页面描述语言及PDF.docx
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页面描述语言及PDF
页面描述语言
页面描述语言（PageDescriptionLanguage，简称PDL）是一种面向输出效应的语言，用于描述打印或照排的版面，这种语言不仅具有版面描述功能，还具有计算机设计的特点，即可处理文字，又可处理图象，各种软件在排版和图形处理之后形成PDL形式，就可汇总在一页上输出。
最早的页面描述语言是一些打印命令，例如EPSON公司的ESC／P命令语言。
为了输出复杂的版面就需要有更强大的页面描述语言。
大多数图文出版软件都有自己的页面描述语言，在与输出装置相连时，都按自己选用的输出设备的要求，把自己的一套图文描述语言译成相应的指令串，以支持自己的输出装置。
在图形描述处理上，程序和输出装置间往往有些许差异，某些功能只能在特定的一组输出设备上才能实现，也就是说页面描述语言只能在该厂家调试过的机种上才能达到一定的效果。
页面描述语言的种类很多，国内各出版系统都有自己的页面描述语言，功能大同小异，有代表性的是1986年由北京大学提出的华光系统版面描述语言，简称华光PDL。
而国际流行的是美国AdobeSystem公司于1985年公布的PostScriptPDL。
这个页面描述语言首先在苹果公司的LASERWRITER印字机上大量推广。
PostScript语言拥有大量的、可以任意组合使用的图形算符，可以对文字、几何图形和外部输入的图形进行描述和处理，因此从理论上说可以描述任意复杂的版面。
其设计之成功使得该语言为许多厂家所采用而广泛流行，最终成为事实上的国际标准。
PostScript语言的成功，也使得开放式的电子出版系统在国际得以广泛流行。
一、页面描述语言的性质和功能
就出版物来讲，各种图文元素无论多么复杂，均可分成文字、几何图形和采样图象三类。
页面描述语言对这三类元素可以分别作如下定义：
①文字。
需要定义的有字体，由此选择不同的字库，文字代码，由此查找字库中的代码段；字号，由此决定缩放比例；文字起始点在版面上的位置（x、y坐标）；以及文字的方向，也就是旋转的角度。
②几何图形。
需要定义的有直线或曲线的类别、宽度、大小以及方向，以及几何图形在版面上的起始位置，由此可以生成一些简单的图形。
’
③采样图象。
指的是由图象扫描仪等输入设备采集到的图象数据，采样对象可以是照片、手绘稿或其它图象。
需要定义的有采样图象起始点在版面上的位置、比例；以及图样翻转不翻转等。
页面描述语言把各种定义好的图文元素组合到当前页面上来。
当前页面在开始执行页面描述语言的指令串时，是空白的版面，然后每一个指令将某一图文元素安排到当前页面上。
当两个指令的图文有所重合，重合的部位根据指令要求，或是重叠或是覆盖，将所有的指令串执行完毕后，所需的图形也就根据需要安排到当前版面上，形成以点组成的二进制图象，该图象与输出装置的输出幅面、分辨力和其他成象信息相对应。
最后这一组成的二进制图象即可传送到输出设备上输出。
一般说来，页面描述语言功能越是强大，与它对应的前端排版软件对图文的处理则越便利，因此也越容易组成各种复杂美观的版面。
反过来，虽然页面描述语言可以由编程人员编写程序而输出图样，但大多数情况下还是由前端软件自动加以生成。
好的页面描述语言还具有下列功能：
①程序设计功能，可以以循环、判断等程序设计特点，简化指令串，提高描述图形的复杂性。
利用页面描述语言的编程功能，可以设计出很多令人叹为观止的图象。
②剪裁。
可通过设定剪裁路径，规定出所保留（或不保留）的图文范围，去掉不需要的部分，而只输出剪裁后剩下的部分。
③坐标系统变换。
包括原点平移；坐标轴旋转以及坐标轴比例变换。
这样可以使图形从用户平面经线性变换后转换成设备平面。
同样也要求图形可以旋转、缩放和变形。
④设备无关性。
一个好的页面描述语言应尽量与设备无关，尤其重要的是与输出分辨力无关。
