# +-/$$+)/..$(+'4'**& /)(*1 -*0)
/# -**(>
3//# 4 $/# - 3+ -$ ) /# *)$/$*)*-/# *)$/$*)*-$)"/*
+- ? / -($) -)*( *- -> # $- /#$- 3+ -$ ) 2. $) /# - ($)$)"
*)$/$*)> ) */#/# $- . *) )/#$- /-$'. /# 3+ -$ ) 2./# .( < )
# './ !*- T[S.># 4 .2 - !' /$*)$) /# ($--*-*! ) 1/-2$/# 0++ -
*4(*1 ( )/./#/ +-/$''4!*''*2 /# $-*2)(*1 ( )/.. .-$ *1 >
# /.& "$1 ) /* /# +-/$$+)/.2. /* 3($) /# **&/$/' .> # 4 2 - /*'
/#/ $) /# **& /$/' . /# - 2. '0 . /* 2#/ 2. #++ )$)" 2$/#$) /#
)1$-*)( )/> #$. 2. *)'4 /* )*0-" /# ( /* (*1 ) '**& -*0) /#
)1$-*)( )/<)#)**/# - 3+ -$( )/'+0-+*. >
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TU
!/ - T ($)0/ $)/* /# . *) ) /#$- /-$'. **&. ./-/ /* !'' !-*( /#
**&.# '1 .<*)/-*'' 4+#4.$..$(0'/$*)>//# ) *! /# + -$**! !''$)"
**&.<*) 2. ' !/$.+'4 *)/# # *!/# ($--*- 1/- - !' /$*)> 2 -
0-$*0./*. #*2/# 42*0'- //*/#$.<.$) )// (+//*/*0#/# $-# /*
! ' /# 1$-/0' **& . ) *) /# ($--*- 1/- # 2*0' .$") *! . '!?
- *")$/$*)'' /# $--*- ./> *2 1 -</#$.2.)*/ *) *! /# 3+ -$( )/'
$..0 .> ) */# . *) ) /#$- 3+*.0- . !/ - !0-/# - T ($)0/ 1$-/0'
#-/ -++ - $)/# -**(>#$.#-/ -2.*42#*!'*/ -*0)/#
-**(/#- /$( . ) /# ) $.++ - >-/$$+)/.2*0'/4+$''4 !$-./ . /#$.
#-/ - $) /# ($--*-> # +0-+*. *! /#$. 1 )/ 2. /* $)% / .#*& $)/* /#
)1$-*)( )/<0. !0'!*- ( .0-$)" $!! - ) . $) +#4.$*'*"$' - .+*). . /2 )
/# *)$/$*).>
/ /# ) *! # *! /# $- /#- 3+ -$ ) . /# . ) 2. - +' 4 / 3/
*)/$)$)"/# ,0 ./$*))$- .-$ $)/# ) 3/. /$*)>!/ -).2 -$)"''*!/#
,0 ./$*)./# +-/$$+)/.2 - $)./-0/ /*'*. /# $- 4 . 0)/$'/# ) 3/. ..$*)
./-/ >
1 -''/# )1$-*)( )/#.*( 2#/./-)" .+ /< 2$/# **&/$/' .+*$)/$)"
/*2-.+-)*-(' 1 )/.>'.*/# **&.!''$)")/# .0 )++ -) *!/#
!'*/$)"*4 /*/#$.<.$/# &"-*0)(0.$>
//# )*! #. ..$*))2#$' /# +-/$$+)/.2 - ./$''$)/# 1 . -$ .*!
,0 ./$*).2.$.+'4 *) /# 1 2''.<) /# 42 - .& /*.*- # *)
*)S/*TSS.' 2# - TSS2./# (*./+*.$/$1 - .+*). ># ,0 ./$*).2 -
.!*''*2.=
T>.*( /$( .! '/(4. '!/* $)/# '$--4(0#.$!2.$)- '+' >
U># )/#$)&*0/$/)*2- ( ( -/# '$--4(*- .$! $/ 2 - +'
1$.$/ -/# -/#)*(+0/ -" ) -/ 2*-'>
V> .*( /$( . !*-"*/ *0/ /# - ' 2*-' *! /# '*-/*-4) - / . $!
2 - $)/# '$--4>
W>.*( /$( ./#*0"#/*0/.$//$)"*)/# #$->
X>.*( /$( ./#*0"#//#//# +')/($"#/ - '*) >
Y>*( /$( .(4/#*0"#/.<! '$)".)/$*).2 - .$!2 - $)- '+' >
Z>1 ) /#*0"#/# + -.*)$)/# ($--*-$)*/'**&'$& ( .*( /$( .#/#
! '$)".$!2 - . $)"(4. '!>
0 ./$*). T< U< V ) Y - '/ /* +- . ) > W ) X 2 - /* 3($)
2# /# - /# "- / - $''0($)/$*) - '$.( 2*0' #1 ) $(+/ *) /# "- *!
- '$.(*!/# $)$1$0'*% /.># )+-/$$+)/.2 - .& /*"$1 /# $-.*- .
