เป็นเวลาหลายปีแล้วที่การแสดงสมการคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนบนเว็บเป็นความท้าทายที่นักพัฒนาและผู้สร้างเนื้อหาต้องเผชิญ แม้ว่า LaTeX จะยังคงเป็นมาตรฐานทองคำของการจัดหน้าคณิตศาสตร์ในแวดวงวิชาการ แต่การนำคุณภาพนั้นมาใช้ในเว็บเบราว์เซอร์จำเป็นต้องมีไลบรารีเรนเดอร์ที่เฉพาะเจาะจง ผู้ท้าชิงหลักสองรายได้ปรากฏตัวขึ้นในพื้นที่นี้ ได้แก่ KaTeX ที่มีชื่อเสียงในด้านความเร็วสูงสุด และ MathJax ที่ได้รับการยกย่องในชุดคุณสมบัติที่ครอบคลุม การถกเถียงระหว่างโซลูชันเหล่านี้เผยให้เห็นถึงการแลกเปลี่ยนระหว่างประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงานในเทคโนโลยีเว็บ
การแลกเปลี่ยนระหว่างความเร็วและคุณสมบัติ
KaTeX สร้างชื่อเสียงหลักมาจากความเร็วในการเรนเดอร์ ไลบรารีนี้ประมวลผลนิพจน์ทางคณิตศาสตร์แบบซิงโครนัสโดยไม่จำเป็นต้องรีโฟลว์หน้าใหม่ ทำให้เป็นที่ดึงดูดใจเป็นพิเศษสำหรับเว็บไซต์ที่มีเนื้อหาจำนวนมากและมีสมการมากมาย อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพนี้มาพร้อมกับต้นทุน นั่นคือการสนับสนุนคุณสมบัติ LaTeX บางอย่างที่นักคณิตศาสตร์หลายคนใช้ในชีวิตประจำวันลดลง ผู้ใช้หนึ่งคนได้เน้นย้ำข้อจำกัดนี้ โดยสังเกตว่าคุณสมบัติเดียวที่ฉันคิดถึงจริงๆ คือความสามารถในการใช้ \label และ \eqref สำหรับการอ้างอิงสมการ เนื่องจาก KaTeX ไม่รองรับคำสั่งเหล่านี้ ซึ่งนี่เป็นการรบกวนขั้นตอนการทำงานที่สำคัญสำหรับนักเขียนทางวิชาการที่ต้องพึ่งพาการอ้างอิงข้ามสมการตลอดทั้งเอกสารของพวกเขา
MathJax โดยเฉพาะในเวอร์ชัน 3 ล่าสุด ได้ลดช่องว่างด้านประสิทธิภาพลงอย่างมาก ในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้กับ LaTeX ในวงกว้าง การเขียน MathJax ใหม่ทั้งหมดได้แก้ไขข้อกังวลด้านความเร็วหลายประการที่เดิมทีผลักดันให้ผู้ใช้ไปหา KaTeX การทดสอบเปรียบเทียบบางส่วนตอนนี้แสดงให้เห็นว่า MathJax 3 มีประสิทธิภาพดีกว่า KaTeX ในบางสถานการณ์ แม้ว่า KaTeX จะยังคงมีความได้เปรียบในเรื่องเวลาโหลดฟอนต์และขนาดรวมของบันเดิล การเลือกระหว่างไลบรารีเหล่านี้จึงขึ้นอยู่กับกรณีการใช้งานเฉพาะมากขึ้นเรื่อยๆ แทนที่จะเป็นความเหนือกว่าด้านประสิทธิภาพที่ชัดเจน
การเปรียบเทียบคุณสมบัติหลัก:
- จุดแข็งของ KaTeX: การเรนเดอร์แบบซิงโครนัส ไม่มีการจัดเรียงหน้าเว็บใหม่ ขนาดบันเดิลที่เล็กกว่า การเรนเดอร์ครั้งแรกที่เร็วกว่า
- จุดแข็งของ MathJax: รองรับฟีเจอร์ LaTeX ได้กว้างขวางกว่า มีฟีเจอร์การเข้าถึงที่ดีกว่า มีการจัดการตัวพิมพ์ที่สม่ำเสมอกว่าในทุกเบราว์เซอร์
