建立電子墨水顯示技術軟體生態圈的必要性
電子墨水顯示技術的發展
電子墨水(electrophoretic ink, E ink)顯示技術的發展迄今已經有近25年的歷史了。此技術一開始由美國物理學家Joseph Jacobson及其率領的團隊於1996年在MIT多媒體實驗室發明，後來由其學生於1997年成立E ink公司。公司剛開始的時候與Philips公司合夥，但此技術一開始並未能有太多應用，於是自2005年起Philips 公司便將旗下電子紙事業以及整個E ink相關專利出售給台灣的元太科技[註1]，由元太繼續發展精進電子墨水技術。我在2007年參觀台北國際創新發明展時第一次接觸此技術，對其節能且看起來像印刷品的感覺印象很深刻，也覺得此技術很有潛力，只不過當時的應用只適合做為閱讀器(那年亞馬遜也剛好發布了第一台Kindle)。後來此技術在翻頁速度以及在解析度、對比度上都有所改進，韌體與軟體演算法在進步，製程良率也在進步，因此在2017年開始有大尺寸搭載手寫筆的筆記本閱讀器產品。
另一方面，彩色電子墨水顯示技術也歷經了十幾年的摸索，一開始被運用在電子貨架標籤(Electronic Shelf Label, ESL)，而2020年則被元太稱為彩色電子紙元年，開始有利用濾光片技術(E Ink Kaleido)的彩色電子紙閱讀器問世。另外，利用帶色墨水微粒的彩色顯示技術(Advanced Color ePaper, ACeP)翻頁速度在近年也有大幅度的躍進，雖然還無法滿足大部分的應用需求，但相信未來遲早能夠克服技術瓶頸（聽說最近送樣的第二代ACeP技術將在今年中被用在閱讀器，可能已經克服了技術瓶頸？！） 。
2022/05/23更新：元太在上個月的Touch Taiwan展已經發表了最新一代的ACeP技術Gallery 3，刷新速度已經大幅提升，標準刷新模式進步到750 ms ~ 1000 ms, 快速刷新在500 ms，而最佳色彩的刷新在1500 ms。雖然在一年半後的今日尚未有使用ACeP技術的閱讀器產品問市，不過以Gallery 3的色彩與刷新速度來說，已經符合應用需求，相信再一、兩年內應該會有閱讀器產品上市。有興趣看最新一代ACeP技術Gallery 3的色彩效果的人，可參考此處：《Eink Gallery 3的色彩表現》
25年的發展看似很漫長，但一項技術從概念提出到實驗室中做出原型，再來到真正商用甚至到普及大眾，會需要至少20-30年的時間。就拿半導體電腦來說，從電晶體問世(1948)，到電腦開始商用(1973)，到個人電腦開始普及大眾(1980)，就經歷了32年。其他技術如觸控螢幕與臉部辨識也是如此。而電子墨水技術現在所處的階段，若以技術採用生命週期(Technology Adoption Life Cycle)來看，已經進入了早期採用者(Early Adoptors)，彩色的產品陸續推出後，將有機會進入被早期大眾(Early Majority)接納的階段，不過也必須要能夠跨過所謂的死亡之井(Chasm)，才有機會普及大眾，成為人類社會未來的紙張形式。
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| 電子墨水顯示技術目前處在早期採用者階段，在被大眾接受前，必須跨越所謂的死亡之井 |
時機逐漸成熟
