可移植文檔格式

PDF文件格式在1990年代早期開發，用於分享包括文本格式和內置視頻的文檔，能跨平台操作，即使電腦平台完全不同，收件者亦無需適配相關或合用的應用軟件接口。當時與PDF一起競逐跨平台文件格式的，還包括DjVu（仍在開發中）、Envoy、Common Ground Digital Paper、Farallon Replica及Adobe自己本身的PostScript（.ps）格式。在萬維網及HTML文本尚未興起的當時，PDF在桌面出版工作流技術當中很受歡迎。PDF以往是由Adobe控制的專有格式，直到2008年7月1日官方作為開放標準發行，並由國際標準化組織以ISO 32000-1:2008標準發佈，在這段時間規範通過ISO志願者產業專家委員會控制。2008年，Adobe發佈對ISO 32000-1的公共專利許可賦予對所有Adobe擁有的製作、使用、銷售及分發兼容PDF的實現所需的專利的買斷式授權的權益。

PDF 1.7包含了一些由Adobe定義的專有技術，如Adobe XML表單結構（XFA）和JavaScript中對Acrobat的擴展。這些被ISO 32000-1引用作為實現ISO 32000-1規格的應用所規範化和必須的。這些專有技術沒有被規範化，而且這類技術的規格只在Adobe網站上發佈。其中的大多數沒有得到流行的第三方PDF實現的支持。

2017年7月28日，ISO發佈ISO 32000-2。ISO 32000-2沒有包含任何專有技術作為規範化的參考資料。 ^[1] 

PDF主要由三項技術組成：

PostScript是一種運行於解釋器以生成圖像的頁面描述語言，一個需要大量資源的進程。不僅能處理圖形，也具有if及loop之類命令的標準編程語言特性。PDF很大程度上基於PostScript，但做了簡化，以移除像這樣的流控制特性，還保持着lineto之類的圖形命令。

通常，類PostScript的PDF代碼產生於PostScript源文件。以PostScript代碼輸出的圖形命令被收集並標記；其中文檔所引用的任何文件圖像或字體也被收集，然後每一件都被壓縮成單個文件。由此，整個的PostScript領域（字體、輸出、計量）得以保持完整。

作為一個文檔格式，PDF相比較於PostScript有一些優勢：

PDF文件是COS（"Carousel" Object Structure，Carousel對象結構）格式的子集。COS也伴隨着FDF文件。COS樹文件主要由對象組成，其中有八種類型：

對象可以是直接（嵌入其他對象）或非直接的。直接對象以對象號及代號編號。稱為xref表的索引表賦予每個對象從文件開頭起的字節偏移量。這一設計允許有效的隨機存取到文件中的對象，還允許無需重寫整個文件（增量更新）即可做出小的改動。從PDF 1.5版開始，非直接對象也可位於稱為“對象流”的字符串流中。這一增加文件大小的技術有大量小的非直接對象，並且對置標PDF特別有用。

PDF文件有兩種輸出方式：非線性（非“優化”）和線性（“優化”）。非線性PDF文件比線性的佔用更小的硬盤空間，即使因為一部分的數據要求文檔中的集合頁面通過PDF文件分散開而訪問更慢。線性PDF文件（也稱“優化”或“web優化”PDF文件）以使得網頁瀏覽器插件無需等待下載整個文件來閲讀的方式構建，自從它們以線性方式寫入硬盤（如同頁面順序）開始。PDF文件可用Adobe Acrobat軟件或QPDF優化。 ^[2] 

圖形在PDF中呈現的基本設計是以非常類似於PostScript中的方式，除了PDF 1.4增添的透明度的使用。

PDF圖形使用設備獨立性笛卡兒座標系來描述頁面的外觀。一個PDF頁面描述可使用矩陣來縮放、旋轉或錯切圖形元素。PDF中的一個主要概念是圖形狀態，即是可能會通過頁面描述修改、保存或還原的圖形參數的集合。PDF有（如在1.6版）24種圖形狀態屬性，其中最重要的有：

PDF中的矢量圖如同在PostScript當中一樣，是由路徑組成的。路徑通常由直線和多項的貝茲曲線組成，但也可以從文本的外廓構建。不同於PostScript，PDF不允許帶直線和曲線的單一路徑去組合文本外廓。路徑可被描繪、填充或用於剪取。描繪和填充可用任意圖形狀態中的色彩集，包括式樣。