0-$)" /# $- . *) ) /#$- 3+*.0- /# 4 2 - '24. - ($) *! /# $-
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TV
+- 1$*0. .*- !*- /# .( ,0 ./$*)> Z 2. !*- 0-$*.$/4 /* 3($) *1 -''
2# /# - . $)" /# ($--*- - !' /$*) 2*0' " ) -/ ! '$)" *! *4 *2) -.#$+
2$/#- .+ //*/# 1$-/0'*4<)$..0 /#/2.)*/*) -)*!/#$. 3+ -$( )/>
# +-/$$+)/. 2 - !$// 2$/# 30. W +#4.$*'*"$' - *-$)" 1$ /#/
- *- /# >' /-* .2 - +' *)/# ' !/)-$"#/*''-*) .)/#
'*2 ./' !/-$$)*- -/*- *->
# $) /#$. 3+ -$( )/ 2. ,0$- . ./)- $)/#*1 ) -$1/$*)
H.(+'$)" !- ,0 )4= TSUW 5I ) /# )'4.$. 2. + -!*-( 2$/# /#
">)'45 $*.$")' )'4.$..*!/2- +&" H">/ G 0" - #)*'*"$ . <
-5< 0./-$I> .$)" /#$. .*!/2- /# H1 )/-$0'- *)/-/$*)I *(+' 3 .
2 - / -($) <)$).+ / )()0''4*-- / 2# - ) ..-4>#
*(+' 3 .- /# /$( $./) .!-*(*) # -/*)/-/$*)/*/# ) 3/*) >)A
$)/ -1'B( )./#/*)'4)*-('?/*?)*-(' /$./) .- - /$) H)*)?)*-('
/..0#. 3/-.4./*' .- 3'0 I># ( .0- .- /$) 2 - =
G/# ( )# -/-/ *1 -/# U($)0/ + -$*H+(I>
XS?)0( -*!$)/ -1'.*!.0 ..$1 $)/ -1'."- / -/#)XS(.>
# . ( .0- - 3+'$) $) ). /. $) JTK> )3$ /4 $. " ) -''4 3#$$/ 4
#$"# -# -/-/ )'*2 -# -/-/ 1-$$'$/4<# - ( .0- 4XS>
$/$*)''4 2 *(+0/ # -/ -/ ' -/$*) HI 2$/# - .+ / /* Y.
$)/ -1'. !/ - /# .+ $!$ 1 )/ *! /# *4 ++ -$)" $) /# ($--*-> $. /#
) "/$1 *!/# .'*+ *!$)./)/) *0.( .0- !-*(%0./ !*- /# *). /*!/#
1 )//*/# ($)$(0( //$) $) /# Y. !/ - /# 1 )/> / #. ).#*2)/*
*-- '/ 2$/#./-*)") "/$1 ! '$)".J\KH+X[[I>
$"0- W.#*2.-#-/.!*-/# ,0 ./$*))$- - .+*). .T?YH)`T\<.$) *)
.0% /2.- (*1 2#*"1 S.*- .*) 1 -4,0 ./$*)I>/.#*0' )*/ /#/
/# .*- . !*- /# +- . ) - '/ ,0 ./$*). T?V ) Y - - '/$1 '4 #$"#
*1 -''>/$.' -/#//# - $.)**- - !! /.$) /# - #-/. .#*2 /# .(
+// -)*!- .+*). .2$/#$)*/#)>)# ) /# 2$/#$)?"-*0+. .$")$.
++-*+-$/ > / $. '.* ' -/#/ !*- /# ,0 ./$*). /#/- '/ $- /'4 /* +- . )
HT?V) YI /# - ++ -. /* ) $)- . $).*- !-*(/# . '$) /* /#
3+ -$( )/' *)$/$*).< 0/ /# - $. )* $!! - ) /2 ) /# 3+ -$( )/'
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TW
*)$/$*).> # $ *! .$//$)" *) /# #$- HWI / ) /* *0- /* + *+' (*-
0-$)"/# . '$) 0/ )*/.*(0#$)/# .0. ,0 )//-$'.>'.*/# $''0.$*)/#/
/# +')/($"#/ - 'HXI/ ) /**0-(*- $)/# *)$/$*)/#)$)/#
. '$) *- *)$/$*).> *2 1 -< /# *)'4 ./-$/'4 1'$ *(+-$.*). -
/2 )/# ) *)$/$*).< .$) /# *)'4$!! - ) /2 )/# . 2.
/# *1 -'',0'$/4*!/# $''0($)/$*)H$)/# . '$) /# - 2 - )* 1 )/.<))*
1/-- !' /$*)I>
$) /# - - )**- - !! /.2 )--4*0/+$- / ./.*)/# *($) /
$")*-$)" *- - $) *- - /* *(+- - .+*). . /* ) H$> >< #
+-/$$+)/B. .*- . $) *) *)$/$*) $. *(+- 2$/# #$.? *- # - .*- . $) /#
*/# -I> 0. /# )*)?+-( /-$ .$") / ./ /#-*0"#*0/ .$) $) /# . *! /#
,0 ./$*))$- - .+*). . ) ` T\ ) /# / $. *-$)'> *- /# ,0 ./$*))$-
- .+*). ./# - - )*.$")$!$)/$!! - ) .*))4*!/# ,0 ./$*). /2 )
)># .('' ./.$")$!$) ' 1 '.- `S>TT!*-X)'.*!*-Y>
OV VO
0
20
40
60
80
100
Q1
OV VO
0
20
40
60
80
100
Q2
OV VO
0
20
40
60
80
100
Q3
OV VO
0
20
40
60
80
100
Q4
OV VO
0
20
40
60
80
100
Q5
OV VO
0
20
40
60
80
100
Q6
Baseline
OGL
VLF
$"0- W?-#-/.!*-/# .+*). -$' . ?#*2$)"/# ))/)-
--*-.!*-T?Y>$./# "-*0+/#/ 3+ -$ ) /# *)$/$*)!$-./<)$.
