En gráficos vectoriales por computadora , sistemas CAD y sistemas de información geográfica , la primitiva geométrica (o prim ) es la forma geométrica más simple (es decir, "atómica" o irreducible) que el sistema puede manejar (dibujar, almacenar). A veces, las subrutinas que dibujan los objetos correspondientes también se denominan "primitivas geométricas". Las primitivas más "primitivas" son el punto y el segmento de línea recta , que eran todo lo que tenían los primeros sistemas de gráficos vectoriales.
En geometría sólida constructiva , las primitivas son formas geométricas simples como un cubo , un cilindro , una esfera , un cono , una pirámide o un toroide .
Los sistemas modernos de gráficos por computadora en 2D pueden operar con primitivas que son curvas (segmentos de líneas rectas, círculos y curvas más complicadas), así como formas (cuadros, polígonos arbitrarios, círculos).
Un conjunto común de primitivos bidimensionales incluye líneas, puntos y polígonos , aunque algunas personas prefieren considerar los triángulos como primitivos, porque cada polígono se puede construir a partir de triángulos. Todos los demás elementos gráficos se construyen a partir de estas primitivas. En tres dimensiones, los triángulos o polígonos colocados en un espacio tridimensional se pueden utilizar como primitivos para modelar formas 3D más complejas. En algunos casos, las curvas (como las curvas de Bézier , los círculos , etc.) pueden considerarse primitivas; en otros casos, las curvas son formas complejas creadas a partir de muchas formas rectas y primitivas.
El conjunto de primitivas geométricas se basa en la dimensión de la región que se representa: [1]
En SIG, a menudo se habla coloquialmente de la superficie del terreno como "2 1/2 dimensiones", porque sólo es necesario representar la superficie superior. Por lo tanto, la elevación puede conceptualizarse como una propiedad o función de campo escalar del espacio bidimensional, lo que le otorga una serie de eficiencias de modelado de datos sobre objetos tridimensionales verdaderos. Una forma de cualquiera de estas dimensiones mayor que cero consta de un número infinito de puntos distintos. Debido a que los sistemas digitales son finitos, sólo se puede almacenar un conjunto de muestra de los puntos de una forma. Así, las estructuras de datos vectoriales suelen representar primitivas geométricas utilizando una muestra estratégica, organizada en estructuras que facilitan al software interpolar el resto de la forma en el momento del análisis o visualización, utilizando los algoritmos de geometría computacional . [2]
Durante la historia de los sistemas de información geográfica se ha desarrollado una amplia variedad de estructuras y formatos de datos vectoriales , pero comparten una base fundamental de almacenar un conjunto central de primitivas geométricas para representar la ubicación y la extensión de los fenómenos geográficos. Las ubicaciones de los puntos casi siempre se miden dentro de un sistema de coordenadas estándar basado en la Tierra, ya sea el sistema de coordenadas geográficas esférico (latitud/longitud) o un sistema de coordenadas planas, como el Universal Transverse Mercator . También comparten la necesidad de almacenar un conjunto de atributos de cada accidente geográfico junto con su forma; Tradicionalmente, esto se ha logrado utilizando modelos de datos, formatos de datos e incluso software de bases de datos relacionales .
Los primeros formatos vectoriales, como POLYVRT , ARC/INFO Coverage y el shapefile de Esri , admiten un conjunto básico de primitivas geométricas: puntos, polilíneas y polígonos, solo en un espacio bidimensional y los dos últimos solo con interpolación de línea recta. También se agregaron estructuras de datos TIN para representar superficies de terreno como mallas triangulares. Desde mediados de la década de 1990, se han desarrollado nuevos formatos que amplían la gama de primitivas disponibles, generalmente estandarizadas por la especificación de Funciones Simples del Open Geospatial Consortium . [3] Las extensiones primitivas geométricas comunes incluyen: coordenadas tridimensionales para puntos, líneas y polígonos; una cuarta "dimensión" para representar un atributo o tiempo medido; segmentos curvos en líneas y polígonos; anotación de texto como forma de geometría; y mallas poligonales para objetos tridimensionales.
Con frecuencia, una representación de la forma de un fenómeno del mundo real puede tener una dimensión diferente (normalmente inferior) a la del fenómeno que se representa. Por ejemplo, una ciudad (una región bidimensional) puede representarse como un punto, o una carretera (un volumen tridimensional de material) puede representarse como una línea. Esta generalización dimensional se correlaciona con las tendencias en la cognición espacial. Por ejemplo, preguntar la distancia entre dos ciudades presupone un modelo conceptual de las ciudades como puntos, mientras que dar direcciones que impliquen viajar "arriba", "abajo" o "a lo largo" de una carretera implica un modelo conceptual unidimensional. Esto se hace frecuentemente con fines de eficiencia de datos, simplicidad visual o eficiencia cognitiva, y es aceptable si se entiende la distinción entre la representación y lo representado, pero puede causar confusión si los usuarios de la información asumen que la forma digital es una representación perfecta de la realidad. (es decir, creer que los caminos realmente son líneas).
En el software CAD o modelado 3D , la interfaz puede presentar al usuario la capacidad de crear primitivas que pueden modificarse aún más mediante ediciones. [4] Por ejemplo, en la práctica del modelado de cajas, el usuario comenzará con un cuboide, luego utilizará la extrusión y otras operaciones para crear el modelo. En este uso, la primitiva es sólo un punto de partida conveniente, más que la unidad fundamental del modelado.
Un paquete 3D también puede incluir una lista de primitivas extendidas que son formas más complejas que vienen con el paquete. Por ejemplo, una tetera aparece como primitiva en 3D Studio Max .
Existen varios aceleradores de gráficos con aceleración de hardware para representar primitivas específicas, como líneas o triángulos, frecuentemente con mapeo de texturas y sombreadores . Los aceleradores 3D modernos suelen aceptar secuencias de triángulos como tiras de triángulos .