PDF支持多種調色板類型。最簡單的是瓷磚式樣，其中藝術作品的一部分被指定以被重複地繪製。這可能是彩色瓷磚式樣，帶有在式樣對象中的指定的顏色，或是延遲色別編碼到式樣已繪製時候的沒有顏色的瓷磚式樣。從PDF 1.3開始還有了底紋式樣, 連續繪製不同的顏色。七種底紋式樣中最簡單的是軸向底紋（Type 2）和徑向底紋（Type 3）。 ^[2] 

PDF中的位圖（稱作Image XObjects）由帶相關字符串流的字典呈現。字典描述了圖像的屬性和包含圖像數據的流。（少見的是，位圖或許會作為一個內嵌圖像被直接嵌入於頁面描述。）圖像通常出於壓縮的目的過濾。PDF中支持的圖像過濾器包含了常用的過濾器

通常PDF中包含的所有圖像嵌入於圖像，但PDF允許圖像數據通過使用外部字符串流或替代圖像存儲於外部文件。PDF的標準子集，包括PDF/A和PDF/X，禁止這些特性。 ^[2] 

文本在PDF中以頁面內容字符串流中的“文本元素”呈現出來。一個文本元素指定字符應在指定位置描繪。字符用所選字體源的編碼指定。 ^[2] 

PDF中的字體對象是對數碼字體的描述。可能是字體中的字符的描述，或者是包含嵌入的字體文件。後者叫嵌入字體，前者叫非嵌入字體。所嵌入的字體文件基於廣泛使用的標準數碼字體文件：Type 1（及其壓縮版變種CFF）、TrueType和（自PDF 1.6版起）OpenType。另外PDF支持由PDF圖形處理器描述的字體組件中的Type 3變種。 ^[2] 

文本字符串中，字符用以編碼映射字形於當前字體的字符代碼（整數）顯示。預定義的編碼有多種，包括WinAnsi、MacRoman，以及大量東亞語言編碼，而且字體可以有自己的編碼。（即使WinAnsi和MacRoman編碼取自Windows和Macintosh操作系統中歷史上的專有編碼，用這類編碼的內容在任何平台上都運行的好。）PDF可以指定可以使用的預定義的編碼、字體內置編碼，或者提供預定義或內置編碼的查詢表（不對TrueType字體推薦）。PDF中的編碼機制是為Type 1字體設計的，而且應用到TrueType字體的規則是複合的。

對於大型字體或者帶非標準字形的字體，特殊編碼Identity-H（用於橫寫）或Identity-V（用於豎寫）被使用。如果關於字符的語義信息被預定義，這類字體有必要提供ToUnicode表。 ^[2] 

PDF的原始圖像模型像PostScript的opaque：頁面上描繪的每個對象完全替換先前在同一位置標記的任何東西。在PDF 1.4中圖像模型被擴展以允許透明度。使用透明度的時候，新對象與先前標記的對象相互作用產生混合的特效。透明度添加到PDF由寫到PDF 1.3及早期的規格的產品中被忽略設計的新的擴展方法完成。結果，使用少量透明度的文件在舊的查看器中可能會以被接受地視圖查看，但大量用透明度的文件在舊的查看器中會顯示不正確而沒警告。

透明度擴展基於透明度組、混合模式、形狀和alpha的關鍵概念。這一模式緊密對應Adobe Illustrator9的特性。混合模式基於當時Adobe Photoshop所用的。PDF 1.4規格出版的時候，用於計算混合模式的公式被Adobe保密。此後它們被公佈。

PDF規格中透明度組的概念獨立於Adobe Illustrator之類的應用中已有的“組”或“層”的概念。那些反映對象之上的邏輯關係的分組在編輯那些對象的時候有意義，但不是圖像模型的一部分。 ^[2] 

PDF文件或許包含註釋、表單、視頻和Flash動畫之類的交互式元素。

富媒體PDF是一個用來描述可以嵌入或鏈入PDF的交互式內容的術語。這一內容必須用Flash文件格式提供。Adobe收購Macromedia的時候，公司的主業是Flash，而且Flash播放器被嵌入Adobe Acrobat，Adobe Reader，移除了用於Flash、QuickTime或Windows Media之類第三方插件的需。不幸的是，這造成QuickTime視頻從PDF被禁這樣與蘋果公司的裂痕。富媒體專家Robert Connolly相信這一事件引發了蘋果與Adobe之間Flash iPhone/iPad爭論之上的衝突。富媒體PDF將不在蘋果的iPad之類的iOS設備上操作，而且交互性受到限制。

