MathML schreiben

Diese Seite erklärt, wie man Mathematik mit der MathML-Sprache schreibt, welche mit Tags und Attributen im Textformat beschrieben wird. Genau wie bei HTML oder SVG kann dieser Text für komplexen Inhalt sehr ausführlich werden und erfordert daher geeignete Autorentools wie Konverter aus einer lightweight markup language oder WYSIWYG-Gleichungseditoren. Viele solcher Werkzeuge sind verfügbar und es ist unmöglich, eine vollständige Liste bereitzustellen. Stattdessen konzentriert sich dieser Artikel auf gängige Ansätze und Beispiele.

Verwendung von MathML

Auch wenn Ihre MathML-Formeln wahrscheinlich von Autorentools generiert werden, ist es wichtig, einige Tipps zu kennen, um sie korrekt in Ihr Dokument zu integrieren.

MathML in HTML-Seiten

Jede MathML-Gleichung wird durch ein Wurzelelement math dargestellt, das direkt in HTML-Seiten eingebettet werden kann. Standardmäßig wird die Formel inline dargestellt, mit zusätzlichen Anpassungen zur Minimierung ihrer Höhe. Verwenden Sie ein display="block"-Attribut, um komplexe Formeln normal und in einem eigenen Absatz darzustellen.

html

<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML</title>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML</h1>

    <p>
      One over square root of two (inline style):
      <math>
        <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <msqrt>
            <mn>2</mn>
          </msqrt>
        </mfrac>
      </math>
    </p>

    <p>
      One over square root of two (display style):
      <math display="block">
        <mfrac>
          <mn>1</mn>
          <msqrt>
            <mn>2</mn>
          </msqrt>
        </mfrac>
      </math>
    </p>
  </body>
</html>

Hinweis: Um MathML in XML-Dokumenten (z.B. XHTML, EPUB oder OpenDocument) zu verwenden, setzen Sie ein explizites xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"-Attribut auf jedes <math>-Element.

Hinweis: Einige E-Mail- oder Instant-Messaging-Clients können Nachrichten im HTML-Format senden und empfangen. Es ist somit möglich, mathematische Formeln in solche Nachrichten einzubetten, solange MathML-Tags nicht durch Markup-Sanitisierer herausgefiltert werden.

Fallback für Browser ohne MathML-Unterstützung

Es wird empfohlen, einen Fallback-Mechanismus für Browser ohne MathML-Unterstützung bereitzustellen. Wenn Ihr Dokument nur einfache mathematische Formeln enthält, könnte ein kleines mathml.css-Stylesheet ausreichend sein. Um es bedingt zu laden, fügen Sie einfach eine Zeile in die Kopfzeile Ihres Dokuments ein:

html

<script src="https://fred-wang.github.io/mathml.css/mspace.js"></script>

Falls Sie komplexere Konstruktionen benötigen, sollten Sie stattdessen die schwerere MathJax-Bibliothek als MathML-Polyfill in Betracht ziehen:

html

<script src="https://fred-wang.github.io/mathjax.js/mpadded-min.js"></script>

Alternativ können Sie auch einfach eine Warnung oben auf der Seite für Browser ohne gute MathML-Unterstützung anzeigen und den Benutzern die Wahl zwischen einem der oben genannten Fallbacks lassen:

html

<script src="https://fred-wang.github.io/mathml-warning.js/mpadded-min.js"></script>

Hinweis: Diese kleinen Skripte führen eine Feature-Detection (für die mspace- oder mpadded-Elemente) durch, die dem Browser-Sniffing vorzuziehen ist. Außerdem sind sie unter einer Open-Source-Lizenz verteilt, sodass Sie sie auf Ihrem eigenen Server kopieren und an Ihre Bedürfnisse anpassen können.

Mathematische Schriften

Wie im Artikel zu MathML Fonts erklärt, sind mathematische Schriften entscheidend, um MathML-Inhalte darzustellen. Es ist daher immer eine gute Idee, die Installationsanweisungen für solche Schriften zu teilen oder sie als Webfonts bereitzustellen.

