„TeX“ – Versionsunterschied

Das TeX-Logo

$\mathbf {T} \!{}_{\mathbf {\displaystyle E} }\!\mathbf {X}$ ist ein von Donald E. Knuth entwickeltes Textsatzsystem mit eingebauter Makrosprache (die ebenfalls als TeX bezeichnet wird). Das 'X' ist eigentlich der griechische Buchstabe χ (Chi). Deshalb soll die Aussprache des Namens laut Knuth auch [tɛχ] sein. Τεχνή ist griechisch und bedeutet Kunst. Da dies im deutschsprachigen Raum eher schwierig auszusprechen ist, hat sich hier auch die Form [tɛç] eingebürgert, die sich an der Aussprache griechischer Lehnwörter orientiert.

Verwendung

TeX kann für alle Arten von Texten verwendet werden, vom kurzen Brief bis zu mehrbändigen Büchern. Viele große wissenschaftliche Verlage nutzen es für den Buchdruck bzw. Werksatz. Eine besondere Stärke ist der mathematische Formelsatz.

Technik

Technisch gesehen handelt es sich bei TeX um einen Interpreter, der ca. 300 fest eingebaute Befehle (sogenannte primitives) kennt und einen komplexen Mechanismus zur Definition eigener Makros bereitstellt. Der Textsatz erfolgt absatzweise, wobei nach einem raffinierten Optimierungsverfahren alle Zeilenumbrüche (inklusive Silbentrennung) im Absatz gleichzeitig bestimmt werden. Ein einfacherer Algorithmus bestimmt danach den optimalen Seitenumbruch. Die Optimierungsverfahren arbeiten mit Bewertungspunkten (penalties), anhand derer mögliche Umbruchspunkte bewertet werden. Zeilen- und Seitenumbruch werden von einer Vielzahl von Parametern, insbesondere Registern und elastischen Längen gesteuert, die auch im Dokument geändert werden können. TeX selbst kommt mit einem Minimum an Ressourcen aus und stellt nur die Grundfunktionen zur Verfügung.

TeX wird durch eine Vielzahl von Makropaketen ergänzt, die eine effiziente und komfortable Nutzung von TeX erst ermöglichen. Das bekannteste dieser Pakete ist das von Leslie Lamport entwickelte LaTeX. Darauf aufbauend gibt es Dutzende von Zusatzpaketen für alle erdenklichen Gebiete. Mit dem Paket hyperref lässt sich beispielsweise ohne großen Zusatzaufwand ein Hypertext erstellen, der die Navigation im Inhaltsverzeichnis und im Index in einem PDF-Leseprogramm ermöglicht. Ein anderes Makropaket ist ConTeXt, das im Gegensatz zu LaTeX mehr Funktionalität (wie Hypertext-Unterstützung) direkt eingebaut hat, für das es aber weniger Zusatzpakete gibt. Das Programm BibTeX ermöglicht die Erstellung und Verwaltung von Literaturangaben und Referenzen in TeX-Texten.

Die Definition des Befehlsumfanges von TeX steht seit 1985 fest. Knuths Anliegen war es, ein qualitativ hochstehendes Programm zu schaffen; das Programm wird als abgeschlossen betrachtet, es finden nur noch Fehlerkorrekturen statt, und die Versionsnummer strebt gegen Pi. Weniger bekannt ist, dass Knuth ein beständiges System schaffen wollte (siehe Abschnitt unten).

Beispiel

Das folgende Beispiel zeigt die Schritte, um in plain TeX Text zu setzen.

Zuerst wird eine Textdatei (zum Beispiel "Text.tex") mit dem folgenden Inhalt erstellt:

Hallo
\bye

Der zu setzende Text ist in diesem Fall "Hallo". "\bye" ist ein TeX Befehl, der das Ende der Datei angibt und auf der Ausgabe nicht erscheint.

Danach gibt man in einem Kommandozeileninterpreter den Befehl

tex Text.tex

ein. TeX erzeugt die Datei "Text.dvi" ("dvi" steht für "device independent", also "geräteunabhängig").