/# "-*0+/#/ 3+ -$ ) /# *)$/$*)!$-./>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TX
/**& /# ($' U ($)0/ . !-*(/# - *- .$")'.*! # . ..$*))
*(+0/ /# )XS1'0 .># *1 -''( )H±I.H /.+ -($)0/ <
+(>I- '(*.//# .( /2 )/# 3+ -$( )/'*)$/$*).=\T>[±TY>\+(
HI)\T>W±TZ>S+(HI> $($'-'4 /# ( ) XS*0)/.- '(*.//#
.( =TS>V±TW>THI)[>[±TU>XHI>#0.*1 -''/# - $.)*$)$/$*)*!
#$"# -./- ..$)*) *)$/$*)*(+- /*)*/# ->
*2 1 -< /# - $. *) 1 -4 $)/ - ./$)" - .0'/ - '/ 2$/# > /&
*). -1/$1 ( .0- *! /# *1 -'' ' 1 ' *! +- . ) 4 *(+0/$)" !*- #
$)$1$0'/# )0( - *! /$( . /#/ # *- .# "1 .*- *!/ ' ./ ZS] *) /#
,0 ./$*). T?V ) Y> #$. /-).!*-(. /# +- . ) .*- . $)/* *0)/< )
*-- .+*). /* 2#/ 2 #1 0. $) -'$ - ++ -. ? >"> JTSK> /B. '' /#$. /#
A+- . ) *0)/B ) +'*/ /#$. *) /# #*-$5*)/' 3$. "$)./ # -/ -/ *) /#
1 -/$' 3$.< .#*2) $) $"0- X> # - $. ' - '$) - +*.$/$1 /- )< ) /#
*-- '/$*) $. #$"# H- ` S>XT< a S>SST< ) ` V[I /&$)" *0)/ *! ($..$)"
*. -1/$*).>H# - - US .0% /. # *! 2#*$/# ) *)$/$*).
)/#0.WS/+*$)/.>U- '*./<T #$))< 0. *) +-/$$+)/
).2 - S$)'',0 ./$*).I>
!"$##$! $"#"$#%#"!"#"#
!##
$"0- X?+(4+- . ) *0)/>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TY
&"'
*0.$)" $) (*- 2 ) 3($) /# $(+/ *! /# +-/$0'- 1 )/ .$") /*
0. .0-+-$. *- .#*&< 2#$# 2. 2# ) /# 1$-/0' *4 !'*/ $)/* /#
)1$-*)( )/> #$. $ +-*0 1$.$' .#*&. $) TS *! /# .0% /. $) /# $- !$-./
3+*.0- <).*( *!/# (/0''4.- ( 2# )/# 4!$-./.2/# *4>)*- -
/* 3($) /#$.+#4.$*'*"$''4<2 *(+0/ # -/-/ ' -/$*)HI!*-/#
Y.+ -$*!/ -/# *4 )/ - /# )1$-*)( )/> # ./ + - /# ' -/$*)/#
"- / - $)$/$*) *! ) "/$1 1' ) > *(+- /#$. 2$/# /# Y. + -$* /#/
./-/ TS. !*- /# *4 )/ - /# )1$-*)( )/.*)/-*'>*-/#$.1-$'
2 3+ / ) *- -$)" !! /< .$) /# . *) /$( /# !0'' . )-$* 2.
$.+'4 </# - *0' "**"0 ..*0/2#/2*0'*0->
' U
).)/)- 1$/$*).*!/# -// ' -/$*).!*-TS. !*- /#
*4)/ - )./-/$)"!-*(/# 1 )/$/. '!>
# 1'0 .- !-*(/# .$")/ ./H)`TS$) # ''I>
-$' TS.
!*-
1 )/ TS.