二、PostScript页面描述语言
PostScript页面描述语言是一种描述图形、图象、文字的可编程语言。
前身是1978年美国Evans&Sutherland，计算机公司根据JohnGraffney的想法完成的面向描述三维图形的Design
System（设计系统）语言。
1978年由施乐PaloAlto研究中心的JohnWarnock和MartinNewell重新实现，当时称为JAM语言。
1982年JohnWamock创立了Adobe系统公司后，将这套语言重新整理、制作面定名为PostScript，此后经多次改进，在苹果公司激光印字机上实现。
1985年，Adobe公司出版了系统描述这种语言的（Postscript语言参考手册）。
自此，由于该语言丰富的图形功能，高效率地描述极为复杂的版面，因此吸引了众多出版系统的排版和图形软件（如PageMaker、OuarkXpress、CorelDraw、Ventura等）支持PostScript语言，使其在80年代末成为事实上的国际标准。
1989年以前，PostScript的速度，尤其是在高分辨力的PostScript图象输出系统上，常比非PostScript系统低，不少厂商支持PostScriptLevelI的同时也继续使用自己的页面描述语言。
进入90年代后，PostScript解释器由于CPU芯片速度提高得到提高，且PostScript解释算法也有所改进，因此更具有竞争力。
经过5年的经验积累，以及众多PostScript产品的反馈，PostScript理论也得以发展，Adobe公司1990年底新推出的PostScriptLevelⅡ在描述能力和效率方面做了许多扩充，如：
①采用CIEXYZ色空间代替LevelI用的CMYK色空间，因此只要校准了显示器和印字机，即可在多台设备上得到一致的效果。
②采用更新的加网技术。
③支持包括中文、日文等东方文字在内的非罗马字符集（Nonroman．Charactersets）及其编码。
④显示用PostScript（DiaplayPostScript）。
⑤提供表头（Form）功能，可以在同页或不同页面重复执行该版面元素，以提高效率。
⑥采用ATM字符复原技术，以及特征参数描述的PostScriptLevelⅡ字库。
在语言上做了一些扩充和完善，以提高PostScript语言的处理效率，其中包括：
①引入高速缓存；
②提高了语言的设备无关性，这就是说，同一个活件可在300dpi的激光印字机上输出，也能在2400dpi的照排机上输出，这种性质为照排机生产厂商所注意到，从而生成出用于图文记录机的PostscriptRIP，使Postscript语言的应用走出了办公室和桌面出版环境，进入了专业文字和图象处理的殿堂；
③增加了数据压缩和复原算子；
④改善了矢量内存的管理机制。
这个新版本是Adobe公司作为其从低档的桌面出版系统发
展到高档彩色图象处理系统的基础。
PostScript的"post"指后缀表示法（postfixnotation），“scrip"表
示图形描述语言。
实际上这种语言也是用后缀表示法来描述图形的。
其具有一般语言所具有的数值运算、三角函数、逻辑运算等功能，所有运算都基于堆栈的压入和弹出，以此组织数据和控制流向，类似于FORTH解释性设计语言。
该语言还有约占三分之一的与页面描述有关的图形指令，用其控制文字、图形、图象的输出。
PostScript语言对页面的描述是一种与设备无关的高层次描述，其页面描述功能包括：
①可由直线、圆弧、三次曲线构成任意图形形状，这些图形可自由交叉合并，可以有空洞和不连续部分。
②允许以任意宽度画出任意形状的轮廓，可以任意颜色填充轮廓；可以任一图形轮廓作为剪裁路径（clippingpath）剪裁其他图形。
③图文一体。
即任意文字可以当作图形处理，即PostScript所有图形操作符都能对其进行处理。