以目前的發展來看，要跨越死亡之井並不困難，因為電子墨水技術倒享有一些天時地利人和，一來電子書的商業模式漸漸成熟，越來越多作者與出版社願意出版電子書，電子書佔比逐年提升外，閱讀電子書的人口也逐年提高。二來網際網路普及，雲端運用成熟，許多資料與文獻都大量走數位化，政府機關、教育機構、公司法人、醫療院所等近年都大量數位化資料，而文字、圖片資料最適合的呈現方式仍然是紙張形式，而非螢幕（原因可參考《電子墨水顯示器的好處》、《背光源手機、平板傷眼的原因》）。三來眼疾人口也有逐年增加的趨勢，遲早會迫使大眾關注眼睛保健問題，重視發光螢幕對眼睛所帶來的危害。
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| 電子書閱讀人口有逐年增加的趨勢（台灣部分可參考延伸閱讀2） |
雖然有以上幾點有利的大環境因素，電子墨水顯示技術要真正被大眾接受，仍然需要注意使用者體驗部分，無論是在硬體上或是軟體上，而硬體生態圈因為電子墨水顯示技術日漸成熟，近年已經漸漸成形，開始有許多廠商踏入並開發各式各樣的裝置，例如電子墨水手機、平板，讓許多衍生的軟體應用也變得可能，接下來最重要的事，便是電子墨水顯示軟體生態圈的建立。有人看到此也許會疑惑：目前不就已經有軟體生態圈了？不過目前的軟體生態圈，是「發光螢幕」的軟體生態圈，並非「電子墨水顯示器」的軟體生態圈，我在《電子墨水顯示器的好處》中已強調過電子墨水顯示器應被歸類為紙張，而非螢幕，因此兩者的軟體生態圈並非完全相容。以下就讓我來分析為何有需要建立專為電子墨水顯示器設計的軟體生態圈。
電子墨水顯示技術軟體生態圈的重要性
軟體生態圈的完善與否往往關係到了硬體的生死成敗。就拿行動裝置來說，2007年蘋果執行長賈伯斯發表第一代iPhone時，其實並不是只有發表iPhone而已，雖然iPhone的硬體配備對世人來說是一大亮點，因為有別於傳統的按鍵式手機，但是如果當年就只有單純的硬體部分，iPhone可能無法熱賣並迅速打敗傳統手機變為主流。賈伯斯真正厲害的地方，在於他知道軟體生態圈的重要性，他知道真正致勝的關鍵在於軟體而非硬體，因此當年他除了發表iPhone外，連帶發布了第一代iOS (當時叫iPhone OS)，即針對智慧型手機與行動裝置特別設計的作業系統。除此之外，還有App store、iTunes以及為開發人員設計的軟體開發套件(System Development Kit, SDK)，一口氣將軟體生態圈給打造完成。後面這幾項極為關鍵，有一個優良的專為觸控螢幕設計的作業系統，才有辦法真正發揮出硬體的最大效能；而App store 跟iTunes的商場則提供了全新的商業模式，讓優秀的開發者與創作者能提供一流的軟體與作品並藉此謀利；而iPhone擁有者則可以透過商城下載優質的專為iPhone設計的軟體，讓iPhone發揮出最大的潛在應用，並為iPhone持有者帶來傳統手機所無法提供的便利生活。也就是因為如此完善的軟體生態圈，讓iPhone輕易的跨越了死亡之井，即便其售價昂貴，還是成為市場的主流智慧型手機，並建立了行動裝置的典範。
電子墨水顯式技術軟體現狀
目前搭載電子墨水顯示器的產品主要有幾種：閱讀器、筆記本閱讀器、手機、平板、雙螢幕手機與雙螢幕筆電[註二]。以下將分述介紹各種類型產品的軟體現狀：
閱讀器
筆記本閱讀器
手機、平板、雙螢幕手機
雙螢幕筆電
電子墨水顯示器
