TeX

TeX

作者	Donald E. Knuth
初版	1978年 (1978)
最新版	3.14159265 / 2014年1月 (2014-01)
リポジトリ	www.tug.org/svn/texlive/
プログラミング 言語	WEB
対応OS	クロスプラットフォーム
種別	組版処理
ライセンス	Permissive
公式サイト	TeX Users Group (TUG) home page

TeX（読み方は後述）はアメリカの数学者・計算機科学者であるドナルド・クヌース (Donald E. Knuth) により開発されている組版処理システムである。

概要

アメリカの数学者ドナルド・クヌースが1976年、自身の著書 The Art of Computer Programming の改訂版の準備中に、旧版の鉛版による組版 (en:Hot metal typesetting) の職人仕事による美しさが当時の写植では再現できていないことに憤慨し、自分自身が心ゆくまで組版を制御するために開発を決意した。

クヌースはまず、伝統的な組版およびその関連技術に対する広範囲にわたる調査を行い、その調査結果を取り入れることで、商業品質の組版ができる、柔軟で強力な組版システムを開発した。それは技術と同時に芸術をも意味する言葉である、ギリシア語: τέχνη（テクネ）から採られ“”（読みは#読み方を参照）と名付けられた（TeXbook による）。

当初は1978年のサバティカル中に完了させる予定であり、実際に同年に初版をリリースしたもののその後も改訂を続け、後述する「完成版」であるバージョン3が最初にリリースされたのは実に1989年のことであった。

クヌースの賞金小切手（一部ボカシ入）

TeX はフリーソフトウェアであり、オープンソースであり、誰でも改良を加えることができる。その改良版の配布も、TeX と明らかに区別できる名称にさえすれば許される。また、TeX は非常にバグが少ないソフトウェアとしても有名で、ジョーク好きのクヌースが、バグ発見者に対しては前回のバグ発見者の2倍の懸賞金を掛けるほどである。この賞金は小切手で払われるのだが、貰った人は記念に取っておく人ばかりなので、結局クヌースの出費はほとんど無いという。

クヌースは TeX のバージョン 3 を開発した際に、これ以上の機能拡張はしないことを宣言した。その後は不具合の修正のみがなされ、バージョン番号は 3.14, 3.141, 3.1415, … というように付けられている。これは更新の度に値が円周率に近づいていくようになっていて、クヌースの死の時点をもってバージョン π として、バージョンアップを打ち切るとのことである。

クヌースは TeX の開発と同時に、TeX で利用するフォントを作成するためのシステムである METAFONT も開発した。こちらのバージョン番号は 2.71, 2.718, 2.7182, … というように、更新の度に値がネイピア数に近づいていくようになっている。さらにクヌースは METAFONT を使って、TeX の初期設定欧文フォントである Computer Modern のデザインも行った。

TeX および METAFONT はまた、同様にクヌース自身が提唱する文芸的プログラミング (Literate Programming) の「ドキュメンテーションを主とし、コードはそれに付随する」スタイルによる大規模なプロジェクトの一例でもある。やはりクヌースによる文芸的プログラミングのためのシステム WEB の tangle により、そのようにして書かれている文芸的な「プログラム」の中から Pascal で書かれているコード部分が取り出され、コンパイルできるように編集し直されて何らかの Pascal の実装により処理される（大規模なコードのため、多くの Pascal 実装において1個以上のバグを見つけている、ともいわれる）。同様にして WEB の weave を通して得られるドキュメントを書籍にしたものが TeXbook と METAFONTbook である。Pascal が使われているのは開発にとりかかったのが古く、C言語が広く一般的になるより前だったこともあるが、近年ではC言語をターゲットとした WEB である WEB2C が使われることも多い。