④支持各种任意分辨力和各种动态范围的栅格图象。
⑤有一通用的坐标系支持所有线性变换的组合，也就是支持任何可逆的仿射变换。
可将各种平移、旋转、变倍反射和倾斜的功能应用于页面中的各个元素（文字、图形、图象）。
这样用
PostScript语言描述的页面可依赖于任何设备，可输出到任何设备上。
PostScript对存储空间的管理采用了虚拟内存的概念，为提高文字处理速度，引入了字库高速缓存（FontCache）的机制。
PostScript语言与其他页面描述语言的主要区别在于：
其他页面描述语言对页面中出现的不同对象都给予直接的描述，如空心字有空心字指令，加阴影有加阴影指令，这样的页面描述语言的好处是指令简洁，但描述能力和扩充性就受到影响。
如指令间的组合往往不能实现，要增加新指令，也要对排版系统及输出作相应的改动。
而PostScript语言并不对各种对象做直接描述，而只提供最基本的指令和功能，靠这些指令和功能的组合来实现所需要的页面描述。
实际上并不靠操作人员直接编写PostScript程序，而是图文处理的应用软件中使用Postscript语言自动生成页面，然后由带PostScript解释器的输出设备解释PostScript语言描述的页面，输出最终结果。
因为利用了PostScript的丰富描述能力，图文处理软件才能生成令人叹为观止的版面。
PostScript程序主要是用可打印字符书写的，因此其描述的页面适合于存储，也适合于在不同计算机系统之间进行交换和传输，这种页面描述方式因此就不再依赖于计算机机型。
目前PC机上运行的大多数西文排版软件、CAD软件及Windows环境下运行的图文处理软件都能支持Postscript输出。
在苹果系统微机和SunSparc工作站上运行的图文处理系统也都能支持Postscript语言。
PostScript语言从开发之初就是输出设备控制器的一个组成部分，由于PostScript语言的成功，大多数输出设备生产厂家也竞相开发PostScript语言的解释器，使用这种语言的产品也包括印字机、软片记录机（filmrecorder）、图文输出机、RIP单机（Stand-aloneRIP），以及显示用Postscript。
这些使用Postscript语言的输出设备接受、解释并执行PostScript的命令，将PostScript语言描述的页面转换成位图输出。
用PostScript语言描述并用PostScript印字机输出的轮廓字库，也称为Postscript字库。
国内在PostscriptLevelⅡ语言出现后也开始向Postscript标准靠拢，北京大学计算机研究所于1992年底完成了PostScriptLevelⅡ解释器，对中文出版系统采用这种语言打下了基础。
三、HPPCL语言
HP公司的页面描述语言是针对HP激光印字机写的语言。
由于HP激光印字机的用户多，许多应用软件都以HP激光印字机作为可选输出设备之一，其他型号的激光印字机也常有采用或仿真HPPCL语言的，现在市场上有1/3强的印字机都能使用HPPCL语言，从而HPPCL语言也成为有影响的页面描述语言，成为中低档和普及型激光印字机的事实上的工业标准。
HPPCL语言目前用得较多的是HPPCL4和HPPCL5。
其中PCL4是针对字处理和简单版面的描述的，PCL5则是PCL4的提高，是针对高档桌面排版系统的，功能与PostScript语言的功能相同，与PCL4的功能相比已大大增强，例如PCL4的字模是点阵字库，不同字号、不同倾斜度、不同高度的字体的点阵字库也不同，PCL4语言的印字机可旋转字体的不多，而且只能够旋转90°，且不能将文字和图形（线条和基本图形除外）叠合。
但能在同一页中分开处理文字和图形，而PCL5可对字符进行旋转、缩放、加阴影、反白、填充花纹、叠加图案等操作。
PCL5是一种命令语言，没有条件执行、过程和变量，因此每接收到由驱动程序发的一条命令就立即加以执行。
