PDF parser indexing

PDFパーサーインデックシングとは、PDF文書の構造内のオブジェクトへの効率的なナビゲーションとアクセスを可能にする内部データ構造を作成・維持するプロセスを指します。PDFパーサーが ( 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 ) に準拠した文書を読み込む際、オブジェクトの位置、相互参照テーブル、構造要素のインデックスを構築し、迅速な検索と処理を実現します。このインデックシング機構は、PDF文書全体を順次解析することなく、PDFソフトウェアがコンテンツを見つけてレンダリングする方法の基盤となっています。

PDFパーサーインデックシングは、解析フェーズ中にPDF文書の内部コンポーネントを体系的にカタログ化することです。単純な順次ファイル読み取りとは異なり、パーサーインデックシングは、 ( 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 ) で定義されているPDFの相互参照（xref）テーブル構造を活用して、オブジェクト番号とファイル内のバイトオフセット間のマッピングを作成します。このプロセスは、全文検索インデックシングや文書カタログ化とは異なります。代わりに、PDF形式自体の構造的・構文的要素に焦点を当て、間接オブジェクト、ストリームの位置、ページツリー階層、リソースディクショナリを追跡します。 ( 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 ) のようなアクセシビリティ標準に従うTagged PDFの場合、パーサーインデックシングは論理構造ツリーも包含し、セマンティックマークアップと読み上げ順序情報への効率的なアクセスを可能にします。

PDF文書を扱う開発者にとって、パーサーインデックシングを理解することは、高性能なアプリケーションを構築する上で不可欠です。適切なインデックシングにより、ソフトウェアは次のことが可能になります：

• ランダムアクセスの実現：ファイル全体を読み込むことなく、特定のページやオブジェクトに直接ジャンプできます。これは大きな文書に不可欠です
• メモリ使用量の最適化：ファイル全体ではなく、文書の必要な部分のみをメモリにロードします
• インクリメンタル更新のサポート：文書全体を書き直すことなく、特定の要素を迅速に見つけて変更できます
• アクセシビリティ機能のサポート：支援技術のために、 ( Citation: PDF Association, 2023 PDF Association(2023). Retrieved from https://pdfa.org/resource/tagged-pdf-best-practice-guide-syntax/ ) に記述されているタグ付きコンテンツ構造を迅速にナビゲートします
• レンダリングパフォーマンスの向上：ページ表示に必要なフォント、画像、コンテンツストリームを迅速に取得します

効率的なパーサーインデックシングがなければ、特に大きくて複雑な文書では、PDFアプリケーションのパフォーマンスが大幅に低下します。

PDFパーサーインデックシングは、通常いくつかの段階を経て動作します：

1. 相互参照テーブルの解析：パーサーはまず、 ( 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、文書の末尾にあるxrefテーブル（またはxrefストリーム）を見つけます。これはオブジェクト番号をファイル内のバイト位置にマッピングします。

2. オブジェクトカタログの構築：パーサーは、すべての間接オブジェクトのメモリ内インデックスを構築し、完全なコンテンツを必ずしも読み込むことなく、その位置、世代番号、タイプを記録します。

3. 構造ツリーのインデックシング：タグ付きコンテンツを持つ文書の場合、パーサーは構造ツリー階層をインデックス化し、で定義されているように、構造要素とコンテンツアイテム間のマッピングを作成します。

4. ページツリーの走査：パーサーはページツリーをインデックス化し、個々のページとそれに関連するリソースへのクイックアクセスパスを作成します。

5. インクリメンタル更新の追跡：文書に複数のxrefセクション（インクリメンタル更新から）が含まれている場合、パーサーはオブジェクトバージョンの優先順位を尊重する複合インデックスを構築します。

最新のPDFパーサーは、これらのインデックスを格納するためにハッシュテーブルやツリー構造を使用することが多く、オブジェクト取得のためのO(1)またはO(log n)のルックアップ時間を可能にします。

• 相互参照テーブル（xref） – オブジェクト識別子をファイル内の物理的な位置にマッピングする内部PDF構造
• 間接オブジェクト（Indirect object） – 他のオブジェクトから参照でき、相互参照テーブルで追跡される番号付きPDFオブジェクト
• 構造ツリー（Structure tree） – 論理的な読み上げ順序とセマンティック情報を提供するタグ付きコンテンツ要素の階層構造
• ページツリー（Page tree） – PDFでページを整理し、効率的なページアクセスを可能にする階層構造
• インクリメンタル更新（Incremental update） – ファイル全体を書き直すのではなく、変更をファイルの末尾に追加するPDF変更技術