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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  數學排版
  那福忠 July 26, 2011
  請把你的想法寫信給我: frank.na@gmail.com
   

  

   一週來,業界的人不免被「梅鐸連續劇」所吸引,女主角的出現更達到高潮,對業界的常規發展反而有點被冷落。上週也的確出現了一個算是冷門的業界新聞,Design Science 推出最新版本 MathType 的蘋果麥金塔版,MathType 是編排數學公式的軟體,新的麥金塔版支援微軟 Office 2011 以及五百多種應用軟體,可以納入試算表等表格。對不撰寫科技文獻的人來說,編排數學公式是個陌生的工作,但對撰寫科技文獻的人來說,數學公式的編排則是核心。

   上面的例子是傅立葉轉換 (Fourier Transform) 的公式,這麼美觀,不是一般文字編排軟體所能製作完成的,一般文字編排軟體沒有足夠的數學符號,也不能把大小字體放到適當的位置,更重要的是要有有「數學性」,也就是美觀要加上數學知識,不能為了方便違反數學習慣。MathType 是數學公式編排的軟體,有許多預設的格式與指令,可以很容易製作美觀的數學公式,目前類似的數學編排專用軟體有三十餘種,MathType 是其中之一。

   三十多年以前,電子出版技術還在萌芽,出版刊物都是用人工排版,以反刻凸出字型的鉛字排成版面,上一層油墨,把一張紙放在上面壓滾,油墨就轉印到紙上,這就是用了幾百年的傳統印刷方式,以後印刷技術不斷進展,但排版在電子化以前,鉛字仍是主力。鉛字是鑄造出來的,每一個字型有一個銅製的凹形字模,把融化的鉛倒進字模,冷卻之後從銅模把鉛倒出來,就是一個鉛字。鉛字在二十年前被電子出版系統取代,現在市面上也僅有幾個地方保存。

   電子出版系統出現之初,稿件從電腦輸入,用軟體編排,比鉛字環境乾淨又便捷,但在數學公式的製作上,卻遠不如人工鉛字編排。數學公式的編排有如拼圖,找到適用的字體與圖形,用手工拼排在一起最為方便,鉛字正有這個功能。鉛字被淘汰,換成電腦做這件事,只有把人的直覺動作一步步邏輯化,轉換成電腦指令,輸入電腦編排。但指令繁瑣、容易打字出錯,需要反覆校對,記得當時排版的價格,有數學內容的稿件是純文字稿件的五倍之高。

   美國史坦福大學教授 Donald Knuth,是最早把數學編排程式化的人,他遠在 1978 年就寫了一程式,取名 TeX,用一連串的文字作為數學編排的指令,只要電腦能解譯這些指令,就能編排出如手寫規格的數學公式。TeX 三十年來多經修改,至今仍為學術界所用,最後一次修改是 2008 年,並幽默的把版本訂為圓周率,π=3.1415926535......,再有版本更改,就在這個無限數最後加一,也就是繼續改善,版本不再、也不能更動。

   對有數學基礎的人,撰寫 TeX 指令並不十分困難,尤其是簡單的公式可以用一行指令描述,像下面的例子(紅色為 LeX 指令,藍色為指令解譯結果):

The quadratic formula is $$-b\pm\sqrt{b^2 - 4ac}\over 2a$$\bye

The quadratic formula is

TeX 雖然有數學公式製作功能,但究竟屬於低階層的指令語言,於是出現了 LaTeX 軟體提升 TeX 的功能,可以串連指令,有製作圖表、編排章節、組合全頁、內容相互參考、轉換成 PDF 格式等功能,所以廣為科學界使用,直接使用 TeX 的則越來越少。

   MathType 用互動式的方式製作數學公式,輸入的同時可以在畫面上看得見,不同於 TeX 一串指令需經過解譯,才看得見結果。上圖是 MathType 的主畫面,除了有許多指令與符號,還有樣本可以直接取來修改。製作公式的時候先點指令再輸入文字,多個指令的複合,就能組成複雜的公式。除了直接在畫面上製作,還可以手寫輸入,經識別轉為數位字體。對慣用 LaTeX 的人,也可以直接輸入指令串,與互動製作混合。另外從別的文件看到可用的公式,可以直接拷貝貼進來,MathType 會自動做系統的融合。看起來數學公式的製作越來越簡單了,當然相對其背後的技術卻越來越複雜了。

   MathType 最新版本 6.7,約一年以前推出 Windows 版本,現在看到推出麥金塔版的新聞,想到讀者也許對科技文獻的製作少有接觸,所以簡單介紹數學排版,期望帶給讀者些許概念,每當看到編排美觀的數學公式,或可想到背後的複雜流程。最後建議讀者下載 MathType 玩玩,免費試用三十天




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