而PostScript语言则需先接收整个PostScript语言文件，再由印字机上驻留的软件对此文件进行解释才交付打印机构执行，从而得到所要的图形。
与PostScript语言相比，PCL5的语言是比较初级的，要达到相同的输出效果，PCL5需要更多条打印命令。
PCL5有许多命令与分辨力有关，因此不能像PostScript语言那样根据分辨力计算。
四、华光页面描述语言
华光页面描述语言（简称华光PDL）是国内应用广泛的一种
页面描述语言，是1986年由北京大学为华光激光照排系统所写的’页面描述语言。
经过多年的发展，它能表示一页版面上任意位置上的多种字形，也能表示各种宽度的直线段、圆弧等，并能在一系列直线段和曲线段构成的封闭图形中填充几百种网纹。
华光PDL语言在国内目前的华光和方正电子出版系统中起了十分重要的作用，它将许多厂家独立开发的排版软件、绘图软件和图象处理软件的输出结果以统一的华光PDL形式表示；通过一个PDL解释器把这些软件的输出结果汇总在一页中显示和输出，是国内有影响的页面描述语言之一。
华光PDL语言在国内拥有一大批用户，虽然功能不如PostScript语言强大，但其还将在一段时间里起重要的作用。
五、其他页面描述语言
1．Truelmage页面描述语言。
这种语言是由微软公司和苹果公司推出的Postscript的派生语言，与PostScript完全兼容。
该公司推出时称为PostScript语言的发展，而不是简单的模仿。
其开发之初衷是：
PostScript语言强调独立于计算机系统，许多功能都在RIP上计算，从而增加了成本，开发Tmelmage语言就是改变这种情况，它采用了不同的技术途径，能让同一页上的文字、图形和图象组合在一起。
它与计算机图形操作环境紧密地交织在一起，还使用部分屏上映象技术，使图象直接送至印字机，减少传递次数，当时速度可比PostScript高520倍。
但由于缺乏自己的特色，已用得不多。
Truelmage语言中描述字库的子集TrueType，结构灵活，能支持大字符集（如汉字），则用很广泛。
Truelmage也采用了Windows控制面板，积极为开发商提供环境，也因采用了Windows而得到推广。
2．InterPress语言。
由施乐公司推出。
3．IPDS语言。
由IBM公司推出，意为智能型印字机数据流
4．DDL。
插图文件描述语言。
5．LIPS。
日本佳能公司推出。
与HPPCL近似。
PDF工作流程
Adobe公司提出的PDF（PortableDocumentFormat）是一种与设备无关的文档格式，利用这一格式可以使人们以更有效的方式共享、观看和打印文档，从而让数字信息发挥更大的潜力。
PDF格式通过建立可移植文档提高传播效率，这是一种自我依靠的文件，无论PDF文件是在何种硬件平台上观看，其效果总是一样的。
此外，不管PDF文件在何种平台上产生，其最终结果也是一样的。
当在计算机屏幕上观看时，文档的内容和格式保持其整体性，保证观看者看到的仍然是文档创建时的原始版本。
按照Adobe公司的解释，PDF格式提供的文档内容将与用户选择的传播媒体准确一致。
为了达到这一目标，PDF文档在整个传播过程中就像印刷工艺中的“底版”，例如从因特网上发布直至在印刷机上印刷。
简言之，PDF文件是经过压缩的、自我包含的结构性文件，特别适合于信息的数字传播。
PDF版本与通用特点
PDF文档格式依赖于PostScript语言的成像模型，它以与设备和分辨率无关的方式描述页面上的图文状态。
为了改善文档的交互观看性能，PDF定义了比多数PostScript语言程序更多的结构化格式。
例如，PDF包含类似注解和超文本那样的对象，这些对象不是页面本身的内容，但对于交互式地观看文档却是有用的。
PDF文件是由一系列编了号的对象建立的，这与PostScript语言中使用的对象相似。
