电子书阅读器装置与技术分析

中心议题：
    * 介绍了电子书阅读器研发的背景 
    * 阐述了项目研究成果的创新之处
解决方案：
    * 电子纸显示屏幕 
    * 支撑电子书内容阅读所需的硬件系统和软件平台
 

1研发背景

近10年来，在来势凶猛的数字化、网络化浪潮推动下，一个接一个以视觉、听觉内容为消费对象的传统产业和相关产品遭到了摧毁和颠覆。以胶卷为代表的银盐工业技术为新型数码照相技术所取代；传统的音乐唱片业被小小的MP3所淹没；与此同时，以纸介质为媒质的传统出版业也开始了向数字出版和屏幕阅读的过渡。在2000年9月举行的国际电子书大会上，被国际上称为电子书教父的微软公司技术发展部副总裁狄克·布拉思在接受采访时就预测，具有阅读不耗电特征的电子书可能会在转年的市场上出现。在这篇报道发表的2天之后，我们就发布了自主研制的世界上第一台具有阅读不耗电特征的类纸电子书阅读器产品。然而人类阅读纸质书已有1 000多年的历史，纸作为文字的承载者，它解决了人类阅读活动最后35 cm（人眼到纸的距离）的问题。随着科学技术的发展，创作、编辑、印刷、出版等工作都已经电子化了，但在最后阅读时，又回到了纸上。这个现象是电子阅读装置、数字出版业界的工作者多少年来所探索的问题。因此，设计出具有类纸阅读体验的电子书阅读装置并形成新型数字出版产业链，成为国际上业界追求的目标。

数字出版和电子阅读产业的核心产品之一—电子书阅读器产品与其他数码类产品一样，都具有便携、易复制、易传播、易存储等明显的技术优势，它对推动人类社会发展和科技进步的好处不言而喻。但相较于数码照相和MP3等产品，它所面对的竞争难度比前者要大得多业界给在此领域要想获得成功总结出3个基本要素：①适合阅读电子书内容的终端；②简单且便利的高速无线通信；③丰富且有吸引力的内容。最重要的是要将包括以上3要素的环境提供给用户。而在几年前，同时满足这3点几乎是不可能的。

针对阅读器产品的显示屏幕，它要求具有类似于纸张的阅读体验，而传统的液晶等显示屏幕，大都采用透射式加背光的技术，无论从刷新屏幕造成的闪烁和背光对人眼的刺激，以及由此形成的大量耗电，都不适合长时间的携带和阅读。这也是电子书阅读器与诸如手机、电脑等显示屏幕最重要的区别之一。与10年前初现的绿色基底的双稳态电子纸屏幕（胆甾相液晶）相比，电子纸（电子墨水、电子粉流体等）显示技术有了长足的发展，已日趋成熟。其反射型显示、高对比度、无闪烁、宽视角，更接近于白纸黑字的效果。其阅读时无功耗的特征，使得一次充电可阅读数千至上万页的内容，人们不必为旅行中的充电而担心。

2电子书阅读器终端产品涉及的相关技术

2.1电子纸显示屏幕

目前较为成熟的电子纸屏幕是基于电泳显示技术的微胶囊技术（E-Ink公司）和微杯技术（SiPix公司）的电子纸屏幕。

该技术于1969年被提出，它通过利用电泳现象来控制显示像素的开关实现显示。由于电泳显示利用反射光进行显示，具有掉电记忆功能，因此能耗很低。目前在电子书阅读器中使用的电子纸屏幕大小为5～11英寸，对比度近10:1，反射率约40%，分辨率超过160 DPI，灰级可达到16级。呈黑白显示的效果接近于白纸黑字。

2.2支撑电子书内容阅读所需的硬件系统和软件平台

为实现支持高分辨率电子纸屏幕显示、大容量闪存存储、多种通用格式文档解析处理、具有高速无线通信（3G、WiFi等）功能，产品的处理器主频至少要达到200～400 MHz以上，与之相配的主控系统和各种模块化外设，为实现显示、键盘、触屏、存储、音频、通讯等外设的驱动和低功耗电源控制，并且具有支持各种应用软件运行的支撑能力，产品的软件平台需要采用专用或通用的嵌入式操作系统，并具有支持各种外设的驱动软件。