名称について

製作者のドナルド・クヌースにより以下のように要請されている。

表記

正しくは “TeX” () と表記する。それができない場合には “TeX” と表記する（“TEX”や“Tex”と表記するのは誤り）。

読み方

TeX はギリシア語: τέχνη「技術、芸術」に由来し、ギリシア文字の Τ（タウ）- Ε（イプシロン）- Χ（カイ）である。英語によるアルファベット ⟨X⟩ の読み方である「エックス」(/ˈɛks/) のように読むのではなく、ギリシア語風に無声軟口蓋摩擦音 /x/（ドイツ語の ach-laut の ⟨ch⟩）で /tex/ と発音するのが本来である。TeXbook では、そのように正しく発音するとコンピュータの端末（のCRTディスプレイ）が、呼気でちょっと曇る、と冗談が書かれている。なお、実際のところ発音者の母語にもよるが、そのような「正しい」発音は難しいので、古代ギリシャ語風に［tekh］（h は有気音）と読んでも構わないなどとも言っている。英語においては、多くの方言で音素 /x/ が存在せず代わりに /k/ が使われること、τέχνη に由来する英語: technical が /ˈtɛk.nɪk.əl/ と読むことから /ˈtɛk/ と読まれる。ドイツ語では /ɛ/ が前舌母音であることから ich-laut の発音になり、/ˈtɛç/ である。日本ではどれもカタカナで表現するのが難しいため「テック」ないし「テフ」と書かれる。ドイツ語の ⟨ch⟩ をハ行で表現することもあるので間違いとは言い切れないものの、あえてローマ字で書くなら ⟨hu⟩ であり、日本語の「ファ行のフ」である無声両唇摩擦音 /ɸ/（ローマ字で ⟨fu⟩）ではない。

機能

TeXはマークアップ言語のスタイルをとっている。すなわち、文章そのもの（テキスト）と文章の構造を指定する命令（コントロールシーケンス）が記述されたテキストファイルを読み込み、そこに書かれた命令により文章を組版し、組版結果を DVI 形式のファイルに書き出す。DVI 形式とは、装置に依存しない (device-independent) 中間形式のことである。処理系は多機能で、チューリング完全である。

DVIファイルには紙面のどの位置にどの文字を配置するかといった情報が書き込まれている。実際に紙に印刷したりディスプレイ上に表示したりするためには、DVI ファイルを解釈する別のソフトウェアが用いられる。DVI ファイルを扱うソフトウェアとして、各種のビューワや PostScript など他のページ記述言語へのトランスレータ、プリンタドライバなどが利用されている。

組版処理については、行分割およびページ分割位置の判別、ハイフネーション、リガチャー、およびカーニングなどを自動で処理でき、その自動処理の内容も種々のパラメータを変更することによりカスタマイズできる。数式組版についても、多くの機能が盛り込まれている。TeX が文字などを配置する分解能は 25.4 / (72.27 × 2¹⁶) mm（約 5.363 nm、4,736,286.72 dpi）である。

TeX の扱う命令文の中には、組版に直接係わる命令文の他に、新しい命令文を定義するための命令文もある。こうした命令文はマクロと呼ばれ、TeXユーザー独自の改良により、種々のマクロパッケージが配布されている。

比較的よく知られている TeX 上のマクロパッケージには、クヌース自身による plain TeX、一般的な文書記述に優れた LaTeX、数学的文書用の AmS-TeX などがある。一般の使用者は、TeX を直接使うよりも、TeX に何らかのマクロパッケージを読み込ませたものを使うことの方が多い。そのため、これらのマクロパッケージのことも “TeX” と呼ぶ場合があるが、本来は誤用である。

TeX の用途を拡張したマクロパッケージとして、他に次のようなものがある。

• BibTeX - 参考文献リストの作成に用いる。
• SLiTeX - プレゼンテーション用スライドの作成に用いる。
• AmS-LaTeX () - 数学的な文書の記述に強い AmS-TeX の機能と LaTeX の機能を併せ持つ。
• XϒMTeX - 化学構造式の描画に用いる。
• MusiXTeX - 楽譜の記述に用いる。

TeX とそれに関連するプログラム、および TeX のマクロパッケージなどは CTAN（Comprehensive TeX Archive Network、包括 TeX アーカイブネットワーク）からダウンロードできる。