组成页面内容的文本、图形和图像用操作符表示，这些操作符以PostScript语言中使用的操作符为基础，遵循Adobelllustrator3．0的页面描述操作符书写约定。
此外，PDF文件不是PostScript语言程序，它不能直接被PostScript解释器翻译。
但是，一个PDF文件对页面的描述可以转换为PostScript语言程序。
PDF第二版1．1简介
PDF1．1是Acrobat2．0产品家族的原始文件格式。
与PDF1．0标准类似，PDF1．1标准定义了最低水平的交换功能。
可移植文档格式是一种可扩充的格式，这意味着PDF文件可包含没有被该标准定义的对象。
用户用于阅读和解释PDF文件内容的应用程序能够正确地实现由PDF1．1定义对象的语义，并尽可能忽略该应用程序无法理解的对象。
在PDF的1．1版中包含如下功能。
（1）能用密码保护文档和限制对文档的操作；
（2）能将文本块联系在一起组成文章，使阅读文档更容易；
（3）可产生对象间的连接，使书签目标与动作相关联，也包括连接到其他PDF文件：
（4）可定义新的注解类型并为已存在的类型提供附加属性；
（5）在文档被打开时可定义默认设置参数和动作；
（6）文档中对象的颜色与设备无关；
（7）包含在文件中的标记使得核对文件的正确性变得很容易，即使在文件名不正确的场合也可核对文件的正确性；
（8）保存文档的二进制选项使得最终的文件更小；
（9）允许比较文件日期；
（10）可提供附加文件信息。
PDF第三版1.2简介
PDF1.2是Acrobat3．0产品家族的原始文件格式，它是PDF1．1版本的改进。
PDF1.2
版本包含的新功能如下：
（1）带有图文状态的交互式元素，例如按钮和核准框；
（2）支持放映来自文档外部的电影文件和声音文件，其中声音文件除来自外部文件外，
也可嵌入在PDF文件中，成为文档的一部分；
（3）可以在PDF格式的基础上交互式地将数据填入表格，这样的数据可输入、输出、
转换或从因特网接收；
（4）支持双字节字符，例如像中文、韩文和日文那样的大字符集;
（5）支持边框和加亮增强，以及通用外观注解等;
（6）支持对鼠标事件的反应；
（7）基本上不受超文本连接数量的限制，从而使PDF文档更适合于电子出版；
（8）支持开放印前界面OPI（OpenPrepressInterface），因而可直接在PDF文档中实
现图像代换技术；
（9）先进的颜色表示和转换功能，例如从像素到半色调网点的转换、定义用于分色输出
的传递函数、支持图案和分色颜色空间，以及补漏白功能等。
PDF的通用特点
给定了使用PDF文件的目标后，PDF文档格式有几个显著的设计特点。
一、PostScript语言成像模型
PDF文档格式采用PostScript语言的成像模型表示文本和图形等对象，这与PostScript
语言程序类似，一个PDF页面描述通过在选中的区域中放置“颜料”画出一个页面。
（1）被着色过的对象可以是字符形状（轮廓）、由直线和曲线组合定义的简单或复杂区
域（路径）、照片的数字采样；
（2）可以对文字和图形对象使用任何颜色的“颜料”；
（3）图像可以被用户定义的裁剪路径裁剪成需要的形状，这样，仅在该形状内的这部分
图像才能出现在页面上；
（4）在开始描述页面时，页面是完全空的。
页面建立后再由各种页面描述操作符将标记
放置到页面上，每一个新的标记将完全遮挡住被它覆盖的标记。
PDF页面标记操作符类似于PostScript语言的页面操作符，但有的PDF页面标记操作
符与PostScript页面描述操作符不同。
PDF的某些页面标记操作符不同于PostScript语言页
面标记操作符的原因是：
PDF不是一种编程语言，而是一种文档格式，因此它没有过程、
变量或控制结构。
PDF的这一特性降低了表示图文对象的灵活性，但换来的是该格式的操
作效率更高。
一个典型的PostScript语言程序使用PostScript语言标记操作符定义了一套操
作符集，而PDF定义了自己的操作符集，它们对于描述大多数页面是足够的。