Die "Text.dvi" Datei kann (etwa mit dem "yap"-Programm der MiKTeX Distribution, oder mit "xdvi" unter UNIX) auf dem Bildschirm dargestellt werden. Auf dem Bildschirm erscheint eine Druckseite mit dem Wort "Hallo".

Die "dvi"-Datei kann direkt vom Anzeigeprogramm aus ausgedruckt werden oder in ein Druckerformat (etwa PostScript, mit dem "dvips"-Programm) umgewandelt werden.

Mit pdftex bzw. pdflatex können direkt PDF-Dateien erzeugt werden.

pdftex Text.tex

Die Stärke von TeX liegt darin, dass für viele übliche Dokumente bereits Muster vorliegen, die man verwenden kann. LaTeX ist eine Sammlung von Makros, die in der Sprache TeX geschrieben sind. Das Beispiel skizziert wie die minimale Struktur für ein Buch aussehen kann.

\documentclass[a4paper]{book}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage[latin1]{inputenc}
%%
\begin{document}
\chapter{...Kapitel-Überschrift}
\subsection{ ... }
%% Hier Text
\end{document}

Um das Buch zu setzen ist auf der Kommandozeile folgendes aufzurufen.

latex myfile.tex             // erzeuge dvi
dvips myfile.dvi             // erzeuge ps aus dvi
pdflatex myfile.tex          // erzeuge pdf

Der erste Befehl erzeugt eine geräteunabhängige Datei (dvi steht für device independent file), der zweite erzeugt daraus eine PostScript-Datei und der dritte erzeugt eine PDF-Datei.

Geschichte und Hintergrund

Knuth begann mit der Entwicklung des TeX-Systems, weil er mit der immer schlechter werdenden typographischen Qualität seiner Buchreihe The Art of Computer Programming (TAOCP) unzufrieden war:

Volume 1 erschien 1968, Volume 2 1969. Die Druckvorlagen wurden mit der Monotype-Technologie gesetzt. Diese Art des Formelsatzes war extrem aufwendig, nur wenige Dutzend Experten auf der Welt waren in der Lage, damit hochwertige mathematische Texte zu setzen. Nach Erscheinen von Volume 3 1973 verkaufte Knuths Verleger seine Monotype-Maschinen. Die korrigierten Neuauflagen von Volume 1 und Volume 3, die 1975 erschienen, mussten in Europa gesetzt werden, wo noch einige Monotype-Systeme in Gebrauch waren. Die Neuauflage von Volume 2 sollte 1976 mit Fotosatz erstellt werden, doch die Qualität der ersten Proben enttäuschte Knuth sehr (Digital Typography, Kapitel 1). Er hatte 15 Jahre Arbeit in die Reihe gesteckt und wollte damit nur weitermachen, wenn die Bücher entsprechend gut gesetzt waren. Im Februar 1977 bot sich ein Ausweg, als Knuth im Rahmen einer Bücherevaluierung die Ausgabe eines digitalen Drucksystems mit 1000 dpi Auflösung vorgelegt bekam. Pat Winston hatte damit ein Buch über Artificial Intelligence geschrieben. Das Ergebnis war beeindruckend, offenbar hatte das Problem, schöne Bücher zu drucken, sich von einem Problem der Metallurgie zu einem Problem der Optik und schließlich zu einem Problem der Informatik gewandelt. Als Knuth dies klar wurde, unterbrach er die Arbeit an Volume 4, von dem er die ersten 100 Seiten fertig gestellt hatte und entschloss sich, selbst die Programme zu schreiben, die er und sein Verleger brauchten, um Volume 2 neu zu setzen. Das Design von TeX begann am 5. Mai 1977. Er schätzte die notwendige Arbeit auf wenige Monate ein. Im Mai 1977 schrieb er an seinen Verleger, dass er die ersten Vorlagen im Juli fertig haben würde.