Die MathFonts-Seite bietet solche Webfonts zusammen mit geeigneten Stylesheets. Beispielsweise fügen Sie einfach die folgende Zeile in die Kopfzeile Ihres Dokuments ein, um die Latin Modern-Schriftarten mit Fallback-Webfonts auszuwählen:

html

<link
  rel="stylesheet"
  href="https://fred-wang.github.io/MathFonts/LatinModern/mathfonts.css" />

Es werden mehrere Schriftarten vorgeschlagen und Sie können einfach einen anderen Stil auswählen, zum Beispiel STIX:

html

<link
  rel="stylesheet"
  href="https://fred-wang.github.io/MathFonts/STIX/mathfonts.css" />

Hinweis: Die Schriftarten und Stylesheets von dieser MathFonts-Seite sind unter Open-Source-Lizenzen verteilt, sodass Sie sie auf Ihrem eigenen Server kopieren und an Ihre Bedürfnisse anpassen können.

Konvertierung von einer einfachen Syntax

In diesem Abschnitt überprüfen wir einige Werkzeuge, um MathML aus einer lightweight markup language wie der beliebten LaTeX-Sprache zu konvertieren.

Client-seitige Konvertierung

Bei diesem Ansatz werden Formeln direkt in Webseiten geschrieben und eine JavaScript-Bibliothek übernimmt deren Konvertierung in MathML. Das ist wahrscheinlich die einfachste Option, hat aber auch einige Probleme: zusätzlicher JavaScript-Code muss geladen und ausgeführt werden, Autoren müssen reservierte Zeichen escapen, Web-Crawlern wird der Zugriff auf den MathML-Ausgang verwehrt...

Ein custom element kann verwendet werden, um den Quellcode zu hosten und sicherzustellen, dass die entsprechende MathML-Ausgabe über einen shadow subtree eingefügt und gerendert wird. Zum Beispiel kann das MathML-Beispiel oben unter Verwendung von TeXZilla's <la-tex>-Element einfach prägnanter umgeschrieben werden:

html

<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
    <script src="https://fred-wang.github.io/TeXZilla/TeXZilla-min.js"></script>
    <script src="https://fred-wang.github.io/TeXZilla/examples/customElement.js"></script>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>

    <p>
      One over square root of two (inline style):
      <la-tex>\frac{1}{\sqrt{2}}</la-tex>
    </p>

    <p>
      One over square root of two (display style):
      <la-tex display="block">\frac{1}{\sqrt{2}}</la-tex>
    </p>
  </body>
</html>

Für Autoren, die LaTeX nicht kennen, sind alternative Eingabemethoden verfügbar, wie die ASCIIMath- oder jqMath-Syntax. Stellen Sie sicher, dass die JavaScript-Bibliotheken geladen und die richtigen Begrenzungszeichen verwendet werden:

html

<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width" />
    <title>ASCII MathML</title>
    …
    <!-- ASCIIMathML.js -->
    <script src="/path/to/ASCIIMathML.js"></script>
    …
    <!-- jqMath -->
    <script src="https://mathscribe.com/mathscribe/jquery-1.4.3.min.js"></script>
    <script src="https://mathscribe.com/mathscribe/jqmath-etc-0.4.6.min.js"></script>
    …
  </head>
  <body>
    …
    <p>One over square root of two (inline style, ASCIIMath): `1/(sqrt 2)`</p>
    …
    <p>One over square root of two (inline style, jqMath): $1/√2$</p>
    …
    <p>One over square root of two (display style, jqMath): $$1/√2$$</p>
    …
  </body>
</html>

Kommandozeilenprogramme

Statt MathML-Ausdrücke beim Laden der Seite zu generieren, können Sie sich stattdessen auf Kommandozeilenwerkzeuge verlassen. Dies führt zu Seiten mit statischem MathML-Inhalt, die schneller laden. Betrachten wir erneut eine Seite input.html mit Inhalten aus der client-seitigen Konvertierung:

html

<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>
    <p>One over square root of two (inline style): $\frac{1}{\sqrt{2}}$</p>
    <p>One over square root of two (display style): $$\frac{1}{\sqrt{2}}$$</p>
  </body>
</html>

Diese Seite enthält kein script-Tag. Stattdessen wird die Konvertierung über die folgende Kommandozeile mit Node.js und TeXZilla ausgeführt:

bash

cat input.html | node TeXZilla.js streamfilter > output.html

Nach Ausführen dieses Befehls wird eine Datei output.html erstellt, die den folgenden HTML-Ausgang enthält. Die durch Dollarzeichen begrenzten Formeln wurden in MathML konvertiert:

html

<!doctype html>
<html lang="en-US">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>MathML in HTML5</title>
  </head>
  <body>
    <h1>MathML in HTML5</h1>

