如何在Matlab R2013a中使字体可用于LaTeX解释器？

Question

通过将text属性的 'Interpreter' 值设置为 'latex'，可以将LaTeX格式的文本和方程式嵌入到Matlab图中。

text(0.1, 0.5, 'Einstein: $E = m c^2$', ...
    'Interpreter', 'latex', 'FontSize', 32)

这些方程式会显示在屏幕上，并导出为eps文件的插图。

通过适当的LaTeX命令，还可以将字体从默认的Computer Modern Serif更改为例如Computer Modern Typewriter。

text(0.1, 0.5, '\fontfamily{cmtt}\selectfont Einstein: $E = m c^2$', ...
    'Interpreter', 'latex', 'FontSize', 32)

我的问题是：是否可以将其他字体插入Matlab安装程序中，使这些字体可用于“解释器”“latex”，在屏幕上呈现和生成eps文件？如果可以，怎么做？

背景

（所有路径均相对于我Linux系统上的Matlab安装程序/opt/MATLAB/R2013a。）

Matlab包括定制版本的(La)TeX解释器。它通过位于toolbox/matlab/graphics下的前端m文件tex.m被调用，该文件以LaTeX代码为参数并返回其输出参数中的dvi数据。 定制的LaTeX安装位于sys/tex中，并包括sys/tex/tfm下的TeX字体度量文件。

我没有关于渲染此dvi的Matlab部分的任何信息。但是，用于呈现的字体数据在sys/fonts/ttf和sys/fonts/type1下。

因此，使附加字体可用包括两个部分：使其对LaTeX解释器可用，以及使其对渲染函数可用。第一部分可以通过操纵tex.m来处理，从而使其通过独立的常规LaTeX安装程序生成dvi，并以通常的方式安装字体（例如字体包）到此LaTeX中。请参见undocumentedmatlab。

因此，问题的第二部分是至关重要的：如何将其他字体插入sys/fonts/ttf和sys/fonts/type1，使它们可被Matlab的dvi渲染器组件使用。

具体案例

我尝试为特殊情况具体解决第二个问题：通过tex/tfm/cmss10.tfm，计算机现代无衬线字体包含在Matlab-LaTeX安装程序中，但对应的ttf和pfb文件丢失于sys/fonts中，因此未能呈现。

Matlab的ttf文件集似乎没有任何清单。因此，我将cmss10.ttf文件从matplotlib的安装程序复制到sys/fonts/ttf/cm/mwa_cmss10.ttf，遵循其他文件的命名约定。根据报道，这个过程在Max OS X上的Matlab 2011b上在Alec's Web Log上运行正常，但在我的系统上没有效果，无论是屏幕显示还是eps导出。

Matlab的type1字体集具有复杂的清单，分布在文件fonts.dir，fonts.scale，encodings.dir和一个包含enc文件的文件夹encodings中。再次找到了cmss10.pfb，这次来自TeXlive安装，并将其重命名并复制，然后根据其他列出的字体的示例，在库存文件中进行了条目。同样，这个过程根本没有效果。

是否有人知道更多关于Matlab如何使用ttf和pfb文件，并可以给我一些提示，以使cmss10文件可用于Matlab渲染？或者是否有人建议如何调试此问题，并了解Matlab的LaTeX支持的

- A. Donda

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关于 OS X 博客，Matlab Solution 1-1432GA 可能是相关的。 - StrongBad

Answer 1

我投入了数小时的研究来解决我的问题，得出了一些有趣的新见解，但没有真正的解决方案。不过，我在这里发布我的结果，以便其他可能进行研究的人可以从此开始。我将其作为一个“答案”发布，而不是使我的问题变得更长。

Matlab旧版（R2010a）和当前版（R2013a）tex和fonts基础设施的比较

对于标准字体Computer Modern Roman，旧的基础设施包含：

sys/tex/tfm/cmr10.tfm
sys/fonts/ttf/cm/cmr10.ttf
sys/fonts/type1/cm/cmr10.pfb
sys/fonts/type1/cm/cmr10.pfm

和当前

sys/tex/tfm/cmr10.tfm
sys/fonts/ttf/cm/mwa_cmr10.ttf
sys/fonts/ttf/cm/mwb_cmr10.ttf
sys/fonts/type1/cm/mwa_cmr10.pfb
sys/fonts/type1/cm/mwb_cmr10.pfb

TeX字体度量文件是相同的。TrueType和Type1文件似乎包含相同的字形数据，但已分成包含拉丁字符（mwa）和希腊字符（mwb）的文件。pfm文件已经消失了。旧的Type1文件具有AMS 1997版权声明，新的文件则由MW 2011版权声明。

