Erstellen von MathML

Diese Seite erklärt, wie man Mathematik mit der MathML-Sprache schreibt, die mit Tags und Attributen im Textformat beschrieben wird. Genau wie bei HTML oder SVG kann dieser Text für komplexe Inhalte sehr umfangreich werden und erfordert daher geeignete Autorentools wie Konverter von einer vereinfachten Auszeichnungssprache oder WYSIWYG Formeleditoren. Viele solche 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 beachten, um sie richtig 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, um ihre Höhe zu minimieren. Verwenden Sie ein display="block"-Attribut, um komplexe Formeln normal und in ihrem 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 daher 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, dann reicht möglicherweise ein kleines mathml.css-Stylesheet aus. 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>

Wenn Sie komplexere Konstruktionen benötigen, sollten Sie stattdessen erwägen, die umfangreichere MathJax-Bibliothek als MathML-Polyfill zu verwenden:

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 überlassen:

html

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

Hinweis: Diese kleinen Skripte führen eine Funktionsprüfung (von den mspace- oder mpadded-Elementen) durch, welche bevorzugt wird gegenüber Browser-Erkennung. Außerdem werden sie unter einer Open-Source-Lizenz vertrieben, sodass Sie sie auf Ihren eigenen Server kopieren und an Ihre Bedürfnisse anpassen können.

Mathematische Schriftarten

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

Die MathFonts-Seite bietet solche Webfonts zusammen mit geeigneten Stylesheets. Fügen Sie zum Beispiel 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, beispielsweise STIX:

html

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

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

Konvertierung aus einer einfachen Syntax

In diesem Abschnitt überprüfen wir einige Tools, um MathML aus einer vereinfachten Auszeichnungssprache wie der beliebten LaTeX-Sprache zu konvertieren.

Clientseitige Konvertierung

Bei diesem Ansatz werden Formeln direkt in Webseiten geschrieben und eine JavaScript-Bibliothek übernimmt deren Umwandlung in MathML. Dies ist wahrscheinlich die einfachste Option, hat aber auch einige Probleme: Zusätzliches JavaScript-Code muss geladen und ausgeführt werden, Autoren müssen reservierte Zeichen maskieren, Webcrawler haben keinen Zugriff auf die MathML-Ausgabe...

Ein benutzerdefiniertes 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 im TeXZilla-Element <la-tex> das MathML-Beispiel oben einfach wie folgt 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 mit LaTeX nicht vertraut sind, stehen alternative Eingabemethoden zur Verfügung, wie die ASCIIMath- oder jqMath-Syntax. Stellen Sie sicher, dass Sie die JavaScript-Bibliotheken laden und die richtigen Trennzeichen verwenden:

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>

Befehlszeilenprogramme

Anstatt MathML-Ausdrücke beim Laden der Seite zu generieren, können Sie stattdessen auf Befehlszeilentools zurückgreifen. Dies führt zu Seiten mit statischem MathML-Inhalt, die schneller geladen werden. Betrachten wir erneut eine Seite input.html mit Inhalten von der clientseitigen 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 Befehlszeile unter Verwendung von Node.js und TeXZilla ausgeführt:

bash

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

Nach dem Ausführen dieses Befehls wird eine Datei output.html erstellt, die die folgende HTML-Ausgabe enthält. Die durch Dollarzeichen begrenzten Formeln wurden in MathML umgewandelt:

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 Tools, die darauf abzielen, ein beliebiges LaTeX-Dokument in ein Dokument mit MathML-Inhalt zu konvertieren. Zum Beispiel 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 einzufügen:

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: Befehlszeilentools können serverseitig verwendet werden, z.B. verwendet MediaWiki die LaTeX-zu-MathML-Konvertierung über Mathoid.

Grafische Oberflächen

In diesem Abschnitt überprüfen wir einige Bearbeitungstools mit grafischen Oberflächen.

Eingabefeld

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

$LaTeX-Eingabefeld in Thunderbird$

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

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

$StarMath-Eingabefeld in LibreOffice$

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

WYSIWYG-Editoren

Andere Editoren bieten Mathematik-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-Export. Um stattdessen MathML zu wählen, befolgen Sie diese Anweisungen für ersteres und wählen Sie User preference > Convert > Export mathematical formulas as MathML für letzteres.

Zeichenerkennung und Handschriftenerkennung

Eine letzte Option zur Eingabe von Mathematik besteht darin, auf eine Benutzeroberfläche für Zeichenerkennung oder Handschriftenerkennung zu setzen. Einige dieser Tools unterstützen mathematische Formeln und können sie als MathML exportieren. Der folgende Screenshot zeigt eine Demo von MyScript:

$MyScript$