!*-
1 )/
U X>W±X>Y \>V±US>X T T>\±W>V TT>Y±TY>W S>SSU
V Y>Y±TS>T W>V±[>T T Y>Z±TS>[ X>\±TT>S T
# 1'0 . - '0'/ . /# ) "/$1 *! /# .'*+ < .* "- / - 1'0 .
$)$/ "- / - ' -/$*)> -*( ' U 2 ) . /#/ /# - $. .$")$!$)/
$!! - ) /2 ) /# TS. !*- /# 1 )/*! /# *4 )/ -$)"<) !*- /#
1 )/$/. '!?0/*)'4!*-/#*. $)/# *)$/$*)>#$.*0-- *)'42# )/# 4
3+ -$ ) /#$. 1 )/!*- /# !$-./ /$( < /#/ $. 0-$)" /# $-. *)/-$'H/# !$-./
!/ -/# . '$) I>)/#$.. /# ( )1'0 .- .$")$!$)/'4#$"# -!*-/#
1 )//#)!*-/# TS. !*- /# 1 )/>*/*)'4$./#$./# . *)/# 1 -" <0/
$/ $. .* !$ ($* ! ! &10 "$&" &%> # !/ /#/ /# - 2. )* .$")$!$)/
$!! - ) $)/# $-. *) 3+*.0- /*/#$. 1 )/H/-$'VI.#*2./#//# - # )
+//$*)>
. !0-/# - *(+-$.*)2 --$ *0/ .$($'- )'4.$. !*- /# 1 )/ 2# ) /#
**&. ./-/ /* !''> ) /#$. . /# - 2 - )* .$")$!$)/ $!! - ) . / '' H/#
'*2 ./1'0 (*)"./ /#*. ,0$1' )//*' U 2.S>TTI>#$.$''0./-/ ./#/
/# 2.' /*$./$)"0$.# /2 )) 1 )//#/. 1 -'+-/$$+)/.!*0)/*
!-$"#/ )$)" ) )*/# - 1 )/ /#/ '/#*0"# $/ 2. 0)0.0'< # )*/ )
.$") /*#1 ) "/$1 1' ) >
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
TZ
0((-$5$)"/# $(( $/ - .0'/.2 #1 !*0)/#/=
• # - - )* $!! - ) .*))4+- . ) ,0 ./$*))$- .*- /2 )
) $)$/$)" /#/ /# ' 1 ' *! +- . ) 2. )*/ $)!'0 ) 4 /#
- ) -$)"/4+ >
• # - - )* $!! - ) . *) *1 -'' ( .0- . H# -/ -/ ) XSI
/& )*1 -/# ($' U($)0/ .*!/# 3+ -$ ) <$)$/$)"/#//# - 2.
)* *. -1' *1 -'' +#4.$*'*"$' $!! - ) .0# . ./- .. /2 ) /#
*)$/$*).>
• -/ -/ $. .$")$!$)/'4 +*.$/$1 '4 *-- '/ 2$/# ) *1 -'' ( .0- *!
+- . ) >
• *).$ -$)"/# !$-./ 3+*.0- .*)'4*! $/# -/# *-*)$/$*)</# -
$. ./-*)" !! / 2$/# - .+ / /* /# .+ $!$ 1 )/ *! 1$-/0' *4
)/ -$)"/# -**($)/# *)$/$*)0/)*/$)/# *)$/$*)>
!2 "* & ) - *).$ - /# ( )$)" *!/# 3+ -$( )//#/ 2 .-$ $)
-/T<$/$.)*2' -/#/$/2./# 4)($#)" ./*.#*2. ) - !' /$*).
*-- .+*)$)" /* *4 (*1 ( )/. /#/ (// - < ) )*/ /# ,0'$/4 *! /#
$''0($)/$*)> ) 2# ) /# 4)($#)" .- /# .( $)/2**)$/$*).0/
/# $''0($)/$*)/4+ 1-$ .<.$)/# ) 2 3+ -$( )/<2 *)*/!$)/#$.$!! - )
$)+- . ) >
# . !$)$)". ) +0/ $)/* /# *)/ 3/ *! ) 2 ++-*# /* +- . ) /#/
$./$)"0$.# . /2 )/2*$!! - )/*(+*) )/.=' ''0.$*) HI)'0.$$'$/4
H.$I JTT< TUK H. ). /I> - ! -. /* /# *-$"$)' $ *! +- . ) . /# ./-*)"
$''0.$*) *! $)" $) /# +' +- . )/ 4 /# 1$-/0' - '$/4 $.+'4.> # ) 2
++-*# .0"" ./. /* '-" '4 !0)/$*) *! /# . ).*-$(*/*- *)/$)" )$ .
!!*- 4 /# $.+'4)/-&$)" .4./ (.> # (*- /#/ + *+' )0. /# $-
2#*' *$ ./*--4*0//.*!+ - +/$*)$))*-('24</# "- / -/# #)
!*-/**0-> ) <!*- 3(+' <2$ !$ '?*!?1$ 2< ./ - *# ?/-& #
(*0)/ $.+'4 $. (*- '$& '4 /* ' /* /#) )--*2 !$ '?*!?1$ 2 0/
*/# -2$. .$($'-.4./ (<*-/#-*0"#'**&$)"-*0)/# )1$-*)( )/4<.4<0.$)"
%*4./$&> $/# - .+ / /* /# ) *)$/$*). /# !!*-) . !*-
+ - +/$*)2 - /# .( G$)/# 1 2$/## /-&$)"?)/# - !*- 2 2*0'
)*/ 3+ //*!$)$!! - ) .$)- +*-/ . /2 ) /# . /2* *)$/$*).< )
/#$.$./# . >
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
T[
). /*)' ''0.$*))'0.$$'$/4
# *) +/ *! +- . ) #. - )/'4 ) *)./-0/ $)/* /2* *-/#*"*)'
*(+*) )/.JTT<TUK=# !$-./$./# +0- $''0.$*)/#/+-/$$+)/.#1 /#//# 4
- '*/ $)/# +' +$/ 4/# 1$-/0' )1$-*)( )/? /#$.$.A' ''0.$*)B
HI># . *)$./# $''0.$*)/#//# 1 )/./#/- ++- )/'4#++ )$)"$)/#/
+' - - ''4#++ )$)"> ''/#$.'0$'$/4''0.$*)H.$I># . $''0.$*).