2.3支撑电子书内容阅读所需的应用软件技术

有支持多种通用格式文档阅读的多格式解析技术；支持多种出版内容的屏幕版面处理技术；支持数字内容版权管理的数字版权管理技术（DRM）等。

3目前项目的进展情况

作为专业从事嵌入式系统应用的研发单位，本项目的研制最早起步于10年前，结合当时嵌入式处理器、电子纸屏幕技术和闪存技术的水平，结合数字版权处理、数字文档格式解析的需要，我们专门为手持电子书阅读器研发了专用的嵌入式操作系统Wolf OS，具有数字版权管理能力WOLF文档格式规范，发明了具有自主专利的“带SIM卡的电子书”产品。作为最早发布阅读不耗电电子书产品和规模化量产的企业，10年来，随着相关领域各项技术的不断发展，我们的电子书阅读器产品也在不断的进步和更新。

到目前为止，本项目的全系列产品覆盖5～9.7英寸；在国际上首次实现了以版权卡为核心的“动态数字版权管理（DDRM）”技术和带SIM卡的可信阅读装置，即可分离的版权卡中承载着不同的系统组件和安全策略集，运行中组件和策略可被动态的选择性加载。运用该技术自主开发的WOLF OS和改造的WOLF-Linux操作系统，系统且完整的解决了开源环境下的可信计算问题。在本项目中DDRM已经成为10种国际流行DRM体系的基础支撑技术。同时多重ID（identity）交叉交互认证技术确保了系统和装置的可信，从装置的生产和流通环节消除了盗版的可能，完成了设备制造产业与数字出版产业的对接。

本项目实现了自主知识产权的多格式解析引擎，并在国际上首次将多格式解析的概念应用于阅读装置之中。使得其应用装置可以承载22种语言、33种格式、300万种以上的数字出版物。在该技术搭建的开放体系下完成了内容制造产业与数字出版产业的对接。

本项目首次实现了利用切割匹配虚拟页面的多版面屏幕适配技术，使异构平台的数字内容得以在阅读装置中流畅显示，衔接了传统出版业向数字出版的过渡环节。

本项目研发的多稳态类纸屏幕显示与配合脉冲工作模式的低功耗屏幕印刷技术，主辅屏交互模式、双屏交互模式、正交检索定位等多项类纸电子阅读器上的交互式操作技术，成为类纸阅读装置产品行业设计的重要依据，为许多其他产品所引用。

4产业化前景

随着近年来与电子书阅读器相关的各种技术的发展和进步，本文前面提到的电子阅读产业成功的基本要素都已经具备，电子阅读产业进入了一个起飞的阶段。这个提法的一个重要标志是在2007年11月，美国最大的网上图书销售公司“亚马逊”异军突起，上市了一款取名为“Kindle”的电子书阅读器。

该产品最大的特点是可通过名为“Amazon Whispernet”的无线网络从“Kindle Store”下载书籍，可下载的书籍超过9万册，囊括了“纽约时报畅销书（New York Times Best Sellers）”112部上榜作品中的101部。几乎所有作品的第一章均可免费下载。Kindle使用了Sprint's 3G EVDO高速无线通信网络，可覆盖整个美国，1册书的下载时间不到1分钟。而1.99～9.99美元下载购买一本新书的定价，要比亚马逊上订购纸张书籍平均便宜1/3。该产品上市第一年就实现了50万台的销售业绩。有数据显示，2009年全球电子书阅读器产品的销量由2008年的70万台迅速增长至300万台。而美国调查公司In-Stat最近公开的调查报告显示，2013年全球电子书终端供货量将达到2 860万台。

亚马逊的成功，极大地触动了整个行业的神经，大家都在研究亚马逊成功的原因，并且带动了一大批有实力的制造业、出版业巨头纷纷加入，为行业的发展和产业链的形成提供了更大的前景。

借着国际上越来越热的发展势头和我们在该领域10年之久的技术积淀和领先优势，津科公司在本项目上的经济效益也得到了快速的发展，近3年来我们的产品销售额实现了平均100%的增长速度，目前产品已出口到世界上50多个国家和地区，成为电子书阅读器行业中最知名的OEM/ODM提供商之一。随着本项目的最新产品——支持3G、WiFi无线通信、支持全屏多点触摸输入等系列产品的陆续推出，将会使我们电子书阅读器产品达到一个新的高度，创造出更大的经济效益和社会效益。