数式の表示例

たとえば

-b\pm \sqrt{b^2 -4ac} \over 2a

は以下のように表示される。

$-b\pm {\sqrt {b^{2}-4ac}} \over 2a$

また、

f(a,b)=\int_a^b \frac{1+x}{a+x^2 +x^3} \, dx

は以下のように表示される。

$f(a,b)=\int _{a}^{b}{\frac {1+x}{a+x^{2}+x^{3}}}\,dx$

TeX の日本語化

日本語組版処理のできる日本語版の TeX および LaTeX には、アスキー・メディアワークスによる pTeX および pLaTeX と、NTT の斉藤康己による NTT JTeXおよび NTT JLaTeX などがある。

TeX の日本語対応において技術的に最も大きな課題は、マルチバイト文字への対応である。pTeX（および前身の日本語 TeX）は、JIS X 0208 を文字集合とした文字コード（ISO-2022-JP、EUC-JP、および Shift_JIS）を直接扱う。DVI フォーマットは元々16ビット以上の文字コードを格納できる仕様が含まれていた。しかしオリジナルの英語版では使われていなかったため、既存プログラムの多くは pTeX が出力する DVI ファイルを処理できない。またフォントに関係するファイルフォーマットが拡張されている。これに対して NTT JTeX は、複数の1バイト文字セットに分割することで対応している。たとえば、ひらがなとカタカナは内部的には別々の1バイト文字セットとして扱われる。このためにオリジナルの英語版からの変更が小さく、移植も比較的容易である。ファイルフォーマットが同じなので英語版のプログラムで DVI ファイル等を処理することもできる。しかし後述するフォントのマッピングの問題があるため、実際には多くの使用者が NTT JTeX 用に拡張されたプログラムを使っている。

使用する日本語用フォントについては pTeX が写研フォントの使用を、NTT JTeX が大日本印刷フォントの使用を前提としており、それぞれフォントメトリック情報（フォントの文字寸法の情報）をバンドルして配布している。しかし有償であるこれらのフォントのグリフ情報を持っていなくても、画面表示や印刷の際に使用者が利用できる他の日本語用フォントで代用することができる。つまり写研フォントや大日本印刷フォントのフォントメトリック情報を用いて文字の位置を固定し、画面表示や個人ユースの安価なプリンタによるプレビュー印刷には他の日本語用フォントを用い、業者などによる最終的な出力では商用フォントを使用して目的の仕上がりを得る、といったことも可能である。このため日本語化された TeX 関係プログラムのほとんどは、画面表示や印刷で実際に使うフォントを選択できるように、フォントのマッピング（対応付け）を定義する機能を持っている。

歴史的には、アスキーが日本語 TeX の PC-9800 シリーズ対応版を販売したために個人の使用者を中心に普及した。一方、NTT JTeX は元の英語版プログラムからの変更が比較的小さいという利点を受けて、Unix系OS を使う大学や研究機関の関係者を中心に普及した。

しかし現在では次に挙げる理由から、日本語対応 TeX として pTeX が使われていることが多い。

• Unix系OS 用の主な日本語対応 TeX 配布形態である ptexliveや ptetex3が pTeX のみを採用している。
• Microsoft Windows 用の主な日本語対応 TeX 配布形態である W32TeXが pTeX を扱える（NTT JTeX も扱える）。
• pTeX の扱い方を解説する文献の方が、NTT JTeX のものに比べて、出版物と Web 上文書の両方で多い。
• pTeX は縦組みにも対応しているが、NTT JTeX は対応していない。

TeX による組版の作業工程

TeX による組版の作業工程は、通常次のようになる。

1. 文章に組版用命令文を織り込んだテキストファイルである、texファイルを作成する（テキストエディタなどで）。
2. OS のコマンドラインから “tex FileName.tex” などと入力して TeX を起動し、DVI ファイルを生成させる。
   • ソースファイルにエラーがあれば、修正して再度TeXを起動する。
3. DVI 命令文を解するソフトウェア（DVI ウェア）を用いて組版結果を表示し、確認する。
   • DVI ウェアには xdvi / xdvik や dviout for Windowsなどの DVI ヴューア、Dvips(k) や dvipdfm / DVIPDFMx などのファイル形式変換ソフトウェアなどがある。
   • DVI ファイルを DVI ビューアで画面表示または印刷する、あるいは PDF や PostScript に変換して画面表示または印刷することで、組版結果を確認する。
   • 修正の必要があれば、ソースファイルを修正して再度DVIファイルを作成、確認する。

