Graphics for LaTeX:

Das Programm 'TeX' bzw. 'LaTeX' hilft beim druckfertigen Satz von mathematischen Texten und Formeln. Zum Beispiel erzeugt man durch

\[ \int_{-\infty}^\infty e^{-x^2}\,dx=\sqrt{\pi}. \]

die Formel

Grundlage von allem ist das Programm TeX des genialen Programmierers Donald E. Knuth. Darauf aufbauend hat Leslie Lamport die Ergänzung LaTeX geschrieben, die einem mit vielen bequem zu benutzenden Befehlen das Leben leichter macht. Jeder Benutzer von LaTeX kann neue Befehle (“Makros”) programmieren, um eigene Formeln oder Layout-Konstruktionen einzuführen. LaTeX ist selbst ein großes Paket solcher Befehle.

Ich stelle hier das von mir geschriebene Makro-Paket mit dem Namen 'MGA-TeX' vor, mit dem es möglich ist, mathematische Skizzen direkt in LaTeX zu erstellen.

Was ist MGA-TeX?

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Was ist MGA-TeX ?

'MGA-TeX' erlaubt es, Grafiken direkt in LaTeX zu erstellen und wahlweise in PS oder PDF auszugeben. MGA steht für Modular Graphic Applications.

Das Kommando 'LaTeX' (das bei Installationen mit graphischem Benutzer-Interface wie z.B. TeXWorks, TeXnikCenter, Winedt üblicherweise durch einen Tastendruck gegeben wird) erzeugt aus der Benutzer-Datei eine sogenannte DVI-Datei ('device-independent'). Diese wiederum wird von den Treibern für Bildschirm oder Drucker interpretiert, so dass die Formeln in ihrer endgültigen Form auf dem Schirm oder dem Papier sichtbar werden.

Mein Paket MGA-TeX verwandelt die vom Benutzer eingegebenen Graphik-Kommandos (wie z.B. \LineAt(2,3,5,7) für eine gerade Linie vom Punkt mit den Koordinaten (2,3) zum Punkt mit den Koordinaten (5,7)) in spezielle Befehle (sogenannte 'special'-Befehle), die unverändert in das DVI-File übernommen und erst von den Treibern interpretiert werden. Diese speziellen Befehle können wahlweise POSTSCRIPT- oder PDF-Code enthalten. Deshalb funktioniert MGA-TeX sowohl mit LaTeX (und dem Programm 'dvips' zur Ausgabe von POSTSCRIPT-Daten) als auch mit PDFLaTeX (der LaTeX-Version, die Pdf-Dateien ausgibt).

Graphik-Pakete wie MGA-TeX gibt es schon länger. Hier sind einige Beispiele:

'PicTeX' funktioniert system-unabhängig, ist aber sehr rechenintensiv (weil Linien vom LaTeX-Interpreter aus einzelnen Punkten zusammengesetzt werden), besitzt einen beschränkten Befehlsumfang und wird nicht weiterentwickelt.
'PSTricks' ist sehr umfangreich und derzeit sicher das beste derartige Paket, zu dem es außerdem viele Zusatzpakete für spezielle Anwendungen gibt. Aber PSTricks funktioniert nur mit Postscript (weil alle nötigen Berechnungen innerhalb von POSTSCRIPT ausgeführt werden). Und die Komplexität von PSTricks bezahlt man mit einer zunehmend schwierigen Bedienbarkeit.
'pgf' bzw. 'tikz' ist relativ neu, von der Anwendung her sehr gewöhnungsbedürftig (weil in der Philosophie sehr verschieden von anderen Grafik-Paketen) und beide arbeiten nur mit PdfLaTeX.

Mein Paket 'MGA-TeX' ist besonders einfach zu bedienen und kann leicht durch neue Befehle erweitert werden. Es ist schneller, umfangreicher und flexibler als PicTeX, aber bei weitem nicht so umfassend wie 'PSTricks'. Es arbeitet wahlweise mit Postscript oder PdfLaTeX, und in Zukunft sind noch andere Ausgaben - etwa in SVG (scalable vector graphics) - geplant. Gesteuert wird der Wechsel zwischen verschiedenen Ausgabe-Methoden durch eine einzige Option. Man braucht LaTeX dabei nicht zu verlassen.

Hier ist ein Beispiel für die Möglichkeiten von MGA-TeX:

Der Kern des Makro-Paketes mit den wichtigsten Kommandos ist in der Datei 'mgtex_24.sty' enthalten (Makro-Pakete werden als Style-Files mit der Endung .sty gespeichert). Zur Zeit (Juli 2013) liegt die Version 2.4 vor. Version 1.0 wurde für den Atari-ST geschrieben und dann auf UNIX übertragen. Version 2.0 arbeitete erstmals auf dem PC unter DOS und Windows. Um flexibel bleiben zu können, entwickelte ich das Interface-Konzept: Hinter der Benutzer-Oberfläche gibt es Schnittstellen, die die Oberflächen-Befehle an das jeweils benutzte System anpassen. Urspr&unglich ging es dabei um die Betriebssysteme, aber mit dem Aufkommen von Postscript und Pdf war es nur noch eine Frage der benutzten Treiber. Ab Version 2.1 / 2.2 funktionierte die Pdf-Ausgabe. Version 2.3 war eine verbesserte und stabilere Version. Bei Version 2.4 wurde noch einmal die Gesamt-Struktur verändert. Das Wort 'modular' im Namen von MGA-TeX signalisiert, dass das System jederzeit durch zusätzliche Module erweitert werden kann. Wichtigstes Zusatz-Paket bei Version 2.4 ist das 3d-Modul, mit dem man räumliche Darstellungen perspektivisch korrekt darstellen kann. Hier ist ein Beispiel:

Ein Modul mit einer rudimentären Turtle-Graphik gibt es schon länger, ein Modul zum Erzeugen mathematischer Diagramme ist in Arbeit.