这表明为了使旧Matlab中的Computer Modern Sans在当前Matlab中工作，只需复制cmss10.ttf和cmss10.pfb到mwa_cmss10.ttf和mwa_cmss10.pfb，因为tfm文件仍然存在（参见问题）。

R2013a使用哪些文件？

sys / fonts / type1中的附加dir和enc文件似乎未被使用，因为删除它们后屏幕呈现和eps生成功能完全正常。

我怀疑ttf文件用于屏幕渲染，而pfb文件用于生成eps文件。前者似乎并非如此，因为删除所有ttf文件后，屏幕渲染和eps生成仍然正常运行。然而，如果文件夹sys/fonts/ttf/cm不存在，Matlab会发出警告！这表明a)不必费心修改dir和enc文件，b)不必复制ttf文件。

插入新的pfb文件就足够了吗？将旧版本Matlab中的cmss10.pfb复制到sys/fonts/type1/cm/mwa_cmss10.pfb后，在方程中使用Computer Modern Sans仍然会导致Matlab警告"cmss10不受支持"，屏幕渲染也不正确。此外，生成的eps文件无法正确呈现。

然而，生成的eps文件包含了文件的内容，它不能正常工作的原因是包含的pfb文件定义了一个名为“CMSS10”的字体，而eps引用了一个名为“mwa_cmss10”的字体。可以编辑< mwa_cmss10.pfb >文件并将其<\ FontName>更改为"mwa_cmss10"，而不是@Daniel E. Shub的解决方案来更改eps中的引用。可以使用应用于pfb的简单文本编辑器完成此操作。然而，更好的方法是使用t1disasm将pfb文件分解为PostScript，更改PostScript，然后使用t1asm重新组合。这些工具包含在CTAN上的t1utils软件包中。

但是生成的eps仍然无法正常工作：字符位置不正确，特别是对于较大的字体大小。

这表明仅有pfb文件的存在并不能为Matlab提供正确的字体度量，而由Matlab的LaTeX生成的dvi文件并没有明确地定位字符，而是依赖于渲染器具有这些度量。

请参见tex.se，其中提供了有关第二点解决方法的问题。

“黑客”现有字体是否可行？

Daniel E. Shub在他的答案中建议不要添加字体，而是覆盖Matlab安装中已有的字体。这样做存在两个问题：

- Matlab仍然无法使用正确的字体度量。因此，如果原始字体和新字体的度量相似，则覆盖字体只能近似地工作。

例如：

- 屏幕渲染仅在某些情况下有效。对于我来说，使用修补的cmss10覆盖mwa_cmr10并使用\rm确实导致计算机现代无衬线字体在屏幕上和eps文件中呈现，尽管位置略有偏差。但是，覆盖mwa_cmtt10并使用\tt并没有导致计算机现代无衬线字体在屏幕上呈现；相反，计算机现代打字机字体被呈现。

这意味着a) Matlab的渲染器还有另一个独立的字体度量源。据我所知，它们并不来自sys/tex或sys/fonts文件中的任何一个文件。b) 字体轮廓只在某些情况下从sys/fonts/type1/cm中的pfb文件中读取。

结论

因此，最近Matlab的dvi渲染器的内部工作仍然是神秘的。缺失信息可能隐藏在toolbox/matlab/graphics/hardcopy.p和/或java/jar/hg.jar中的com/mathworks/hg/uij/TextRasterizer.class中。

我暂时停止调查（并去看一下psfrag ;)。

- A. Donda

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我非常确定dvi文件的度量标准不正确，因为您没有更改tfm文件。您尝试过将cmms10.tfm重命名为cmr10.tfm吗？我猜测这个问题与从cmr10.tfm更改名称为mwa_cmr10.pfb有关。 - StrongBad

你说得对，“黑客”解决方案正常工作需要修改cmr10.tfm文件。但我已经做到了（包括在tfm文件中修补字体名称），但是度量仍然出错。我仍然相信Matlab渲染器使用的还有另一个独立的字体度量来源。 - A. Donda

Answer 2

我在Undocumented Matlab 的评论区中提到了您所参考的问题。很明显，我严重低估了使用字体让Matlab DVI浏览器正常工作的难度。我提供了一个不能工作的解决方案，希望有人能了解它所生成的警告。我还有一个能够工作但不太优秀的解决方案。我使用的是Linux上的Matlab R2013a和TexLive 2013，我不确定在Mac或Windows上会发生什么。