Boy was I wrong! All my life I have underestimated the difficulty of the projects I've worked on, but this was a new personal record of being too optimistic. (Digital Typography, p. 7)

[Deutsche Übersetzung:] Oh Mann, wie sehr habe ich daneben gelegen! Seit jeher habe ich die Komplexität meiner Projekte unterschätzt, aber dies war ein neuer persönlicher Rekord des zu großen Optimismus. (Digital Typography, S. 7)

Nach vier Jahren Experimentieren mit einem Xerox-Satzsystem hatte er immer noch kein Ergebnis erzielt, welches den Fotosatz schlug. Aber Knuth gab nicht auf und traf viele wichtige Schriftdesigner, u.a. Hermann Zapf, von denen er lernte. Nach fünf weiteren Jahren Arbeit hatte er endlich einen Stand erzielt, auf den er stolz war. Die Fertigstellung von TeX wurde am 21. Mai 1986 im Computer Museum, Boston, Massachusetts gefeiert.

In den Büchern der TAOCP Reihe wollte Knuth bewusst einen Teil des Wissens der Informatik festhalten, von dem er annahm, dass es bereits eine solche Entwicklungsreife erlangt habe, dass dieses Wissen auch in hundert Jahren noch ähnlich dargestellt werde. Daher war es für ihn sehr ärgerlich, dass die typographische Qualität mit den damaligen Techniken von Auflage zu Auflage nachließ. Dass das TeX-Projekt dann fast zehn Jahre seiner Zeit in Anspruch nehmen würde, war nicht geplant.

Für seine hohe typographische Qualität ist TeX bekannt. Weniger verbreitet ist jedoch, dass Knuth mit diesem System vermutlich auch sein Ziel erreicht hat, dass seine TAOCP-Bücher auch noch in hundert oder mehr Jahren in der von ihm beabsichtigten Qualität gedruckt werden können.

Ever since those beginnings in 1977, the TeX research project that I embarked on was driven by two major goals. The first goal was quality: we wanted to produce documents that were not just nice, but actually the best. (..) The second major goal was archival: to create systems that would be independent of changes in printing technology as much as possible. When the next generation of printing devices came along, I wanted to be able to retain the same quality already achieved, instead of having to solve all the problems anew. I wanted to design something that would be still usable in 100 years. (Digital Typography, p. 559)

[Deutsche Übersetzung:] Seit den Anfängen 1977 war das TeX-Forschungsprojekt, mit dem ich angefangen hatte, von zwei wesentlichen Zielen geprägt. Das erste war die Qualität: Unsere Druckwerke sollten nicht nur "ganz nett", sondern tatsächlich die besten sein (...) Das zweite große Ziel war die Archivierbarkeit: Das System sollte so unabhängig wie möglich von Änderungen in der Drucktechnik sein. Auch mit der nächsten Generation von Druckmaschinen wollte ich die bisherige Ausgabequalität erhalten und nicht all die Probleme von vorn lösen müssen. Ich wollte etwas entwerfen, das noch in 100 Jahren verwendet werden kann. (Digital Typography, S. 559)

Zu den Programmen des TeX-Systems und ihrer Benutzung verfasste Knuth eine fünfbändige Reihe:

• je ein Band für den Quellcode (mit Kommentaren) für das Satzprogramm TeX und den Schriftgenerator Metafont,
• je ein Band mit Benutzeranleitungen für den Einsatz von TeX und Metafont,
• sowie ein Band mit den Metafont-Quellprogrammen der Buchstaben der Computer Modern-Schriften

Diese Bücher sind auf hochwertigem säurefreien Papier veröffentlicht worden, so dass man von einer langen Haltbarkeit ausgehen kann.

Sollten z. B. TeX-Quelltexte der TAOCP-Bücher ebenfalls auf hochwertigem Papier ausgedruckt worden sein und sicher gelagert werden, so kann in einer fernen Zukunft aus den Informationen der o. g. fünf Bücher zu TeX das komplette TeX-System auf den dann existierenden Rechnern implementiert werden (es sind lediglich ein Interpreter für die Pascal-ähnliche Programmiersprache, in der TeX geschrieben wurde, zu erstellen und Treiber für das Device independent file format für die zukünftigen Drucker zu schreiben, was machbar sein sollte). Mit diesem rekonstruierten TeX-System und den TeX-Quelltexten kann man dann die Bücher wieder drucken. Die verbreitetsten heutigen Textverarbeitungen schaffen es oft nicht mal, fünf Jahre alte Dokumente einwandfrei zu lesen und wie ursprünglich formatiert auszudrucken.

