Font rendering

フォントレンダリングとは、PDFドキュメントに格納されたフォントデータと文字コードを、画面上に表示される、または紙に印刷される視覚的なグリフに変換するプロセスです。PDF仕様 ( 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 ) では、フォントの埋め込み、参照、および使用方法を定義し、異なるプラットフォームやデバイス間で一貫したテキスト表示を保証します。適切なフォントレンダリングは、PDFドキュメントの視覚的な忠実性とアクセシビリティを維持するために不可欠です。

PDFにおけるフォントレンダリングは、フォントデータの保存から視覚的な出力までの全パイプラインを含みます。Webブラウザでのシンプルなテキスト表示とは異なり、PDFのフォントレンダリングは複数のフォント形式（Type 1、TrueType、OpenType、CIDフォント）、さまざまなエンコーディング方式、およびプラットフォーム非依存のレイアウト要件を考慮する必要があります。このプロセスには、フォントプログラムの解釈、グリフメトリクスの適用、文字とグリフのマッピング処理、ベクトルアウトラインのピクセルまたはプリンタドットへのラスタライズが含まれます。PDFドキュメントは、完全なフォントの埋め込み、使用されているグリフのみを含むサブセットフォント、またはシステムフォントの参照が可能であり、それぞれ異なるレンダリングアプローチが必要です。レンダリングエンジンは、エンコーディングテーブルを通じて文字コードを解決し、フォントプログラムからグリフ記述を取得し、コンテンツストリームで指定された変換を適用し、最終的に配置精度とタイポグラフィ品質を維持しながら視覚的な表現を生成する必要があります。

PDFライブラリやビューアを扱う開発者にとって、フォントレンダリングの理解は以下の理由から重要です。第一に、誤ったフォントレンダリングは視覚的な不一致を引き起こし、テキストが作成者の意図と異なって表示され、ドキュメントの忠実性が損なわれます。第二に、フォントが欠落していたり、不適切に埋め込まれていたりすると、テキストが代替フォントで表示され、ドキュメントが読めなくなったり、法的に無効になったりする可能性があります。第三に、フォントレンダリングはPDFのアクセシビリティ ( Citation: N.A., 2014 (N.A.). (2014). Document management applications — Electronic document file format enhancement for accessibility — Part 1: Use of ISO 32000-1 (PDF/UA-1) .  International Organization for Standardization Retrieved from https://www.iso.org/standard/64599.html ) に直接影響します。スクリーンリーダーや支援技術は、意味のあるテキストコンテンツを抽出するために適切な文字マッピングとUnicode表現に依存しています。パフォーマンスも重要な要素です。フォントの解析とグリフのラスタライズは、特に複雑なフォントや大きなドキュメントの場合、ドキュメントの読み込みとレンダリング速度に大きく影響する可能性があります。最後に、PDFコンテンツを表示または操作する際の法的コンプライアンスを確保するため、レンダリング時にフォントのライセンスと埋め込みルールを尊重する必要があります。

PDFフォントレンダリングプロセスは、いくつかの重要なステップに従います。まず、PDFプロセッサはコンテンツストリーム内のテキスト表示演算子に遭遇し、ページのリソース辞書内のフォントリソースを参照します。レンダラーはフォント記述子とフォントプログラムを読み込みます。これらはPDFに埋め込まれているか、システムフォントのルックアップが必要な場合があります。次に、レンダラーはフォントのエンコーディング（WinAnsiEncodingなどの定義済みエンコーディング、またはEncoding辞書によるカスタムエンコーディング）を使用してテキスト文字列から文字コードを解釈し、コードをグリフ名またはCIDフォントのCID（Character ID）にマッピングします。その後、グリフアウトラインがフォントプログラムから取得されます。Type 1およびTrueTypeフォントの場合、これは名前またはインデックスによるグリフ記述へのアクセスを含み、CIDフォントの場合は複雑な書記体系のために文字コレクションとCMapリソースを使用します。レンダラーは、グリフを配置およびスケーリングするために、テキスト行列、フォントサイズ、現在の変換行列を含む変換を適用します。最後に、グリフアウトラインが出力デバイスの解像度にラスタライズされ、さまざまなサイズでの可読性を向上させるためにアンチエイリアシングとヒンティングが適用されます。このプロセス全体を通じて、文字幅、アセンダー、ディセンダーなどのフォントメトリクスが、 ( 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 ) で指定されているように、適切なテキストレイアウトと行間隔を保証します。

• Font embedding（フォント埋め込み） – システム間で一貫したレンダリングを保証するために、PDFファイル内にフォントデータを含めること
• Glyph（グリフ） – フォントのデザインによって定義される文字の視覚的表現
• Character encoding（文字エンコーディング） – 文字コードをフォント内の特定のグリフに変換するマッピングシステム
• Font descriptor（フォント記述子） – メトリクス、フラグ、埋め込み情報を含むフォントに関するメタデータを含むPDF辞書
• Text extraction（テキスト抽出） – アクセシビリティやデータ処理のために、レンダリングされたPDFテキストから文字コンテンツを取得するプロセス