- ข้อจำกัดที่เหมือนกัน: ทั้งสองต้องใช้วิธีแก้ปัญหาเฉพาะหน้าสำหรับการอ้างอิงสมการ มีการพึ่งพาการเรนเดอร์ฝั่งเซิร์ฟเวอร์ และต้องพิจารณาเรื่องการโหลดฟอนต์
ความท้าทายในการนำไปใช้จริง
นักพัฒนาที่นำการเรนเดอร์คณิตศาสตร์ไปใช้ต้องเผชิญกับความท้าทายเชิงปฏิบัติมากมาย นอกเหนือจากการเปรียบเทียบมาตรฐานง่ายๆ ผู้แสดงความคิดเห็นที่กำลังทำงานบนส่วนขยายการเขียน AI ได้แบ่งปันประสบการณ์ของพวกเขา: เราใช้ KaTeX ผ่านปลั๊กอิน React เพื่อเรนเดอร์สูตรคณิตศาสตร์เป็นส่วนหนึ่งของการตอบสนองของ AI เราเผชิญกับความท้าทายมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับวิธีที่โมเดล AI ต่างๆ สร้างไวยากรณ์สูตร และเราต้องจัดการสตริงบางอย่างเพื่อให้มันทำงานได้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพเชิงทฤษฎีสามารถถูกบดบังด้วยความซับซ้อนของการบูรณาการในสภาพแวดล้อมการผลิต
การอภิปรายเกี่ยวกับการเรนเดอร์ฝั่งเซิร์ฟเวอร์เผยให้เห็นอีกมิติหนึ่งของความท้าทายในการนำไปใช้ แม้ว่า KaTeX จะรองรับการเรนเดอร์ฝั่งเซิร์ฟเวอร์ผ่าน Node.js นักพัฒนาหลายคนมองหาโซลูชันที่ไม่ต้องการสภาพแวดล้อมรันไทม์ JavaScript สิ่งนี้นำไปสู่การพอร์ตและการปรับตัวที่สร้างสรรค์ รวมถึง katex-rs สำหรับแอปพลิเคชัน Rust และ PyKaTeX สำหรับเครื่องสร้างไซต์แบบสแตติกที่ใช้ Python ทางเลือกเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความต้องการของชุมชนสำหรับการเรนเดอร์คณิตศาสตร์ที่ผสานรวมอย่างราบรื่นเข้ากับสแต็กเทคโนโลยีที่หลากหลาย โดยไม่ลดทอนคุณภาพหรือประสิทธิภาพ
แอปพลิเคชันทดลอง ซึ่งเบ่งบานอย่างรวดเร็วและถูกปิดลงในวงจรที่ Google เป็นที่รู้จัก กลับมีแนวโน้มที่จะได้รับการอัปเดตเฉพาะเจาะจงที่เจ๋งแบบนี้มากกว่าอย่างน่าขัน
คำถามเกี่ยวกับ MathML และทิศทางในอนาคต
กระแสพื้นฐานในการอภิปรายเกี่ยวกับการเรนเดอร์คณิตศาสตร์เกี่ยวข้องกับ MathML มาตรฐาน W3C สำหรับการแสดงสัญกรณ์คณิตศาสตร์ในหน้าเว็บ ด้วยที่เบราว์เซอร์หลักทั้งหมดตอนนี้รองรับ MathML บางคนสงสัยว่าทำไมเรายังต้องการไลบรารีเรนเดอร์อยู่ ความจริงแล้ว MathML ทำหน้าที่เป็นรูปแบบเป้าหมายเป็นหลัก ไม่ใช่เครื่องมือสำหรับการเขียน - นักคณิตศาสตร์และนักเขียนทางเทคนิคส่วนใหญ่ชอบทำงานกับไวยากรณ์ LaTeX มากกว่าโดยตรงกับมาร์กอัปที่ละเอียดของ MathML