- +-*0 4*0-+ - +/0')*")$/$1 .4./ (.<)*0-$).+$/ *!*0-#$"#
' 1 '&)*2' " /#/2 - <!*- 3(+' <A- ''4B$)'*-/*-42 -$)" ,0$+( )/
/#/" ) -/ . /# . ).*-4/?./- (/#/' . /*/# . $''0.$*).># . $''0.$*).
- 0/*(/$< 4*)*).$*0.*)/-*'>
# +#4.$'.$.*!$./#*0"#//* % %!$!&!$! & %/#/*-- .+*)
/* /#*. *! +#4.$'- '$/4> ).*-$(*/*- *)/$)" )$ . - /# $(+'$$/ -0' . /#/
2 &)*2*) -)$)"#*2/*0. *0-*4/*+ - $1 /# 2*-'>*- 3(+' < 2
&)*2/#/ /* . #$) ) *% /2 #1 /* (*1 *0- # /* /# .$ /* -$)"
+-/.*!/# . ) /#/- *.0- $)/*1$ 2># ).*( *) + - $1 .4--4$)"
*0/ /$*). /#/ - .0'/ $) #)" . $) H(0'/$. ).*-4I $(" . 4 0.$)" /# $- *4
(0# . $) +#4.$' - '$/4</# )/# .$(+' ./ #4+*/# .$. !*-/# -$) /* *+/$.
/#/ 2#/ $. $)"+ - $1 $. /0''4 /# - ?$> >< /#/ /# + -.*) $. $) /# +'
+$/ 4/# 1$-/0' )1$-*)( )/>
# +#4.$'.$.*! .$ $./#*0"#//* /# 3/ )/ /*2#$# HI /# ++'$/$*)$.
+-*"-(( /*+-*0 1 )/./#/*-- '/ 2$/#/# #1$*-*! /# +-/$$+)/<
HI #*2 (0# 1 )/. $) /# - ! - + -.*)''4 /* /# +-/$$+)/< ) HI /#
1'$$/4 *! /# . )-$* 2$/# - ! - ) /* .$($'- - ''$! .$/0/$*) $)2#$# /#
1 )/. +$/ ($"#/*0->
#4- /# . $''0.$*).) ..-4!*-.0 ..!0'++'$/$*).@("$) 4*0 )/ -
$)/*1$-/0'- '$/4!*-/# -+ 0/$+0-+*. .?!*- 3(+' <!*-*1 -*($)"+#*$
*!.+ &$)"$)+0'$># +0/. 4*0 $)/# .$/0/$*)*! $)"$). ($)--**(
./)$)" $) !-*)/ *! ) 0$ ) JK> ! 4*0 * )*/ #1 /# $''0.$*) /#/4*0 -
/# - <$)/#/+' <)*)3$ /42*0' " ) -/ >$($'-'4$!4*0*)*/#1 /#
$''0.$*)/#//# - - + *+' /# - 2#*- - .+*)$)"/*4*0- #1$*-<"$)$/$.
0)'$& '4/#/)3$ /42*0' " ) -/ > /0)' ...*( "- *!)3$ /4*0-.
/#/$.*)*($/)/2$/# 2#/ 4*02*0' 3+ -$ ) $)*-- .+*)$)"- '+'
).$/0/$*)</# )$/2*0' )*/ +*..$' /* 0. /#$. ++'$/$*)!*-/# -+ 0/$
- .*).>*( 0/*(/$''4- .+*)$)"+-/*!/# -$)(0./#1 /# $''0.$*)/#/
4*0 - ./)$)" $) -**( 2$/# ) 0$ ) '**&$)" / 4*0< ) " ) -/ /#
+#4.$*'*"$' ) (*/$*)' - .+*). . /#/ "* '*)" 2$/# /#$.> # !/ /#/ 4*0
- ''4&)*2/#/4*0- )*/$)/#/+' $.$-- ' 1)//*/# .0 .. *! /#
++'$/$*)>
*/& )*/# - 3(+' <.*$'+.4#*'*"$./$.--4$)"*0/) 3+ -$( )/*)#*2
+ *+' - .+*)/*1$*' )/$)$ )/.<.0#.!$"#/ /2 )/2*+ *+' $)-JK>
0# 3+ -$( )/.))*/ --$ *0/$) +#4.$'- '$/4!*- /#$')+-/$'
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
T\
- .*).>*2 1 -</# 4) --$ *0/$)1$-/0'- '$/4>*-.0# 3+ -$( )/./*
1'$/# 3+ -$( )/'1*'0)/ -.(0./#1 /# $''0.$*)/#//# 4- $)/# -
2# - /# !$"#/$.*0--$)"HI)/#//# !$"#/$.- ''4#++ )$)"H.$I>$/#*0/
/#*. ./-*)" $''0.$*). /# 3+ -$( )/' ./0$ . 2*0' )*/ 0. !0'< .$) /#
++-*+-$/ +#4.$*'*"$'< (*/$*)' ) #1$*-' - .+*). . 2*0' )*/
!*-/#*($)"> "$)< 2 - .+ &$)"*!0/*(/$ - .+*). . /#/*0-$).+$/ *!
