Blend mode

Blend modeは、PDFで重なり合うグラフィック要素をレンダリングする際に、ソース（前景）色と背景（バックドロップ）色を組み合わせるための数学的規則を定義します。 ( Citation: N.A., 2020 (N.A.). (2020). Document management — Portable document format — Part 2: PDF 2.0 .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/75839.html ) によれば、PDFはMultiply、Screen、Overlay、Darkenなど複数のblend modeをサポートしており、それぞれ異なる視覚効果を生み出します。これらのモードは、透明度と色の相互作用を制御し、単純な不透明度調整を超えた高度な合成効果を実現します。Blend modeは、複雑なグラフィックの作成、色オーバーレイの管理、PDF文書での特定の視覚的効果の実現に不可欠です。

Blend modeは、ソース（前景）オブジェクトの色が、その下にある背景（バックドロップ）オブジェクトの色とどのように組み合わされるかを決定する合成アルゴリズムです。不透明度に基づいて色を単純に平均化する透明度とは異なり、blend modeは両方のレイヤーの色成分に特定の数学的な式を適用して、最終的な出力色を生成します。

PDFは ( Citation: N.A., 2020 (N.A.). (2020). Document management — Portable document format — Part 2: PDF 2.0 .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/75839.html ) で規定された、いくつかの標準blend modeを定義しています：

• Normal – ソース色が背景を置き換える（デフォルト動作）
• Multiply – 色の値を乗算し、より暗い色を生成
• Screen – 反転乗算により、より明るい色を生成
• Overlay – 背景の明るさに基づいてMultiplyとScreenを組み合わせ
• Darken – ソースまたは背景のより暗い色を選択
• Lighten – ソースまたは背景のより明るい色を選択
• Color Dodge – ソース色を反映させるため背景を明るく
• Color Burn – ソース色を反映させるため背景を暗く
• Hard Light – Overlayに似ているが、コントラストがより強い
• Soft Light – Hard Lightのより柔らかいバージョン
• Difference – 明るい色から暗い色を減算
• Exclusion – Differenceに似ているが、コントラストが低い

Blend modeは不透明度設定とは異なります。不透明度は単に透明度レベルを制御するだけですが、blend modeは色の数学的な相互作用を根本的に変更します。

PDF生成と操作を行う開発者にとって、blend modeを理解することは以下の理由から重要です：

視覚的忠実度 – 他のフォーマットから文書を変換する場合やプログラムでPDFを作成する場合、blend modeを正しく実装することで、特にグラフィックが多い文書において、レンダリング出力が意図されたデザインと一致することが保証されます。

アクセシビリティへの配慮 – Blend modeは色のコントラスト比に影響を与える可能性があり、PDF/UAなどのアクセシビリティ標準への準拠に影響します。開発者は、ブレンドされた色が視覚障害を持つユーザーにとって読みやすさを低下させる可能性を考慮する必要があります。

パフォーマンスへの影響 – 複雑なblend modeは、レンダリング時により多くの計算リソースを必要とします。これらをいつどのように効率的に使用するかを知ることで、PDFファイルサイズとレンダリング速度の最適化に役立ちます。

クロスビューア互換性 – PDFビューアは標準blend modeをサポートすべきですが、実装の違いによりレンダリングの差異が生じる可能性があります。異なるPDFビューア間でblend modeをテストすることで、一貫した表示を保証できます。

Blend modeはPDFの透明度モデル内で動作し、各オブジェクトを色と不透明度（アルファ）の両方の値を持つものとして扱います。blend modeを持つソースオブジェクトが背景の上に配置されると、レンダリングエンジンは以下のプロセスを実行します：

色空間変換 – ブレンド計算が行われる前に、ソースと背景の両方の色が共通の色空間（通常はRGBまたはCMYK）に変換されます。

成分ごとの計算 – Blend modeの式は各色成分に個別に適用されます。例えば、RGBでは、赤、緑、青のチャネルがそれぞれ独立して処理されます。

アルファ合成 – Blend modeがブレンドされた色を計算した後、アルファ（不透明度）値によって、最終出力でブレンド結果と元の背景のどれだけが表示されるかが決まります。

数学的な式 – 各blend modeは特定の式を使用します。例えば、Multiplyモードは結果 = (ソース × 背景) / 最大値を使用し、通常は結果を暗くします。Screenモードは結果 = 最大値 - ((最大値 - ソース) × (最大値 - 背景)) / 最大値を使用し、結果を明るくします。

( Citation: N.A., 2020 (N.A.). (2020). Document management — Portable document format — Part 2: PDF 2.0 .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/75839.html ) で規定されているように、blend modeはPDFコンテンツストリームのグラフィック状態で設定できるプロパティであり、同じページ内の異なるオブジェクトに異なるblend modeを適用できます。Blend modeは、別のグラフィック状態の変更によって変更されるまで、すべての描画操作に影響します。

Blend space – ブレンド計算は、blend spaceと呼ばれる特定の色空間で行われます。これは、ソースまたは背景オブジェクトのネイティブ色空間とは異なる場合があります。PDFプロセッサは、色の精度を維持するために必要な変換を処理します。

• Transparency（透明度） – 下層のコンテンツがオブジェクトを通して見えるようにするプロパティで、アルファ値とblend modeによって制御されます
• Graphics state（グラフィック状態） – Blend mode、不透明度、色空間など、グラフィック要素のレンダリング方法を制御するパラメータの集合
• Color space（色空間） – RGB、CMYK、グレースケールなど、色の表現方法を定義する数学的モデル
• Content stream（コンテンツストリーム） – PDFページのグラフィックコンテンツを記述するオペレータとオペランドのシーケンス
• Opacity（不透明度） – オブジェクトの透明度または不透明度を制御するアルファ値で、blend modeと連携して動作します