PDF dictionary navigation

PDF dictionary navigationとは、PDFドキュメント全体で使用される基本的なデータ構造であるPDF dictionary オブジェクト内のキーと値のペアを走査してアクセスするプロセスを指します。 ( 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 ) によると、dictionaryはドキュメント要素、ページプロパティ、フォント定義、構造情報を整理するための主要な手段として機能します。PDFファイルを扱う開発者は、プログラムによってPDFコンテンツを読み取り、変更、または作成するために、dictionary navigationを理解する必要があります。

PDF dictionary navigationは、PDFファイルの内部構造内でdictionaryオブジェクトにアクセスし、操作するための開発技術です。PDF dictionaryは、プログラミング言語におけるハッシュテーブルや連想配列に似ており、キーと値のペアで構成されます。キーはnameオブジェクト（スラッシュで始まる）であり、値は文字列、数値、配列、またはネストされたdictionaryを含む任意のPDFオブジェクトタイプになります。

Dictionary navigationは、dictionary間の階層的な関係を走査することに特化している点で、一般的なPDFパースとは異なります。例えば、document catalog dictionary（PDF構造のルート）には、Pages dictionaryなどの他のdictionaryへの参照が含まれており、さらにそれが個々のPage dictionaryを参照します。開発者は、あるdictionaryからキーを読み取って別のオブジェクトへの参照を取得し、その参照をたどってターゲットのdictionaryにアクセスすることで、これらの関係をナビゲートします。

これは、ファイルを線形的に処理するシーケンシャルなPDF読み取りや、dictionaryに格納された組織的なメタデータではなくページコンテンツ内の描画命令を解釈するcontent streamパースとは異なります。

PDFドキュメントのほぼすべての側面がdictionaryエントリによって制御されているため、PDF機能を実装する開発者にとって、PDF dictionary navigationの理解は不可欠です。テキストの抽出、ページの操作、またはアクセシビリティ機能の実装を行う際、開発者はdocument catalogからさまざまな中間dictionaryを経由して、アクセスまたは変更が必要な特定のオブジェクトに到達する必要があります。

アクセシビリティの実装において、dictionary navigationは特に重要になります。 ( 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 ) で述べられているように、アクセシブルなPDFはドキュメントのセマンティクスを伝えるために適切なdictionary構造に依存しています。開発者は、StructTreeRoot dictionaryにナビゲートし、structure treeを走査してtagged contentを操作する必要があり、これによって支援技術がドキュメントを適切に解釈できるようになります。

Dictionary navigationは、PDF処理アプリケーションのパフォーマンスとエラー処理にも影響を与えます。効率的なナビゲーションアルゴリズムはメモリ使用量と処理時間を削減し、ナビゲーション中の適切な検証は不正な形式または破損したPDFファイルからのクラッシュを防ぎます。Dictionary navigationを習得した開発者は、より堅牢で効率的なPDFツールを構築できます。

PDF dictionary navigationは通常、キーの読み取り、オブジェクトの参照解決、階層的な関係の走査というパターンに従います。プロセスは、PDFのtrailer dictionaryから参照され、すべてのドキュメントレベルのナビゲーションのエントリーポイントとして機能するdocument catalogから始まります。

Dictionaryエントリにアクセスする際、開発者はキー名を使用して関連する値を取得します。その値がindirect reference（PDF構造では一般的）の場合、開発者はPDFのcross-reference tableでオブジェクト番号を検索してファイル内の実際のオブジェクトの場所を見つけることで、参照を解決する必要があります。この参照解決ステップは、関連するdictionary間をナビゲートするために不可欠です。

( 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 ) によると、特定のdictionaryエントリは必須ですが、他のエントリはオプションであり、dictionaryは親のdictionaryからエントリを継承する場合があります。例えば、page dictionaryは親のPages dictionaryからリソースを継承できるため、ナビゲーションアルゴリズムは、現在のdictionaryでキーが見つからない場合に親のdictionaryをチェックすることで継承の解決を実装する必要があります。

( Citation: PDF Association, 2023 PDF Association(2023). Retrieved from https://pdfa.org/resource/tagged-pdf-best-practice-guide-syntax/ ) で説明されているTagged PDFワークフローでは、dictionary navigationはstructure treeに拡張され、開発者はコンテンツの論理的な読み取り順序とセマンティックな役割を理解するためにstructure element dictionaryを走査する必要があります。これには、structure elementからその子要素へのナビゲーションが含まれ、他のstructure elementとページcontent stream内のmarked contentの両方を参照する可能性があるK（kids）エントリをたどります。

一般的なナビゲーションパターンには、structure treeの深さ優先探索、page treeの幅優先探索、および特定のプロパティにアクセスするための直接的なキールックアップが含まれます。最新のPDFライブラリは通常、低レベルのdictionary navigationを抽象化するAPIメソッドを提供しますが、基礎となるメカニズムを理解することで、開発者は問題をデバッグし、カスタムPDF処理ロジックを実装できます。

• PDF document catalog – ナビゲーションの開始点として機能するPDFドキュメントのルートdictionary
• Indirect object – オブジェクト番号と世代番号によって参照されるPDFオブジェクトで、ナビゲーション中に参照解決が必要
• Structure tree – Tagged PDFの論理構造を定義するstructure element dictionaryの階層的な配置
• Cross-reference table – indirect objectの番号をPDFファイル内のバイト位置にマッピングするインデックス
• Page tree – PDFドキュメントのページを効率的なナビゲーションのために整理する階層的なdictionary構造