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Downloads

Download von mga.24
Das Zip-File 'mga24.zip' (78 KB) enthält alle nötigen Dateien:

mgtex_24.sty,
mg24i_ep.sty, mg24i_ps.sty und mg24i_pd.sty,
mg24_var.sty, mg24_ari.sty, mg24_pre.sty, mg24_cor.sty, mga_col.sty und mga_ncol.sty,
sowie mga_turt.sty und mg24_3d.sty,
und außerdem epic.sty und eepic.sty.

Die letzten beiden Dateien gehören zu jeder vollständigen LaTeX-Distribution.

Kurzanleitung zu mga.24 als pdf
Dies ist eine Kurz-Anleitung zum Ausdrucken.

Handbuch zu mga.24
Ein 70-Seiten-Handbuch zum Kern von MGA-TeX (439 KB).

Handbuch zum 3d-Modul
Ein ebenfalls 70-seitiges Handbuch zum 3d-Modul (1328 KB). Das 3d-Modul ist noch in einem etwas experimentellen Zustand.
Es kann z.B. durchaus sein, dass Befehle nicht das gewünschte Ergebnis zeigen, wenn man die Perspektive-Parameter ändert.

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Installation

1. Schritt:
Das ZIP-File 'mga24.zip' herunterladen, entpacken, und dann alle Dateien in der Arbeitsumgebung (also dem Ordner, in dem Ihre TeX-Dateien stehen) speichern.

2. Schritt:
Im Vorspann Ihres LaTeX-Files (also vor '\begin{document}') fügen Sie den Befehl

 \usepackage[...]{mgtex_24}

ein, und dann geht's los!

3. Schritt:
Zwischen den eckigen Klammern fügen Sie die benötigten Optionen ein:

Mit 'ps' für Postscript oder 'pd' für Pdf wird das Interface gesteuert. Eine solche Option muss angegeben werden. Lässt man sie weg, so wird automatisch die Option 'ep' gewählt (dafür braucht man die Datei 'epic.sty'). Diese Version ist zwar unabhängig von Treibern, liefert aber nur einen begrenzten Funktionsumfang, niedrigere Geschwindigkeit und eine schlechtere Ausgabequalität.
Von den Interface-Optionen darf natürlich nur eine gleichzeitig angegeben werden.
Die Option 'turt' stellt die Turtle-Graphik zur Verfügung.
Die Option 'col' muss angegeben werden, wenn Farbe benutzt werden soll.
Die Option '3d' stellt das 3d-Modul zur Verfügung.

Der typische Aufruf sieht also z.B. so aus:

 \usepackage[ps,col,3d,turt]{mgtex_24}

Man sollte allerdings nur die Optionen angeben, die man wirklich braucht.

Folgende Probleme können auftreten:

Wer noch viele weitere LaTeX-Pakete benutzt, kann MGA-TeX nur benutzen, wenn er über ein erweitertes TeX-System (wie z.B. eTeX) verfügt, das intern 65000 Register zum Rechnen zur Verfügung stellt, an Stelle der standardmäßig vorgesehenen 265 Register. Meines Wissens kann man das in jedem modernen System (z.B. TeTeX unter Unix/Linux oder MikTex unter Windows) einstellen.
Wer einen sehr alten und langsamen Rechner benutzt, könnte bei rechenintensiven Vorgängen Laufzeitprobleme bekommen (das Programm bricht dann mit der Meldung 'TeX capacity exceeded' ab).
MGA-TeX benutzt intern das Makro-Paket 'graphicx' (und ruft es selbständig auf). Es gibt Konflikte, wenn dieses Paket vorher oder nachher ein weiteres Mal aufgerufen wird.
Manche DVI-Viewer zeigen die Grafiken am Bildschirm nicht korrekt an (insbesondere können Beschriftungen, Punktsymbole oder farbige Flächen Probleme bereiten). Die erzeugten Postscript- bzw. PDF-Dateien sind aber korrekt und werden durch Ghostview bzw. Acroread auch korrekt angezeigt bzw. ausgedruckt.

Die Programme 'Acrobat' und 'Acrobat-Reader' geben die erzeugten Graphiken einwandfrei wieder, ebenso 'Ghostview'. Für andere PDF-Viewer gebe ich keine Garantie.

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Tutorium

Bei den ersten Schritten hilft das folgende Online-Tutorial

Weitere Informationen liefert das Handbuch.

Neuigkeiten

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