If copies of these books were sent to Mars, the Martians would be able to use them to recreate the patterns of 0s and 1s that were used in the typesetting. Essentially everything I learned during the past nine years is there. (Digital Typography, p. 560)

[Deutsche Übersetzung:] Wenn Kopien dieser Bücher zum Mars geschickt würden, könnten die Marsianer aus ihnen die Muster aus Nullen und Einsen wieder herstellen, die zum Drucksatz benutzt wurden. So gut wie alles, was ich in den vergangenen neun Jahren gelernt habe, ist darin enthalten. (Digital Typography, S. 560)

TeX in der Wikipedia

TeX-Auszeichnung wird auch zur Darstellung mathematischer Formeln in der Wikipedia verwendet. Siehe dazu Hilfe:TeX.

Distributionen

Es gibt verschiedene Implementierungen von TeX, die untereinander vollständig kompatibel sein sollten:

• MiKTeX ist eine TeX-Distribution (Programmsammlung) für Windows. Sie enthält alle zur Arbeit mit TeX nötigen Programme, wie LaTeX oder yap.
• teTeX (teTeX-Homepage) ist eine von Thomas Esser erstellte TeX-Distribution für Unix.
• TeXLive (TeXLive-Homepage) ist eine direkt von CD beziehungsweise DVD lauffähige TeX-Distribution für verschiedene Unices (unter anderen auch Linux), Mac OS X und Windows.

Der Verzeichnisbaum texmf, der durch die verschiedenen Installationen erzeugt wird, ist standardisiert.

Unterstützende Tools

Unter Linux/Unix können beispielsweise LyX und Kile (ähnlich TeXnicCenter unter Microsoft Windows oder TeXShop unter Mac OS X) zum leichteren Erstellen von TeX-Dokumenten eingesetzt werden. LyX bietet dem Anwender hierbei ein grafisches Frontend, um in einer beinahe WYSIWYG-Umgebung TeX-Dokumente zu erstellen.

Literatur

• Donald E. Knuth: Digital Typography. University of Chicago Press, 1999, ISBN 1-575-86010-4.
• Herbert Voß: Flotter Oldie. (La)TeX – 25 Jahre und kein Ende. In: c't. 9/22/2005. Verlag Heinz Heise, S. 172–175, ISSN 0724-8679

Weblinks

• Deutschsprachige Anwendervereinigung TeX e.V. (DANTE)
• FAQ über das Textsatzsystem TeX und DANTE
• TeX Users Group
• Norman Walsh, Making TeX Work, http://makingtexwork.sourceforge.net/mtw/index.html freies Online-Buch
• TeX Live - TeX-Distribution für Unix/Linux
• teTeX - die bedeutendste TeX-Distribution für Unix (wird nicht mehr weiterentwickelt)
• MikTeX - eine freie Distribution von TeX für Windows
• fpTeX - freie TeX-Distribution für Windows (tetex-Port)
• online LaTeX - Umwandlung von TeX in PNG, JPG und PDF bei freier Wahl der Auflösung
• online Tex2Gif-Converter - schnelle Online-Konvertierung, falls mal keine Tex-Umgebung zur Hand ist
• Chikrii Softlab (Word2Tex und Tex2Word)
• WinShell - eine Integrierte Entwicklungsumgebung für LaTeX unter Microsoft Windows
• TeXnic Center - eine andere Integrierte Entwicklungsumgebung für LaTeX unter Microsoft Windows
• TeXmacs - ein WYSIWYG-Editor zum einfachen und komfortabelen erstellen von LaTeX-Dokumenten unter Microsoft Windows, Linux und MacOS