    <p>
      One over square root of two (inline style):
      <math><semantics><mfrac><mn>1</mn><msqrt><mn>2</mn></msqrt></mfrac><annotation encoding="TeX">\frac{1}{\sqrt{2}}</annotation></semantics></math>
    </p>

    <p>
      One over square root of two (display style):
      <math display="block"><semantics><mfrac><mn>1</mn><msqrt><mn>2</mn></msqrt></mfrac><annotation encoding="TeX">\frac{1}{\sqrt{2}}</annotation></semantics></math>
    </p>
  </body>
</html>

Es gibt ausgefeiltere Werkzeuge, die darauf abzielen, ein beliebiges LaTeX-Dokument in ein Dokument mit MathML-Inhalten zu konvertieren. Beispielsweise werden mit LaTeXML die folgenden Befehle foo.tex in ein HTML- oder EPUB-Dokument umwandeln:

bash

latexmlc --dest foo.html foo.tex # Generate a HTML document foo.html
latexmlc --dest foo.epub foo.tex # Generate an EPUB document foo.epub

latexmlc akzeptiert einen --javascript-Parameter, den Sie verwenden können, um eines der oben genannten Fallback-Skripte einzuschließen:

bash

latexmlc --dest foo.html --javascript=https://fred-wang.github.io/mathml.css/mspace.js foo.tex  # Add the CSS fallback
latexmlc --dest foo.html --javascript=https://fred-wang.github.io/mathjax.js/mpadded-min.js foo.tex # Add the MathJax fallback

Hinweis: Kommandozeilenwerkzeuge können serverseitig eingesetzt werden, z.B. MediaWiki (\mailto:wikimedia.org/wiki/MediaWiki) führt LaTeX-zu-MathML-Konvertierung über Mathoid durch.

Grafische Oberflächen

In diesem Abschnitt werden einige Bearbeitungswerkzeuge mit grafischen Oberflächen überprüft.

Eingabefeld

Ein einfacher Ansatz besteht darin, Konverter aus einer einfachen Syntax als einfache Eingabefelder für Mathematik zu integrieren. Zum Beispiel bieten Thunderbird und SeaMonkey einen Befehl Einfügen > Math an, der ein Popup-Fenster öffnet, mit einem LaTeX-zu-MathML-Eingabefeld und einer Live-MathML-Vorschau:

$LaTeX Eingabefeld in Thunderbird$

Hinweis: Sie können auch den Befehl Einfügen > HTML verwenden, um beliebige MathML-Inhalte einzufügen.

Der Gleichungseditor von LibreOffice (Datei → Neu → Formel) zeigt eine mögliche Verbesserung: Sein Eingabefeld für die StartMath-Syntax bietet zusätzliche Gleichungsfelder zum Einfügen vordefinierter mathematischer Konstrukte.

$StartMath Eingabefeld in Libre Office$

Hinweis: Um den MathML-Code von LibreOffice zu erhalten, speichern Sie das Dokument als mml und öffnen Sie es mit Ihrem bevorzugten Texteditor.

WYSIWYG Editoren

Andere Editoren bieten Mathe-Bearbeitungsfunktionen, die direkt in ihre WYSIWYG-Oberfläche integriert sind. Die folgenden Screenshots stammen von LyX und TeXmacs, die beide HTML-Export unterstützen:

$Lyx Beispiel$

$TeXmacs Beispiel$

Hinweis: Standardmäßig verwenden Lyx und TeXmacs Bilder von Formeln in ihrem HTML-Ausgang. Um stattdessen MathML zu wählen, folgen Sie diesen Anweisungen für den ersteren und wählen User preference > Convert > Export mathematical formulas as MathML für den letzteren.

Optische Zeichenerkennung und Handschrifterkennung

Eine letzte Option zur Eingabe von Mathematik besteht darin, sich auf Benutzeroberflächen für die Optische Zeichenerkennung oder die Handschrifterkennung zu verlassen. Einige dieser Werkzeuge unterstützen mathematische Formeln und können sie als MathML exportieren. Der folgende Screenshot zeigt eine Demo von MyScript:

$MyScript$