4*0-#$"#' 1 '*")$/$1 &)*2' " /#/$)!/4*0 - - ''4 $) .4./ (<)
/#/)*/#$)"/#/$.++- )/'4#++ )$)"$./0''4#++ )$)">
JK > > -/0< > '/ -< ) > -& -< C) 3+ -$( )/ *) +0'$ .+ &$)"
)3$ /4 $) - .+*). /* /#- $!! - )/ /4+ . *! 1$-/0' 0$ ) <D - . ) ?
' *+ -/*-.)$-/0')1$-*)( )/.<1*'>TT<)*>T<++>Y[?Z[<USSU>
JK> *1$-<>2++<>+)')" /'><C# 0. *!1$-/0'- '$/4$)/# ./04*!
+ *+' P.- .+*). ./*1$*' )/$)$ )/.<D -*)/$ -. $) #1$*-' 0-*.$ ) < 1*'>
V=X\>*$=TS>VV[\E) 0-*>S[>SX\>USS\<USS\? ?UV<USS\>
*).$ - '.* /# ./-*)" *-- '/$*) /2 ) # -/-/ ) /# *1 -''+- . )
*0)/ $) /# ) 3+ -$( )/' *)$/$*).> $) /# *1 -'' ( ) .
/2 )/# /2**)$/$*).- .//$./$''4 /# .( <) .$) /# - $.)*#)"
$) # -/ -/ 1-$$'$/4 . ( .0- 4 XS /#$. *-- '/$*) - .0'/ +-*'4
- !' /. /# (*0)/ *! "*%&(&* *! +-/$$+)/. ? /# "- / - /# - +*-/
+- . ) /# "- / - /# (*0)/ *! /$1$/4> '.* /& $)/* *).$ -/$*) /# !/
/#//#$.- '/$*).#$+ /2 ) +- . ) ) ) . ) 1 )!*-/# . '$)
*).$ - 4$/. '!?'/#*0"#)*/.*./-*)"'4H-`S>WU<`S>SZI>*/# *-- '/$*)
$. )*/ 0. 4 /# ) ..$/4 *! +-/$$+)/. - .+*)$)" /* 1 )/.$) /# 1$-/0'
)1$-*)( )/<.$) /# - - )*) $)/# . '$) > # - !*- $/(0./ 0. 4
.*( $)/-$).$- .+*). 4+-/$$+)/.>#$.!$)$)"* ..0++*-//# $ /#/$.
..*$/ 2$/# )/0-' . ).*-$(*/*- *)/$)" )$ .< .$) /# *)'4 - .*) !*-
"- / - *4 /$1$/4 $. !*- + - +/$*) ? 0.$)" /# *4 )/0-''4 !*- + - +/$*)
H >"><'**&$)")(*1$)"-*0)I>
). /*)).$
)/# 3+ -$( )/ .-$ $)JTUK/# - 2 - /2*"-*0+.*!+-/$$+)/.<*) /#/
# )$)./-0/ /**) )/-/ *)'4/# $-. )./$*)*! $)"$)/# 1$-/0'+'
HI)/# */# -*)'4*)/# $-. )./$*)*!/# - '$/4*!2#/2.#++ )$)"H.$I>
# 4 *0' // (+/ /* *+/$($5 *- .$ 4 ./ +?4?./ + $(+-*1 ( )/. $) /#
,0'$/4 *! )0( - *! +-*+ -/$ . *! /# 1$-/0' - '$/4 .4./ (?,0'$/4*!
$''0($)/$*)- ) -$)"<!$ '*!1$ 2< /4+ *! $.+'4<). '!?- +- . )//$*) 4)
1/->-/$$+)/.2#*# )$)./-0/ /*(3$($5 .$ / ) /**+/(*-
*!/ ) ) -'$ -/* $(+-*1 /# ,0'$/4*! $''0($)/$*) /#)/#*. 2#*# )
$)./-0/ /**+/$($5 >
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
US
.$$./# $''0.$*)/#/2#/$.#++ )$)"$.- '># 3+ -$( )/- +*-/ $)-/T
*!/#$. ++ - ) )*2 $)/ -+- / . .#*2$)"/#/$/2.*-- '/$*). /2 )
*4 (*1 ( )/. ) *-- .+*)$)" #)" .$).#*2. ) - !' /$*)./#/2.
/# 0. *!/# "- / -+- . ) >#$.$.$)'$) 2$/#/# !/*-./#*0"#//*$)!'0 )
.$.$.0.. $)/# ). /?/# *-- '/$*) /2 )+-/$$+)//$*).) 1 )/.