交互式表單是一個添加表單到PDF文件格式的機制。

PDF當前支持用於集成數據和PDF表單的兩種不同的辦法。兩種格式今天並存於PDF規格：

AcroForms於PDF 1.2格式被引入。AcroForms准許使用對象（如文本框、選擇鈕等）及一些代碼（如JavaScript）。

在標準PDF動作類型之外，交互式形式（AcroForms）支持提交、重置和導入數據。“提交”動作傳送所選表單字段和值的名稱給指定的統一資源定為符（URL）。交互式表單字段名稱和值或許會被以任意格式提交（取決於輸出格式、提交的PDF和XFDF旗標的設置）：

AcroForms可以保持表單字段於包含key:value組合的外部的單獨的文件。內部的文件可能使用FDF和XFDF文件。使用權（UR）簽名定義導入表單數據文件以FDF、XFDF及文本（CSV/TSV）格式，及以FDF及XFDF格式從數據文件導出文件的權利。 ^[2] 

表單數據格式（Forms Data Format，FDF）基於PDF，使用同樣的句法和基本上一樣的文件結構，但比PDF簡單，自從FDF文檔的主體由只有一個要求的對象組成開始。表單數據格式定義於PDF規格（自PDF 1.2起）。表單數據格式可在表單數據到服務器、接收響應和組合到交互式表單的時候被使用。還可以被用來導出表單數據到能被導回到相應的PDF交互式表單的單獨的文件。從PDF 1.3開始，FDF可被用來定義用於從所應用的PDF文檔分開的註釋的容器。FDF通常封裝X.509證書之類的信息、要求證書、設置目錄、設置時間戳服務器和為網絡傳輸嵌入PDF文件。FDF使用MIME內容類型application/vnd.fdf、文件擴展名.fdf，並在Mac OS使用文件類型'FDF'。導入和導出獨立FDF文件的支持沒有被自由或免費PDF軟件廣泛的實現。例如，Evince、Okular、Poppler、KPDF或Sumatra PDF沒有導入/導出的支持，然而，Evince、Okular和Popller填入PDF Acroforms並在PDF中保存已填寫數據。導入獨立FDF文件的支持在Adobe Reader中得到實現；導入和導出支持（包括在PDF中保存FDF數據）作為示例在Foxit Reader和PDF-XChange Viewer Free中得到實現；PDF文件中FDF數據的保存也被pdftk支持。 ^[2] 

PDF 1.5格式中，Adobe Systems引入了新的、專有的表單格式，名為Adobe XML表單架構（XFA）。XFA 2.02引用在PDF 1.5規格（及以後的版本），但單獨描述為《Adobe XML Forms Architecture (XFA) Specification》，有多個版本。XFA規格沒有包括在ISO 32000-1 PDF 1.7並僅僅作為由Adobe創建的外部專有規格引用。在ISO 32000-2（PDF 2.0）當中被棄用。

Adobe XFA表單不與AcroForms兼容。Adobe Reader包含使用XFA表單的“禁用特性”，僅在打開只來自Adobe的可行的技術創建的PDF文檔時激活。XFA Forms不兼容於Adobe Reader 6以前的版本。

XFA表單可創建或用作PDF文件或作為XDP（XML數據包）文件。PDF中XFA源的格式由XML數據包規格描述。XDP可能作為單獨的文檔，也可能在PDF文檔的內部攜帶。XDP提供打包周邊XML容器內部的表單組件的機制。XDP也可以打包一個PDF文件，伴隨XML表單和模板數據。PDF可能包含XFA（在XDP格式中），XFA也可能包含PDF。在用於XFA表單XFA（XML表單架構）語法從一個應用移到另一個應用的時候，它們必須以XML數據包封裝。

當PDF和XFA結合在一起，結果是任意頁面中的XFA表單覆蓋了PDF背景。這一架構有時被提作XFAF（XFA Foreground，XFA前景）。替代方法是直接在XFA（不用PDF，或者只用帶有PDF標記的最小構造XFA的容器的“外掛PDF”，或用靜態XFA表單的預渲染描述作為PDF）展開所有表單，包括樣板文件。這有時被稱為全XFA。

PDF 1.5開始，可變文本字段的文本內容，以及標記註解可能包含格式信息（樣式信息）。這些富文本字符串是匹配XML表單架構規格2.02（本身是XHTML 1.0規格的子集）定義的富文本慣例的XML文檔，擴展了CSS2樣式屬性中受限的設置。PDF 1.6中，PDF支持XML表單架構（XFA）規格2.2定義的富文本元素和屬性。PDF 1.7中，PDF支持XML表單架構（XFA）規格2.4定義的富文本元素和屬性。

