PDF content decompression

PDFコンテンツ解凍は、PDF文書内のコンテンツストリームに適用された圧縮アルゴリズムを逆転させ、元のデータにアクセスするプロセスです。PDFファイルはファイルサイズを削減するために様々な圧縮方法を使用しており、解凍はPDFコンテンツのレンダリング、抽出、または変更に不可欠です ( 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 ) 。この操作は、PDFプロセッサが文書のコンテンツストリームを読み取り解釈する際に自動的に行われるため、あらゆるPDFワークフローの基礎となる部分です。

PDFコンテンツ解凍は、圧縮されたデータストリームを元の非圧縮形式にデコードする技術的プロセスです。PDFファイル内では、ページの記述、テキスト、グラフィックス命令、その他の視覚要素を含むコンテンツストリームは、 ( 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 ) で規定されているFlate（ZIP）、LZW、JPEG圧縮などのアルゴリズムを使用して圧縮されることがよくあります。解凍プロセスはこれらのアルゴリズムを逆転させ、ページに表示されるべき内容を記述する基礎となるコンテンツストリームオペレータとオペランドを明らかにします。

これは、PDFコンテンツ解凍がファイル全体ではなくPDF構造内の個々のストリームに対して動作するという点で、一般的なファイル解凍とは異なります。各ストリームオブジェクトは、ストリーム辞書の/Filterエントリで指定された異なる圧縮方法を使用する場合があります。解凍は、複数のフィルタが連鎖している場合、フィルタパイプラインの順序を尊重し、解凍フィルタを順番に適用する必要があります。

PDFを扱う開発者にとって、コンテンツ解凍の理解は以下のような実用的な理由から極めて重要です。

コンテンツアクセスと抽出: テキストの読み取り、画像の抽出、文書構造の分析には、生のPDFオペレータとデータにアクセスするためにコンテンツストリームの解凍が必要です。適切な解凍がなければ、コンテンツは読み取り不可能なバイナリ形式のままです。

文書の変更: 注釈の追加、テキストの修正、グラフィックスの操作など、あらゆる編集操作には、既存のコンテンツストリームの解凍、変更の実行、そして多くの場合変更されたコンテンツの再圧縮が必要です。

アクセシビリティとTagged PDF: Tagged PDF構造 ( 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 ) の扱いとアクセシビリティ機能の実装には、コンテンツを構造要素に適切にマッピングし、正しい読み上げ順序を保証するために、解凍されたコンテンツストリームへのアクセスが必要です。

パフォーマンス最適化: 解凍を理解することで、開発者はPDF処理ワークフローを最適化し、大きなファイルを効率的に処理し、PDFの作成または変更時に適切な圧縮戦略を選択できます。

PDFコンテンツ解凍は、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 ) で定義された体系的なプロセスに従います。

フィルタの識別: PDFプロセッサがストリームオブジェクトに遭遇すると、ストリーム辞書の/Filterエントリを調べて、どの圧縮方法が適用されたかを判断します。一般的なフィルタには、/FlateDecode、/LZWDecode、/DCTDecode（JPEG）、/ASCIIHexDecodeがあります。

フィルタパイプライン処理: 複数のフィルタが適用されている場合（フィルタ名の配列で示される）、解凍は圧縮の逆順で行われます。たとえば、ストリームが最初にFlateで圧縮され、次にASCII hexでエンコードされた場合、最初にASCII hexからデコードし、次にFlateで解凍する必要があります。

デコードパラメータ: 一部のフィルタには、/DecodeParms辞書エントリで指定された追加のパラメータが必要です。これらのパラメータには、予測関数、色変換設定、または解凍中に適用する必要があるその他のアルゴリズム固有の構成が含まれる場合があります。

ストリームの再構築: 解凍アルゴリズムは、その特定の方法に従って圧縮されたバイトシーケンスを処理します。Flate解凍はZLIB展開を使用し、LZWはコードテーブルから文字列を再構築し、DCTはJPEG解凍を実行します。出力は元の非圧縮バイトストリームです。

コンテンツの解釈: 解凍されると、コンテンツストリームはページコンテンツを記述するPDFオペレータとオペランドで構成されます。これらの命令は、その後解析および実行されてページをレンダリングしたり情報を抽出したりします。

PDF処理を実装する開発者にとって、ほとんどのPDFライブラリは解凍を自動的に処理しますが、デバッグ、最適化、高度な操作タスクにはこのプロセスの理解が不可欠です。

• Content stream（コンテンツストリーム） – ページの視覚的外観を記述するグラフィックスオペレータとオペランドのシーケンスを含むPDFストリームオブジェクト
• Stream filter（ストリームフィルタ） – ファイルサイズを削減したりバイナリデータをエンコードしたりするために、PDFストリームオブジェクトに適用される圧縮またはエンコーディングアルゴリズム
• Flate compression（Flate圧縮） – PDFファイルで最も一般的に使用される圧縮方法で、ZLIB/DEFLATEアルゴリズムに基づく
• Stream dictionary（ストリーム辞書） – フィルタ、長さ、その他のストリームプロパティを指定する、PDFストリームに関連付けられた辞書オブジェクト
• PDF rendering（PDFレンダリング） – 解凍されたPDFコンテンツストリームを解釈してページを表示または印刷するプロセス