$)/# >$/$*)''42 #1 !*0)/#/2.!! / $)/# *)$/$*)4
/# .0 )++ -) *!/# "#*./?'$& *4<0/ /#//#$.$ )*/ *0-$)/#
*)$/$*)>!+-/$$+)/.2 - / )$)"/*/- //# .$/0/$*).- '/# )/# .0 )
++ -) *! /# *4 2*0' $) #1 ) !-$"#/ )$)" *0-- ) )
/# - !*- '$& '4/*$)0 - .+*). > $!$)$)JTUK/#//# - 2.
"- / - +-*$'$/4 *! '0.$$'$/4 $''0.$*) 0) - /# *)$/$*) *! !0'' "'*'
$''0($)/$*)2$/#4)($#)" .*(+- 2$/# -$*.$/4?'$& .*'0/$*)H"'*'
$''0($)/$*) 2$/# )* 4)($ #)" .I> 0- - .0'/. !-*( /#$. ) 2 3+ -$( )/
.0++*-//#$.!$)$)">
$)''4<2 - +*-/ /#/Y*0/*!/# US+-/$$+)/. $/*0#/# $-*2)# .!/ -
/# 4.2/# **&*)/# /*+ *!/# ($--*-1/- # ># ( ).*- !*- Z*)
! '$)"/#//# 1/-$)/# ($--*-2./# . '!2.X[±UZH>>I2$/#)*$!! - )
/2 )/# )*)$/$*).>
("
# /& ?#*( ( .." *!/#$. 3+ -$( )/$./#//# ' ''0.$*)*(+*) )/*!
+- . ) $. )*/ !0)/$*) *! /# ,0'$/4 *! $''0($)/$*) - ) -$)"> ' ''0.$*)
+ ).*)/# !*-(/#-*0"# 2#$#/# )1$-*)( )/) + - $1 ?2#$#$.
!0)/$*) *! /# "- *! # ) *4 /-&$)"< ) $.+'4 !/*-. /#/ 2*0'
.0++*-/ )/0-' + - +/$*) H!$ '?*!?1$ 2< - .*'0/$*)< '/ )4< !-( ?-/ < ) .*
*)I># !!*-) *!H1$.0'I. ).*-$(*/*-*)/$)" )$ ./#/- '*. /*)/0-'<
./4+$''4*0-.$)1 .4./ (2$/## ?/-&$)"$. )*0"#/*" ) -/ #$"#
' 1 '*!' ''0.$*)>
*2 1 -< $! $) *0- ++'$/$*) 2 $( / + *+' - .+*)$)" /* /# 1$-/0'
)1$-*)( )/ - '$./$''4< 2 '.* #1 /* /& $)/* *0)/ /# '0.$$'$/4
*(+*) )/ *! +- . ) > 0- - .0'/. .0"" ./ /2* /#$)".> $-./< 2# - ++-*+-$/
/# - .#*0' 1 )/. /#/ *0- $) /# 1$-/0' - '$/4 /#/ *-- '/ 2$/# /#
/$*).*!/# +-/$$+)/.>)/# . *!*0-/2* 3+ -$( )/./# . 1 )/.2 - /#
4)($''4#)"$)".#*2.)- !' /$*).$)- .+*). /**4(*1 ( )/.>0/
*/# - .0# *-- '/ 1 )/. - '.* $(+*-/)/ ? .0# . 1$-/0' #-/ -.
- .+*)$)"++-*+-$/ '4/*/# /$*). *! /# +-/$$+)/H)*/ *).$ - /''$)
/#$.++ -I> *)<*0. "'*'$''0($)/$*)?$/++- )/'4* .# '+/*!*./ -/#
$''0.$*)/#//# .$/0/$*) +$/ $.- ''4#++ )$)">
*!/ - '' 2 2*0'- *(( )/#/- '?/$( "'*' $''0($)/$*)2$/#4)($
#)" ./*- !' /$*).).#*2..2*-/#/# !!*-/>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
UT
#$. - . -# 2. --$ *0/0) - /# -*% / A- . ) $) $-/0'
$"#/$ 'BHEXTT[UWETI> ''/ -B.*)/-$0/$*)2.'.*.0++*-/ /#-*0"#
/# 0-*+ ) . -# *0)$' -*% / *)/-/ 0( - UUZ\[X>
/#)&1$2++!*-#$.$)1'0' # '+2$/#/# 1 .4./ (>
JTK > '/ -< > #))< >*-/ ). ) & ,< C$.0' '$.( )#) . '$./$
.+*). $) ) (( -.$1 $-/0' )1$-*)( )/<D !"'&$ $"%
""&! %+1*'>U\<)*>V<++>ZY?[W<USS\>
JUK >>)# 5?$1 .<)>'/ -<C-*(- . ) /**).$*0.) ../#-*0"#
$-/0' '$/4<D&'$()%'$!% +1*'>Y<)*>W<++>VVU?VV\<USSX>
JVK >$((*).<)>)/ -<C# )!'0 ) *! ) -$)" 0'$/4*)- . )
) .& -!*-() $) $-/0' )1$-*)( )/<D $&' &*+,
$! %,<++>U\V?U\W<USSV>
JWK > *-/ ). )< > 0< > #)) & ,< C '?$( '*' ''0($)/$*) !*-
$-/0' '$/4 ++'$/$*).<D !"'&$ $"% ""&! %+1*'>
U[<)*>Y<++>XY?YW<USS[>
JXK >((**-/#$<)>)-#)<C) !!$$ )/- +- . )//$*)!*-$--$)