不能工作的解决方案

我的第一个尝试是重载Matlab tex.m函数，这样我就可以轻松地在LaTeX中处理并且只需要担心dvi文件。

function [dviout,errout,auxout] = tex(varargin)
    fid = fopen('matlab.dvi');
    dviout = fread(fid, 'uint8');
    dviout = uint8(dviout);
    fclose(fid);
    errout = [];
    auxout = [];
end

我接着通过处理创建了matlab.dvi

\documentclass{article}
\setlength\topmargin{-0.5in}
\setlength\oddsidemargin{0in}
\DeclareFontFamily{T1}{myfont}{}
\DeclareFontShape{T1}{myfont}{m}{n}{<-> [1.2] AuriocusKalligraphicus}{}
\begin{document}%
\setbox0=\hbox{\usefont{T1}{myfont}{m}{n}Some text with a distinct font $\alpha$}%
\copy0\special{bounds: \the\wd0 \the\ht0 \the\dp0}%
\end{document}%

我将TexLive字体复制到Matlab中。

# cp $TEXLIVEROOT/texmf-dist/fonts/type1/public/aurical/AuriocusKalligraphicus.pfb $MATLABROOT/sys/fonts/AuriocusKalligraphicus.pfb

我从中得到了“预期”的警告

>> text(0.0, 0.5, 'DOES NOT MATTER', 'Interpreter', 'LaTeX', 'FontSize', 20)
Warning: Font AuriocusKalligraphicus10 is not supported. 
Warning: Font AuriocusKalligraphicus10 is not supported. 

如果我尝试通过alt+falt+r将图像（缺少字体）导出为pdf文件，则会出现一堆警告，包括可能有用的警告：

警告：缺失 /usr/local/matlab/R2013a/sys/fonts/type1/cm/mwa_auriocuskalligraphicus10.pfb

有效的解决方法

由于不知道如何调用pfb文件，我决定覆盖一个已经可用的（cmr10）。

在CLI中：

# cp $MATLABROOT/sys/fonts/mwa_cmr10.pfb $MATLABROOT/sys/fonts/mwa_cmr10.pfb.bak
# cp $TEXLIVEROOT/texmf-dist/fonts/type1/public/aurical/AuriocusKalligraphicus.pfb $MATLABROOT/sys/fonts/mwa_cmr10.pfb

并在Matlab提示符处

>> text(0.0, 0.5, 'Some text with a distinct font $\alpha$', 'Interpreter', 'LaTeX', 'FontSize', 20)

给我

.

为了将该图导出为带有字体的eps文件，您需要在eps文件中将所有/mwa_cmr10的实例替换为/AuriocusKalligraphicus。这可能是因为此解决方案是一种hack方法。理想情况下，不仅应该替换pfb文件，还应该替换fd和tfm文件。可能有足够的pfb字体可用于创建大多数图形。

- StrongBad

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嗨，Daniel，有意思的材料。我从来没有遇到过关于缺少pfb文件的警告。你有试过把字体放在文件夹cm中的mwa_auriocuskalligraphicus10.pfb文件中吗？ - A. Donda

@A.Donda 是的，这样可以消除警告，但这还不够。我认为你不能只是重命名字体文件。 - StrongBad

丹尼尔，我找到了一些更多的东西，但是它没有导致解决方案。请看我的“答案”。 - A. Donda

Answer 3

这是一个非常简单的解决方案，但您可以使用文本编辑器编辑生成的 .eps 文件并获取所需的字体。例如，您可以将以下内容替换为：

%%IncludeResource: font mwa_cmr10 /mwa_cmr10 /WindowsLatin1Encoding 120 FMSR

替换为以下内容：

%%IncludeResource: font Helvetica /Helvetica /WindowsLatin1Encoding 120 FMSR

您甚至可以编写一个简单的脚本，打开生成的 .eps 文件并将任何字体替换为您想要的字体。希望这能帮到您！

- mugurg

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谢谢，但这假设字体度量匹配于Matlab使用的字体和替换它的字体之间，是吗？否则结果可能会像我回答中的图像一样。 - A. Donda

如果您需要像字母上的点这样的特殊字符，那么将字体更改为像Helvetica这样的其他字体将无法得到您想要的结果。但是，在您的E = mc ^ 2示例中，您可以将所有字符更改为Helvetica。在我的情况下，我正在尝试撰写一篇将提交给Elsevier期刊的论文。在他们的网站上，他们说字体类型应该限制在他们的五种字体列表（包括Helvetica）尽可能使用。对于特殊字符，简单地不可能实现，我会保留它们。对于其余部分，我应用了我提到的技巧。 - mugurg