pdfTeXじゃないけどGhostscriptさえあれば画像は埋め込めるよねっ
2015/1/24 16:48 GhostscriptをGhostScriptと記述していました．お詫び申し上げます．
はじめに
こんなことがTeXユーザの集いであった．そのなかで，TeXの限界というタイトルでいくつかのトピックが示された．私の知る限り，TeXはチューリング完全なのだから，原理的に計算可能ならどうにかなるだろうと思った．実際，「え，list環境再実装すれb……」などの容易に実現できそうな項目もある．ただ，一つのトピックに目を奪われた．
画像のBase64埋め込みの非対応
確かに，TeXでバイナリを扱うのは面白そうな課題である．
やってみた．
技術概要
某奥底にあるように，LuaTeXのような特殊な場合を除き，TeXエンジンでバイナリファイルを書くことは困難である．よって，TeXでバイナリで与えられる画像データを直接扱うのは不可能である．すなわち，テキストで書き出して，そのバイナリへの解釈をTeXの外部に任せることになる．さて，どうしようかと悩んだところで，ふと思いついた．EPSに出力して\includegraphicsで読めばいいじゃないか，と．EPSはテキスト形式なのでTeXから出力できる．また，ラスタ画像を埋め込むための命令もある．
作成した機能は，LaTeXのパッケージとして動作するようにした．そのパッケージ，binaryimage.styはここに置いておいた．このパッケージは，次のようにして利用する．
\documentclass{article} \usepackage[dvipdfmx]{graphicx} \usepackage{binaryimage} \begin{document} ... \includebinary[size=wxh,option={width=6cm, clip}]<<バイナリの16進数表現>>\endbinary ... \end{document}
画像を入れるために，includebinaryという命令を用意している．この命令は，オプションにsize（必須）とoptionをとる．sizeはwxhの形で幅と高さのピクセル数を与える．例えば，幅400px，高さ300pxの画像ならばsize=400x300とする．optionはこの命令によって自動的に挿入される\includegraphicsへ与えるオプションである*2．オプションの後には画像のバイナリを16進数表現したものを入れる．このバイナリは，JPEGなどの画像形式をそのまま入れるのではなく，「左上から右へ，右端まで行ったら次の行の左端へ」という順で対応するピクセルのRGBをそれぞれ1Byteで表現したものである．こんなPythonコードで変換できる*3．
# -*- coding:utf-8-unix -*- from PIL import Image import sys def main(): img = Image.open(sys.argv[1]) for j in range(img.size[1]): for i in range(img.size[0]): print("{:02X}{:02X}{:02X}".format(*img.getpixel((i,j))), end="") print() if __name__ == "__main__": main()
実行すると，なぜか
%!PS-Adobe-3.0 EPSF-3.0 %%BoundingBox: 0 0 w h /DeviceRGB setcolorspace 1 1 scale << /ImageType 1 /Width w /Height h /BitsPerComponent 8 /Decode [0 1 0 1 0 1] /ImageMatrix [w 0 0 h neg 0 h] /DataSource currentfile /ASCIIHexDecode filter >> image バイナリの16進数表現
ここで，w，h，および「バイナリの16進数表現」には\includebinaryで指定した値が入る．
実装小話（急カーブ注意×1）
ここで，binaryimage.styを実装するにあたり利用したテクニックを紹介する．
%の出力
TeXにおいて，%はコメントの開始文字なので，単純に出力できない．さらに，今回の場合は，\%も利用することはできない．\write（ファイル出力）のタイミングで\%が処理できないからである．そこで，binaryimage.styでは\lccodeを使ってコメント開始の役割を持たない%を作り出すことにした．
次のコードを見てみよう．
\lccode`+=`\%% \lowercase{\def~{+}}%
\lccodeはある文字に対して，その小文字の文字コードを指定するプリミティブである．上記のコードの1行目では，「+」の小文字に「%」を指定している．そして，\lowercaseを用いて「\def~{+}」の部分を小文字化する．これにより「\def~{%}」となるのだが，このときのカテゴリーコード（文字の役割）は変換前のものが使用されるため，「%」はカテゴリーコード12，すなわち一般の文字として扱われる．後は，%を出力したいところに~を書けば，~が展開されて%が出力される．
長いバイナリ入力への対応
\binaryimageでは，その用途の関係上，長大な入力を必要とする．しかし，TeXのマクロの引数として与えられる文字列はそんなに大きくない．そこで，今回は\edefを使って長大な入力を受け付けるようにした．
\binaryimageは，最初，オプション部分しか読まないようになっている．そして，\binaryimageを展開すると，末尾は次のようになる．
\edef\@bin@data{\ifnum`}=0\fi image^^J^^J
\@bin@dataの定義になっているように見えるが，閉じ波括弧が「\ifnum`}=0\fi」となっている．この部分が展開され，空になるので，上記のコードは
\edef\@bin@data{image^^J^^J
という閉じ波括弧がない未完成の\edefになる．いわゆる\ifnumトリックである．ここから，<<バイナリの16進数表現>>が読み込みおよび展開されていき，\endbinaryに達する．\endbinaryを展開すると，その先頭は次のようになっている．
\ifnum`{=0\fi}% end of \edef
これは，先の\ifnumトリックの対をなすコードで，閉じ波括弧単体となる．結果，\@bin@dataの定義が完成する．
この後，\endbinaryによってepsファイルの出力と\includegraphicsが行われ，画像が読み込まれる．
副次効果
binaryimage.styを通じて，Ghostscriptの闇などに触れてしまった．ここでは，その一部を紹介しよう．
関連研究
ZRさんによって，このような記事がすでに発表されている．これはpdfTeXの機能を用いて，直接pdfファイル中に画像を埋め込む手法になっている．Ghostscriptに悩まされない分，綺麗な手法といえるが，pdfTeX依存になるため，TeXエンジンを複数使い分ける場合などに支障が出る．