閱讀器產品大部分由電子書平台商主導開發，因此系統內建的電子書閱讀軟體也是由平台商主導開發。雖然各個平台商都有開發Android 跟iOS版的閱讀軟體，但是安裝在閱讀器裡面的閱讀軟體是特別為電子墨水顯示器設計的，因此使用者介面與體驗一般都非常良好。而閱讀器裡面的檔案管理與傳輸軟體（用來管理自己上傳的其他文件）一般都設計的不理想，可能是平台商把重心都放在閱讀體驗，而忽略了這一塊。另外閱讀器的作業系統一般都採封閉式作業系統，因此具有排他性，讓消費者必須要從不同平台出的閱讀器做選擇。
筆記本閱讀器產品一般是由硬體開發商開發，特色就是附有手寫筆，而作業系統方面大部分也是採封閉式系統，但內建筆記本軟體、繪圖軟體、閱讀器軟體以及檔案管理與傳輸軟體。基本上硬體開發商就是直接針對電子墨水顯示器來設計軟體，所以內建的軟體使用體驗上一般都很好，檔案管理也做的比較好（例如Sony Dpt-Rp1的檔案同步軟體）。但是硬體開發商開發的軟體功能強不強大，其實很依賴自家的軟體開發團隊，如果軟體開發不強，軟體功能就很陽春，硬體銷售就不會太理想（不像書商平台還有書城可以當靠山）。
這類型的產品在近年有增加的趨勢，主因是電子墨水屏幕刷新速度的改進，以及軟體上可調整屏幕刷新率，讓原本需要快速刷新率的軟體應用變得可行。也就是說，本來只適合發光螢幕行動裝置的App，變成可以在電子墨水屏幕上呈現，使用起來也不至於太閃爍或卡頓，因此這類型的產品多半採用開放式行動作業系統（Android為主），讓使用者可以透過該作業系統的App商城下載軟體安裝。但問題在於商城中這些App本身就不是針對電子墨水產品設計的，雖然可以使用沒錯，但使用者介面與體驗卻不是很理想。
此類的作業系統基本上就是採用桌上型電腦的作業系統，發光螢幕仍然是主要螢幕，電子墨水屏幕只是輔助用。因此軟體的使用者介面與使用者體驗還是以桌電應用為設計依據，並未特別針對電子墨水屏幕做優化。
以下類別為2022/05/23更新：
顯示器產品其實就是外接螢幕的概念，近年有大上的25.3吋Paperlike 253，以及文石的13.3吋Boox Mira與25.3吋Boox Mira Pro等，此類型產品就看屏幕是外接什麼樣的主機，如果是桌電那就是Windows or Mac的作業系統為主，如果是接平板那就是行動裝置作業系統，此類顯示器產品因為刷新速度夠快速、CPU夠快速且沒有電源續航力的問題，雖然所使用的軟體並非針對電子墨水屏幕特性所設計，但因為流暢度夠使用者體驗都不至於太差。但軟體如果能夠針對電子墨水屏幕的特性做設計，會更加分更完美。
以上所述產品的順序，基本上也是按照技術演進的順序排列。而電子墨水裝置的發展趨勢，應該會從封閉式作業系統，慢慢變成開放式系統，因為封閉式系統等於強迫讀者選邊站，對讀者而言非常不便，而且無法擴充額外功能。但是從以上可知，如果電子墨水裝置是使用開放式作業系統，除了機器本身內建的軟體外，App商城中的其他軟體都未針對電子墨水屏幕做使用者介面與體驗設計，因此使用者只能夠碰運氣，看看哪個常用的手機或平板軟體其介面剛好適合用電子墨水閱讀器呈現。但不幸的是大部分的App使用體驗都不會太好，因為開發者本來就不是針對電子墨水產品做軟體開發的。因此未來電子墨水硬體開發商將會面臨一個嚴重的問題：沒有一個堅強的軟體生態圈來做為硬體銷售的後盾。為螢光幕行動裝置所設計的App其使用者介面與體驗並不適合電子墨水顯示器，錯誤的使用者介面，會破壞使用者體驗，可能讓初接觸電子墨水顯示器的早期大眾有不好的第一印象，甚至錯誤認為電子紙裝置不如手機、平板實用。
使用者介面會影響購買意願
