Rendering compression

レンダリング圧縮とは、PDFのコンテンツストリームおよびグラフィカル要素に適用される最適化技術であり、レンダリングプロセス中に視覚的忠実度を維持しながらファイルサイズを削減します。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 ) で定義されたさまざまな圧縮アルゴリズムを使用して、ページコンテンツ、画像、フォント、その他のリソースを効率的にエンコードします。この圧縮は、さまざまなPDFビューアやデバイス間でファイルサイズとレンダリングパフォーマンス、表示品質のバランスを取るために不可欠です。

レンダリング圧縮は、レンダリング中に解凍および処理する必要があるPDF文書の視覚要素に適用されるさまざまな圧縮手法を包含します。PDFをバイナリブロブとして扱う単純なファイル圧縮とは異なり、レンダリング圧縮はコンテンツストリーム、インライン画像、フォームXObjectsなど特定のPDFオブジェクトに作用します。PDF仕様は、Flate（ZIP/DEFLATEベース）、LZW、Run-Length、JPEG、JPEG2000、JBIG2、CCITTFaxエンコーディングを含む複数の圧縮フィルターをサポートしています。各圧縮手法は異なるタイプのデータを対象としています。たとえば、Flate圧縮はテキストやベクターグラフィックスに適しており、JPEGは写真画像に最適化されています。圧縮はPDF構造内のオブジェクトレベルで適用されるため、同じ文書内の異なるコンテンツタイプに対して異なる圧縮戦略を使用できます。PDFレンダラーがページを処理する際、表示する前にこれらのオブジェクトを解凍する必要があるため、圧縮アルゴリズムの選択はファイルサイズ、圧縮速度、解凍速度、視覚品質のバランスを取ることになります。

PDF生成、操作、レンダリングに携わる開発者にとって、レンダリング圧縮の理解は効率的なアプリケーションとワークフローを構築する上で極めて重要です。適切な圧縮戦略により、PDFファイルサイズを50～90%削減でき、ストレージコスト、ネットワーク帯域幅、エンドユーザーのダウンロード時間に直接影響します。PDF生成ツールを構築する際、開発者はコンテンツタイプに基づいて適切な圧縮手法を選択する必要があります。写真には非可逆のJPEG圧縮を使用し、テキストや図表には可読性を維持するために可逆のFlate圧縮を使用します。これは特に ( 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 ) で概説されているアクセシビリティ要件において重要です。不適切な圧縮選択は、転送とレンダリングが遅い肥大化したファイルや、テキスト品質を劣化させ文書のアクセシビリティを損なう過度に積極的な圧縮につながる可能性があります。さらに、PDFレンダリングエンジンに携わる開発者は、特に大規模な文書を扱う場合やリソース制約のあるデバイスで作業する場合に、レスポンシブなユーザー体験を維持するために効率的な解凍ルーチンを実装する必要があります。

PDFにおけるレンダリング圧縮は、コンテンツストリームがファイルに保存される前に1つ以上の圧縮フィルターを通過するフィルターパイプラインシステムを通じて動作します。PDFを作成する際、ジェネレーターは各オブジェクト（ページのコンテンツストリーム、埋め込み画像、フォントファイル）を分析し、適切な圧縮フィルターを適用します。テキストとベクターグラフィックスを含むコンテンツストリームの場合、Flate圧縮は通常、繰り返しパターンを識別して効率的にエンコードすることで60～80%のサイズ削減を実現します。圧縮されたデータはPDFオブジェクト辞書内でフィルターパラメーター（/Filter /FlateDecodeなど）でマークされ、レンダラーにデータの解凍方法を指示します。レンダリング中、PDFビューアはこれらのフィルター仕様を読み取り、対応する解凍アルゴリズムを順次適用します。 ( Citation: PDF Association, 2023 PDF Association(2023). Retrieved from https://pdfa.org/resource/tagged-pdf-best-practice-guide-syntax/ ) に記述されているアクセシビリティ機能をサポートするTagged PDFの場合、論理構造ツリーも同様の技術を使用して圧縮されますが、支援技術に必要な構造的関係は維持されます。一部の高度なPDFプロセッサは、画像特性を分析する予測圧縮を実装しています。これは、水平パターンを持つ画像にPNG風のプレディクタを使用したり、モノクロとカラーコンテンツに対して異なる戦略を適用したりします。圧縮プロセスは連鎖させることもでき、データが複数のフィルターを順次通過しますが、収穫逓減と解凍オーバーヘッドの増加により、これはあまり一般的ではありません。

• Content stream（コンテンツストリーム） – PDFページの視覚的外観を定義する命令のシーケンス。通常はFlateエンコーディングを使用して圧縮される
• Filter（フィルター） – ストリームデータに適用される圧縮またはエンコード方法を指定するPDFオブジェクト
• Object stream（オブジェクトストリーム） – PDF 1.5以降の機能で、複数のPDFオブジェクトをまとめて圧縮し、圧縮率を向上させる
• Image XObject – PDFに埋め込まれた外部画像オブジェクト。JPEGやJPEG2000などの専用画像圧縮フォーマットを使用できる
• Lossless compression（可逆圧縮） – Flateのような圧縮手法で、元のデータの完全な再構築を可能にする。テキストやベクターグラフィックスに不可欠