この間、作業工程が変わるたびにそれぞれのプログラムを切り替えたり、扱う文書が大きいと章ごとにソースファイルを分割して管理したりと、比較的煩雑な作業を伴う。そのため、この工程に係わる各種のプログラムやソースファイルの管理を一元的に行う TeX 用の統合環境がいくつか作成されている。

GUI 環境と TeX

GUI は PC の普及に一役買ったが、それとともに TeX などのコマンドラインインタプリタに不慣れなPC利用者が増加した。そのために、GUI に特化した TeX 用統合環境として LyX など、いくつか作成されている。

関連ソフトウェア

• DVI ウェア
  • xdvi/xdvik, dviout for Windows, Dvips(k), dvipdfm / DVIPDFMx など。
• TeX 文書の文献管理のための BibTeX や索引作成のための MakeIndex。
• 機能拡張版 TeX
  • pdfTeX, ConTeXt, ε-TeX, XǝTeX など。
• Unicode をベースとした多言語拡張版 TeX
  • Omega(lambda), Aleph(lamed) など。
• Kile, TeXShop, EasyTeX, WinShell などの統合環境や、TeXmacs, LyX などの GUI フロントエンド。
• TeX Liveや teTeXなどの TeX 配布形態や、mimeTeXなどの TeX サブセット。
• Textext、InkLaTeXなどの Inkscape への TeX プラグイン。
• KETpic - Maxima 上、Scilab 上、Mathematica 上、および Maple 上で TeX 描画コードである tpic specials を生成するマクロパッケージ
• MathType version 6.5 以降では、Microsoft Word 上に書かれた TeX の命令文を直接数式に変換できるようになった。現時点では PowerPoint 上での TeX の命令文による直接的な数式編集はできない。

参考文献

• 奥村晴彦『［改訂第5版］LaTeX2ε 美文書作成入門』技術評論社、2010年7月7日、ISBN 978-4-7741-4319-4
• 大野義夫 編『TeX 入門』共立出版、1989年、ISBN 978-4-320-02488-5

関連項目

• Publishing TeX (pTeX)
• LaTeX
• pdfTeX
• ConTeXt
• DVI (ファイルフォーマット)
• ドナルド・クヌース (Donald Ervin Knuth)

外部リンク

• Don Knuth's Home Page
  • Knuth: Computers and Typesetting - TeX のバージョンなども確認できる。
  • Knuth: Message about TeX fonts
• TeX Users Group (TUG) web site
  • クヌースによる、TeX は古くなったという話 - ジョークとしてではあるが、TeX が現代の情報技術には古いシステムになったと語っている。
• the Comprehensive TeX Archive Network (CTAN)
  • Knuthによる TeX のソースコード - pascal の文芸的プログラミングで書かれている。
  • CTAN: directory: /tex-archive/
  • The CTAN root directory（Ring Server によるミラーリング）
  • The TeX Catalogue OnLine, Preface Ctan Edition（Ring Server によるミラーリング）
• TeX Wiki - TeX に関する日本語ウィキサイト。
• 学生有志による東京大学西洋古典学研究室のホームページ
  • 東京大学大学院人文社会系研究科／文学部西洋古典学研究室の学生有志による Wiki ページ
    • TeX — 東京大学大学院人文社会系研究科／文学部西洋古典学研究室の学生有志による Wiki ページ
  • TeX を使ってみよう（upTeX 版）
• MyTeXpert
  • myTeXpert — SourceForge.JP
• TeXclip - TeX を用いた数式の画像を生成できるウェブアプリケーション