В этой статье описаны несколько способов отображения LaTeX документов в программах на .NET. Информация пригодится в первую очередь программистам, работающим в сфере образования. Все, о чем идет речь, проверено на собственном опыте разработки на кафедре высшей математики одного из ведущих московских технических ВУЗ-ов.

Задача

В вашем программном комплексе автоматически создается много научных документов на LaTeX (как наиболее подходящем для этих целей текстовом формате), каждый документ необходимо как можно быстрее показать пользователю в качестве черновика. «Автоматически» означает, что пользователь не набирает документы LaTeX вручную, он даже может не знать о том, что это такое. Подразумевается, что когда будет создан окончательный вариант документа, он будет либо экспортирован в LaTeX-е, либо преобразован в PDF средствами установленного дистрибутива TeX и распечатан. Показывать черновые варианты следует по возможности без использования сторонних программ и быстрее, при этом их корректность гарантируется. Размер документов не превышает нескольких листов A4, количество формул умеренное.

Казалось бы, если все равно в конце документ придется печатать, что невозможно без установки TeX, то к чему подчеркивать независимость от TeX-а? Дело в специфике программного комплекса, разрабатываемого автором.

Решения

• В лоб — компилировать LaTeX в нечто PDF-подобное, используя дистрибутив TeX, и показывать во внешнем просмотрщике
• Похитрее — показывать LaTeX сразу, в браузере (т.е. в компоненте WebBrowser), используя Integre techexplorer — ActiveX плагин к Internet Explorer
• Еще хитрее — конвертировать LaTeX в MathML и показывать в поддерживающем этот стандарт браузере (т.е. соответствующем компоненте .NET)

Какой же способ выбрать?

Можно представить сравнение способов в виде таблицы.

Способ	Преимущества	Недостатки
«В лоб»	Реализация весьма проста — необходимо запускать а-ля pdflatex, ждать когда завершится компиляция, и открывать полученный документ. Оптимальная совместимость — LaTeX точно будет показан как хотели, а не как смогли.	Скорость оставляет желать лучшего. Пока pdflatex подгрузит свои пакеты, пока прочитает шрифты, пока еще что-то — проходит много времени. На очень современном железе компиляция длится секунд 5-10 (MikTeX). Зависимость от дистрибутива TeX — нужно его ставить на каждый компьютер, где будут пользоваться программой. Сюда же можно отнести зависимость от просмотрщика PDF и подобных. Если программой будут пользоваться профессоры на домашних компьютерах, то придется запастись огромным терпением и проявить детективные навыки.
Через Integre techexplorer	Высокая скорость. techexplorer первый раз при запуске забирает несколько секунд, но его инициализацию можно делать во время запуска самой программы. Независимость от дистрибутива TeX.	Совместимость так себе. techexplorer имеет своеобразное понятие о LaTeX, например требует объявления тригонометрических функций до их использования в виде \define\sin{\operatorname{sin}. Все, что techexplorer не понимает (на самом деле многое), он выделяет красным цветом. Реализация сложна. Если бы techexplorer был качественнее, то можно было сохранять LaTeX документ на диске и передавать имя файла в WebBrowser.Navigate. Однако, приходится поддерживать две версии одного и того же документа — «нормальный LaTeX» для экспорта и «понимаемый techexplorer-ом». Зависимость от techexplorer. Впрочем, ставится он на порядок проще и быстре (msi можно включить в состав дистрибутива собственного софта), а ограничения безопасности ActiveX правятся одной записью в реестре.
Через MathML	Высокая скорость, если документ невелик. Gecko (движок Firefox, единственный из движков, сам по себе поддерживающий MathML) испытывает определенные трудности при отображении больших документов, например научных статей со множеством формул, но в нашей задаче требования к этому не выдвигались. Преобразование LaTeX в MathML осуществляется самописной библиотекой с открытым исходным кодом latex2mathml, которую автор выложил на CodePlex. При возникновении ошибок совместимости ее всегда можно подогнать под себя. Полная независимость от стороннего ПО. Используется GeckoFX, обертка .NET для движка Gecko. Сам Gecko (xulrunner) можно распространять в составе своей программы.	Совместимость. Для многих конструкций LaTeX приходится реализовывать аналоги на XHTML+MathML, что не всегда тривиально. Многого в latex2mathml нет. Сложность реализации — вытекает из предыдущего. MathML формально поддерживается Gecko, однако существуют очень неприятные особенности. Например, полная перерисовка и торможение при изменении размера документа.

Ниже вставлены примеры отображения LaTeX в PDF-е, в techexplorer-е и в MathML/Firefox.


По качеству отображения, очевидно, лидирует PDF, у MathML/Firefox и techexplorer свои ошибки.

Таблица сравнения скоростей отображения:

Способ	Время, с (LaTeX, 8,5 кб, 130 строкб 101 формула)	Время, с (LaTeX, 1 кб, 30 строк, 11 формул)
«В лоб»	14	11
techexplorer	3	3
MathML	12	3

В первом случае документ преобразовывался в PDF, а затем отображался в Adobe Reader. Во втором — показывался напрямую в Internet Explorer. В третьем — конвертировался в XHTML+MathML и показывался в Firefox. Конфигурация компьютера: Windows 7 x86, Core 2 Duo T7500, 4GB DDR2. Видно, как замедляется показ MathML в Firefox на относительно больших документах.

Субъективно — первый способ самый надежный, но медленный, второй — быстрый и некачественный, третий — использует новые технологии, которые до конца не отлажены.

Как видно, у каждого способа есть свои достоинства и недостатки. До недавнего времени автором использовался techexplorer, но он уже 4 года не развивается, и потенциально принесет проблемы в будущем. К сожалению, сырость latex2mathml не позволяет быстро добиться результатов, и не является универсальным решением для всех.

В этой статье был представлен лишь обзор путей решения проблемы быстрого отображения LaTeX в программах на .NET. Если вас заинтересуют детали, буду рад их пояснить.