Temml ซึ่งเป็นฟอร์กของ KaTeX ที่คอมไพล์เป็น MathML แทนที่จะเป็น HTML ที่มีสไตล์ เป็นตัวแทนของจุดกึ่งกลางที่น่าสนใจ มันรวมความสะดวกในการเขียนของ LaTeX เข้ากับประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นจากการเรนเดอร์เบราว์เซอร์ดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ดังที่ผู้ใช้ที่มีประสบการณ์หนึ่งคนระบุไว้ คุณภาพการเรนเดอร์ MathML ยังคงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในเบราว์เซอร์ต่างๆ และมักจะต่ำกว่าความสมบูรณ์แบบทางสัณฐานวิทยาที่ผู้ใช้ LaTeX คาดหวัง ปัญหาเกี่ยวกับการปรับขนาดสัญลักษณ์ ความสม่ำเสมอของระยะห่าง และการเรนเดอร์ฟอนต์ ยังคงทำให้โซลูชันเช่น KaTeX และ MathJax จำเป็นสำหรับผู้เผยแพร่ที่ใส่ใจคุณภาพ
การแบ่งขนาด Bundle ของ KaTeX:
- katex.min.css: 23.6 kB
- katex.min.js: 277.0 kB
- auto-render.min.js: 3.7 kB
- KaTeX_Main-Regular.woff2: 26.5 kB
- KaTeX_Main-Italic.woff2: 16.7 kB
- รวมเพิ่มเติม: 347.5 kB
การพิจารณาประสิทธิภาพในการผลิต
การอภิปรายเกี่ยวกับประสิทธิภาพขยายเกินกว่าความเร็วในการเรนเดอร์ง่ายๆ เพื่อรวมการพิจารณาที่กว้างขึ้น เช่น ขนาดบันเดิล การโหลดฟอนต์ และการเปลี่ยนแปลงเลย์เอาต์สะสม การพึ่งพาขั้นต่ำและกลยุทธ์ฟอนต์ที่มีประสิทธิภาพของ KaTeX ทำให้มันน่าดึงดูดสำหรับแอปพลิเคชันที่สำคัญด้านประสิทธิภาพ การวิเคราะห์หนึ่งแสดงให้เห็นว่าการนำ KaTeX แบบทั่วไปอาจเพิ่มน้ำหนักหน้าประมาณ 347.5 kB โดยส่วนใหญ่มาจากไลบรารี JavaScript หลักและไฟล์ฟอนต์ที่จำเป็น
สำหรับเนื้อหาที่มีสัญกรณ์คณิตศาสตร์อย่างกว้างขวาง การเลือกระหว่างการเรนเดอร์ฝั่งไคลเอ็นต์และฝั่งเซิร์ฟเวอร์เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนอย่างรอบคอบ การเรนเดอร์ฝั่งไคลเอ็นต์หลีกเลี่ยงการส่ง HTML ที่เรนเดอร์ล่วงหน้าขนาดใหญ่ แต่สามารถทำให้เกิดการรีโฟลว์ที่มองเห็นได้เมื่อสมการเรนเดอร์ การเรนเดอร์ฝั่งเซิร์ฟเวอร์ให้ความเสถียรภาพทางภาพทันทีแต่เพิ่มน้ำหนักหน้าเริ่มต้น ดังที่ผู้แสดงความคิดเห็นหนึ่งคนสังเกต หน้าที่มีคณิตศาสตร์หนาแน่นสามารถขยายตัวได้อย่างรวดเร็วเป็น 200 kB+ เมื่อเรนเดอร์สมการทั้งหมดล่วงหน้า แม้ว่าในบริบทเว็บสมัยใหม่ นี่อาจเป็นการแลกเปลี่ยนที่ยอมรับได้สำหรับประสบการณ์ผู้ใช้ที่ได้รับการปรับปรุง
วิวัฒนาการของการเรนเดอร์คณิตศาสตร์บนเว็บยังคงรักษาสมดุลระหว่างลำดับความสำคัญที่แข่งขันกัน: ความเร็วกับคุณสมบัติ ความสะดวกสบายกับคุณภาพ และนวัตกรรมกับมาตรฐาน ในขณะที่ทั้ง KaTeX และ MathJax ยังคงพัฒนาต่อไป และในขณะที่โซลูชันดั้งเดิมของเบราว์เซอร์ เช่น MathML เจริญเต็มที่ ตอนนี้นักพัฒนาและผู้สร้างเนื้อหามีเส้นทางที่ใช้งานได้หลายทางสำหรับการนำคณิตศาสตร์ที่สวยงามมาสู่เว็บ
อ้างอิง: KaTeX