PDF的操作符直接以机器编码的方式实现，不像PostScript那样使用语言编码。
因此，PDF的页面描述更快速。
由于在PDF格式中不允许使用带有任意性的编程结构，应用程序可在一个PDF文档中更有效、更可靠地定位文本字符串。
二、可移植性
一个PDF文件可以是一个7位的ASCII编码文件或一个二进制编码的文件。
如果PDF文件是一个7位的ASCII文件，则该文件仅使用7位的ASCII编码加上空格、制表位、回车和换行这样的可打印编码子集；若PDF文件是一个二进制编码文件，则可以使用整个8位范围内的字符。
ASCII是最容易移植的形式，对不是完整的8位通道或行结束后的换行情况，ASCII编码是唯一能很好匹配的形式。
但一个二进制文件却不能进行正确的转换，有些代理商在表达标有文本的信息时随心所欲地处理文档内容。
例如，邮件传输系统可能没有保留特定的7位字符以及行结束处的变化，这样会造成损坏PDF文件。
因此，在可能将PDF文件标志为二进制编码形式时，我们建议；在文件开始处附近包含几个编码大于127个二进制字符的注解，即使文件的其余部分是ASCII编码也可按此原则处理。
这样，在文件中可能出现二进制编码时，就可保证将该PDF文件处理为二进制文件，但仍然允许通过一个非二进制的通道进行转换，不会造成对文件的损坏。
三、压缩
为了减少文件尺寸，PDF文档格式支持多数工业标准压缩算法，它们有：
（1）彩色和灰度图像的JPEG压缩算法；
（2）单色图像的CCITTGroup3、CCITTGroup4、LZW（Lempel-Ziv-Welch）和行程长度压缩算法（RunLength）：
（3）文本、图形和索引彩色图像的LZW和Flate压缩算法。
当采用JPEG压缩算法时，彩色或灰度图像的压缩比可达10：
1或更高；单色图像的压缩效率取决于所使用的压缩算法和图像特点，但通常情况下压缩比为2：
1至8：
1；文本和图形使用LZW压缩算法时压缩比大约是2：
1。
所有上述压缩算法产生的均是二进制数据，此后可以用ASCII方式重新编码，以保持文件的可移植性。
四、字体独立性
管理字体是实现文档交换的基本要求。
在通常情况下，收到文档的一方应该与发出文档的一方有相同的字体，否则将采用系统的默认字体取代，从而产生不可预测的结果，因为默认字体的规格（宽度）与用户要使用的字体可能很不相同。
文件的发出者可以将字体包含在文档中，但这很容易造成文件尺寸的增大，比如从10K增大到250K。
另一个可用的方法，是文件的发出者可以像传真机那样将文档的每一个页面转换成具有固定分辨率的图像。
然而，即使采用了压缩方法，每一页的图像仍然可能是很大的，例如当采样分辨率为200DPI时可达到45—60K。
此外，这样做的结果是在文件中丧失了应有的智能，即文件的收取者将无法对文档进行检索，也无法从文档中抽取需要的文本。
PDF格式提供了一种新的解决方案，使得一个文档可以与建立它时使用的字体无关。
每一个PDF文件对文档中使用的每一种字体均包含了一个字体操作符，该字体操作符包括字体的名字、字符规格和字型风格信息。
这些信息对于模拟文档中“丢失”的字体是必要的，通常这样的信息对每一种字体仅为1～2K。
如果在观看PDF文件的计算机系统上有文档中使用的字体，则观看文件时将使用该计
算机上的字体；如果计算机上没有PDF文件中使用的字体，则将以逐个模拟原字体大小和
宽度为基础使用多用途的主字体，保持文档整体上的“颜色”和格式。
在这一解决方案中
使用了Adobe公司的Typel字体和TrueType格式字体。
符号字体（SymbolicFont）必须以特殊的方式处理。
一种符号字体是指不使用标准ISO
Latin1字符集的字体，例如Carta、AdobeCaslonSwashItalic、MinionOrnamen
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