)1$-*)( )/(+.<D$)USST-* $)".*!/# U[/#))0'
*)! - ) *) *(+0/ - -+#$. ) )/ -/$1 #)$,0 .< USST< ++>
W\ZGXSS>
JYK >- " -<>#$-' 4<>>0- & ,< C# $--$) 1*'0( <D
!"'&$$"% ""&! %+1*'>T[<)*>U<++>VU?WV<-?+-<T\\[>
JZK >-'.&4< C!!$$ )/.*!/? " .#*2.0.$)"+$3 '.# --)#$)"<D
%+1*'>U<++>UY\?U[U<USSX>
J[K > > $'"-< C(+-*1$)" .#*2. ) - !' /$*). 1$ /# ./ )$' 0!! -<D
&"$<USSS>
J\K > $*++*< > ..$)-4< ) > -)/.*)< !! ! %*!"*%!!*=
(-$" )$1 -.$/4- ..<USSZ>
JTSK >'/ -<)>/ <C1$-/0' +- . ) *0)/ -<D $% -!"$&!$%
$&' ($! &%+1*'>\<)*>X<++>WTV?WVW<USSS>
JTTK >'/ -<C' ''0.$*))'0.$$'$/4) /* '$./$ #1$*0- $)
(( -.$1 $-/0')1$-*)( )/.<D!%$ %!! +1*'>VYW<)*>TXVX
++>VXW\?VXXZ<USS\>
JTUK > '/ -< > +)')"< )>*-*($).< C$(0'/$)" $-/0' )1$-*)( )/.
2$/#$) $-/0' )1$-*)( )/. . /# .$.!*- .4#*+#4.$. *! - . ) <D
$ %&! %! $"%././+1*'>U\<)*>V<++>+ -=\U<
USTS>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
UU
).00$.!$)$.#$)"#./0 )//)$1 -.$/4*'' " *)*)>$.$)/ - ./.$)'0
- '?/$( "'*'$''0($)/$*)*)/# < .+ $''4 . *) .+# -$' #-(*)$.>
#. ) $) $.$*)< ("$)" ) $-/0' )1$-*)( )/. HI !-*( /#
+-/( )/*!*(+0/ -$ ) <)$1 -.$/4*'' " *)*)<).0($// #$.#
/# .$. *) /# /*+$ *! "'*' $''0($)/$*) $) 0) USTT> ) *)// /
$>40Q.>0'>>0&>
+-/( )/*!*(+0/ -$ )
)$1 -.$/4*'' " *)*)
*2 -/- /
*)*)TY<>
.+ -*-/ ). )$. )$*--+#$. 9)"$) -/ *( -$. />2*-&$)"*)
- '?/$( "'*' $''0($)/$*) !*- /# "( . $)0./-4> $. - . -# $)/ - ./ $.
- ) -$)"'"*-$/#(.) +-/$0'-'4"'*'$''0($)/$*)> #.) $)$.$*)<
("$)" ) $-/0' )1$-*)( )/. !-*( )$1 -.$/4 *'' " *)*)> 2.
2- #*)/# /*+$*!"'*'$''0($)/$*)/)$1 -.$/4 *'' " *)*) $)
USTT>
*( -$./>
$/4*0.
TUY?TVS$''.*
(-$"
UT
'=^WWHSITUUVWXSTZS
3=^WWHSITUUVVYTVYU
($'=% .+ -Q" *( -$.>*(
)&% #)) 0-- )/'4 2*-&. . *).0'/)/ $) /# !$))$' . -1$ . )
($)/$).'$)&./* ($.)*)*--4 . -# ''*2 / )$1 -.$/4*'' "
*)*)> ($)/$).) $)/ - ./ $)"'*'$''0($)/$*)<- '?/$( +#4.$''4?.
- ) -$)"<)1$-/0'- '$/4> ) *)// /+>&#))Q.>0'>>0&>
+-/( )/*!*(+0/ -$ )
)$1 -.$/4*'' " *)*)
*2 -/- /
*)*)TY<>
''/ -$. . -#-*! ..*-//# )$1 -.$/4*! - '*)< +$)<)
-*! ..*- *! $-/0' )1$-*)( )/.< )$1 -.$/4 *'' " *)*)< > $. - . -#
$)/ - ./.$)'0 1$-/0'- '$/4)$/.++'$/$*).$)+.4#*'*"4)) 0-*.$ ) >
#. !-*( )$1 -.$/4 *! *)*) ) # ) *)// /
( '.'/ -Q0> 0>
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.
UV
)$1 -.$// - '*)
0'// .$*'*"$<
+-/( )/ -.*)'$//<1'0$7$-/( )/..$*'6"$.<
(+0. 0) /?$!$$ /- <
.. $" '''P -*)TZT<
S[SVX- '*)
+$)
'=^VW\VWSV\YT[
($'=( '.'/ -Q0> 0
Digital Object Indentifier 10.1109/MCG.2011.69 0272-1716/$26.00 2011 IEEE
This article has been accepted for publication in IEEE Computer Graphics and Applications but has not yet been fully edited.
Some content may change prior to final publication.