多數PDF處理器不處理XFA內容。生成外掛PDF的時候會被建議包含於PDF標記的一個簡單的單頁PDF圖像顯示警告（如：“為了查看本文檔的全部內容，你需要新版PDF查看器”等。）能渲染XFA內容的PDF處理器應該不現實警示頁面圖像或者以動態表單內容迅速替換。帶有一些XFA渲染功能支持的PDF軟件的例子包括Adobe Reader for Windows、Linux、Mac OS X（但不是Adobe Reader Mobile for Android / iOS）或Nuance PDF Reader。 ^[2] 

“置標”PDF（ISO 32000-1:2008 14.8）包含文檔架構和語義信息以可用可靠的文本提取並能訪問。從技術上説，置標PDF是創建在邏輯架構的框架上的對格式的程式化的使用，引入到PDF 1.3。置標PDF定義一組標準的結構類型並賦予允許頁面內容（文本、圖形和圖片）被提取併為其他目的再利用的屬性。

置標PDF不需要PDF文件僅僅用來打印的情況。自從這一特性可選，而且ISO 32000-1指定的用於置標PDF的規則相對模糊，對置標PDF的支持在消費裝置當中，包括輔助技術（AT），是參差不齊的。

開發針對可讀性的PDF規格的ISO標準化子集的AIIM計劃起於2004年，最終成為PDF/UA。 ^[2] 

一份PDF文件可能以用於驗證的擔保或者數字簽名加密。

由Acrobat PDF提供的標準擔保以兩種不同的方法及兩種不同的密碼組成，用户密碼，加密文件並阻止開啓；所有者密碼，指定即使文檔被解密的時候應該被限制的操作，可以包括：打印、從文檔複製文本和圖像、修飾文檔，或者添加或刪除文本註釋和AcroForm字段。用户密碼（控制開啓）加密文件並要求密碼破解以去除，難度取決於密碼長度及加密算法——它可能非常安全（假設好的密碼及加密算法沒有已知的攻擊手法）。所有者密碼（控制操作）不加密文件，相反取決於客户端軟件以遵循這些限制，並且不安全。所有者密碼可以被許多通常可用的PDF破解軟件移除，包括一些自由的在線服務。由此，文檔作者放在PDF文檔中的使用限制不安全，而且不能在一旦文件被散佈時保證；這一危險在使用Adobe Acrobat軟件以創建或編輯PDF文件應用這類限制的時候顯現出來。

即使沒有移除密碼，許多免費或開源PDF閲讀器忽略權限“保護”並允許用户打印或者做文本摘要的複製，就像文檔沒被密碼保護限制一樣。

一些解決方案像Adobe的LiveCycle Rights Management更強化信息權利管理的方式，不僅能限制誰能打開文檔，而且以標準的安全處理程序做不到的方式可靠的執行權限。 ^[2] 

從PDF 1.5起，使用權（UR）簽名用來啓用在一些PDF查看器應用中不是默認的附加的交互式特性。這一簽名用來驗證由真實的授權機構賦予的許可。例如，它可以允許用户：

例如，Adobe Systems在Adobe Reader中授權啓用附加特性，使用公鑰密碼學。Adobe Reader使用從一個Adobe授權的權威認證的驗證那個簽名。PDF 1.5規格宣稱其他PDF閲讀器應用可以為他們自己的目的自由使用這一相同機制。 ^[2] 

PDF文件可以有文檔級和頁面級的文件附件，讀者可訪問並打開或存儲於本地的文件系統。PDF附件可作為示例用pdftk加到已有的PDF文件。Adobe Reader提供對附件的支持，而且基於Poppler的閲讀器如Evince或Okular也有對文檔級附件的支持。 ^[2] 

PDF文件可包含兩種類型的元數據。第一種是文檔信息字典，一套像作者、標題、主題、創建及更新日期的關鍵字/值字段。這存儲於可選的文件尾部。有一小組字段是有定義的，而且如果有需要，可以用附加的文本字段擴充。

後來在PDF 1.4中，對元數據流的支持被加入，用可擴展元數據平台（XMP）來添加像在其他文件格式那樣的基於XML標準的可擴展的元數據。這允許元數據附加到文檔中的任何字符串流，諸如關於嵌入式插圖的説明，以及整個文檔（附加到文檔目錄），使用可擴展的綱要。 ^[2]