MathML Erstellen

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 bei komplexen Inhalten sehr ausführlich werden und benötigt daher geeignete Autorentools, wie Konverter von einer vereinfachten Auszeichnungssprache oder WYSIWYG-Gleichungseditoren. Viele solcher Tools sind verfügbar und es ist unmöglich, eine vollständige Liste bereitzustellen. Stattdessen konzentriert sich dieser Artikel auf häufige 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 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 gerendert, mit zusätzlichen Anpassungen, um ihre Höhe zu minimieren. 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, platzieren Sie ein explizites xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"-Attribut auf jedem <math>-Element.

Hinweis: Manche 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 von Markup-Sanitizern herausgefiltert werden.

Fallback für Browser ohne MathML-Unterstützung

Es wird empfohlen, einen Fallback-Mechanismus für Browser ohne MathML-Unterstützung bereitzustellen. Falls Ihr Dokument nur grundlegende mathematische Formeln enthält, könnte ein kleines mathml.css-Stylesheet ausreichen. Um es bedingt zu laden, fügen Sie einfach eine Zeile in Ihren Dokument-Header ein:

html

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

Wenn Sie komplexere Konstruktionen benötigen, sollten Sie stattdessen die umfangreichere MathJax-Bibliothek als MathML-Polyfill in Erwägung 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 obigen Fallbacks lassen:

html

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

Hinweis: Diese kleinen Skripte führen eine Feature-Erkennung (der mspace oder mpadded-Elemente) durch, was gegenüber dem Erkennen von Browsern bevorzugt wird. Außerdem werden sie unter einer Open-Source-Lizenz vertrieben, sodass Sie sie gerne auf Ihrem eigenen Server kopieren und an Ihre Bedürfnisse anpassen können.

Mathematische Schriften

Wie im Artikel MathML Fonts erklärt, sind mathematische Schriften entscheidend für die Darstellung von MathML-Inhalten. Es ist daher immer eine gute Idee, die Installationsanweisungen für solche Schriften zu teilen oder sie als Web Fonts bereitzustellen.

Die MathFonts-Seite stellt solche Web Fonts zusammen mit entsprechenden Stylesheets bereit. Zum Beispiel fügen Sie einfach die folgende Zeile in Ihren Dokument-Header ein, um die Lateinischen Modern-Schriften 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 Schriften und Stylesheets von dieser MathFonts-Seite werden unter Open-Source-Lizenzen vertrieben, sodass Sie sie gerne auf Ihrem eigenen Server kopieren und an Ihre Bedürfnisse anpassen können.

Konvertierung von einer einfachen Syntax

In diesem Abschnitt betrachten wir einige Tools zur Konvertierung von MathML aus einer vereinfachten Auszeichnungssprache wie der beliebten LaTeX-Sprache.

Client-seitige Konvertierung

Mit diesem Ansatz werden Formeln direkt in Webseiten geschrieben und eine JavaScript-Bibliothek übernimmt deren Konvertierung in MathML. Dies ist wahrscheinlich die einfachste Option, aber sie hat auch einige Probleme: zusätzlicher JavaScript-Code muss geladen und ausgeführt werden, Autoren müssen reservierte Zeichen escapieren, 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 Schatten-Unterbaum 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 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>

Kommandozeilenprogramme

Statt MathML-Ausdrücke beim Laden der Seite zu generieren, können Sie sich auch auf Befehlszeilen-Tools verlassen. Dies führt zu Seiten mit statischem MathML-Inhalt, der schneller geladen wird. Betrachten wir erneut eine Seite input.html mit Inhalt 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 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 mit folgendem HTML-Ausgang erstellt. 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 komplexere 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 konvertieren:

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 Fallback-Skripte einzuschließen, die oben erwähnt wurden:

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: Kommandozeilen-Tools können serverseitig verwendet werden, z. B. führt MediaWiki die LaTeX-zu-MathML-Konvertierung über Mathoid durch.

Grafische Oberflächen

In diesem Abschnitt überprüfen wir einige Bearbeitungstools, die grafische Oberflächen anbieten.

Eingabefeld

Ein einfacher Ansatz ist die Integration von Konvertern von einer einfachen Syntax als einfache Eingabefelder für Mathematik. Zum Beispiel bieten Thunderbird und SeaMonkey den Befehl Einfügen > Mathematik, 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 Gleichungspaneele, um vordefinierte mathematische Konstruktionen einzufügen.

$StarMath-Eingabefeld in Libre Office$

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

WYSIYWG-Editoren

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

$Lyx Beispiel$

$TeXmacs Beispiel$

Hinweis: Standardmäßig verwenden Lyx und TeXmacs in ihrer HTML-Ausgabe Bilder von Formeln. Um stattdessen MathML auszuwählen, befolgen Sie diese Anweisungen für Lyx und wählen Sie Benutzereinstellung > Konvertieren > Mathematische Formeln als MathML exportieren für TeXmacs.

Optische Zeichen- und Handschriftenerkennung

Eine letzte Möglichkeit zur Eingabe von Mathematik ist die Nutzung einer Benutzeroberfläche für Optische Zeichenerkennung oder Handschriftenerkennung. Einige dieser Tools unterstützen mathematische Formeln und können sie als MathML exportieren. Der folgende Screenshot zeigt eine Demo von MyScript:

$MyScript$