為什麼軟體的介面設計如此重要？就舉個人電腦的例子來說，當初個人電腦開始商用時作業系統都是命令列式介面(Command-Line Interface, CLI)，也就是必須靠鍵盤輸入指令才會執行動作，而螢幕的呈現方式就是一行一行的文字與命令。此類作業系統最為人熟知的便是DOS(Disk Operating System)，但因為命令式介面必須要熟記指令，增加大眾學習與操作的難度，因此個人電腦剛開始推出時主要都是公司與機構在使用，難以普及大眾。1983年蘋果公司推出了第一台使用圖形化使用者介面(Graphical User Interface, GUI)的個人電腦後，微軟公司又陸續推出了Windows 作業系統，因為圖形介面讓人一看就懂，搭配滑鼠點選圖示就可以執行動作，降低了大眾學習的門檻，也改善了使用者體驗，個人電腦才真正開始普及大眾。
軟體的功能與介面設計也會影響消費者購買硬體時的選擇。例如讀墨(Readmoo)的閱讀器，因為軟體介面有設計可以直式由右至左的呈現中文字（中國人比較習慣的排版），有人就因為此特點而購買Mooink閱讀器而不買其他家的；例如Kindle有反白文字後會直接出現字典說明的功能，甚至可以加入單字卡，而且其介面的呈現又非常的合宜，因此想學習語言的人就可能針對此特點而購買。
針對電子墨水顯示器所設計的軟體應具有的特點
其實要開發專為電子墨水顯示器所設計的軟體只需要掌握一個原則：盡可能減少畫面更動。因此在設計時應該要掌握幾點：
- 以翻頁代替滑動[註三]
- 隱藏式工具列
- 減少無謂的動畫
- 畫面應分區塊設計（分成固定不變的區塊、更新頻率少的區塊、更新頻率高的區塊）
- 任何文字欄位皆支援即時手寫及即時語音輸入（不需跳出虛擬鍵盤畫面）
- 影片與動畫不再是以影格呈現，而是點陣式呈現，並事先透過演算法降低畫面更動率
- 多螢幕畫面設計（未來電子墨水裝置會像書本，不只一個屏幕）
有人會說現在的技術已經可以調整畫面刷新速率，只要將刷新速率調快一樣可以看滑動的頁面，而且可以看動畫跟影片，但問題是，電子墨水本來的優勢就是當墨水分子不動時是不需要耗電的，如果畫面一直滑動或是看動畫或影片，墨水分子就必須一直重新排列，一樣很耗電（雖然還是不如發光螢幕耗電）。另外就是刷新速率快時會有的殘影問題，分子排列的速度是無法跟光速比擬的。因此，介面最佳化的用意就是即便可以這樣設計，我們還是要選擇最適合的方式去設計，才有辦法讓使用者有最好的體驗。
例如現在網頁的設計有所謂的響應式網頁設計(Responsive Web Design, RWD)，可以針對不同尺寸的行動裝置自動調整網頁內容呈現方式，而不會讓內容呈現亂糟糟的；電子紙應該也要有專屬的網頁瀏覽器，讓網站的內容自動變成固定版面格式，而文字內容的溢出則自動編頁並以翻頁方式呈現。另外就像現在的瀏覽器有純文字閱讀模式，如果套用到電子紙上這個閱讀模式就必須從滑動式的改為翻頁式，並且可以將畫面馬上轉變為PDF文件，使用者可直接在其上加註記[註四]。但要實現以上的要求並非容易的事，很有可能是要開發新的演算法，透過人工智慧跟深度學習去判斷該如何切割與排列內容來呈現最佳的固定版面。
2022/05/23更新：目前已經有社團網友Daniel Kao開發了一款專門為電子墨水屏幕設計的網頁瀏覽器EinkBro，把本來需要滑動瀏覽的網頁變成可類似翻頁的移動，讓瀏覽網頁的體驗更加的舒適與順暢。因此推薦想使用電子墨水裝置來上網的人，可以下載這款瀏覽器來使用。Google Play 載點：EinkBro。另外許多廠牌的閱讀器已經有設置動畫過濾機制，可以在畫質高的刷新模式下過濾掉無謂的動畫而減少畫面的閃爍與殘影，文石的使用者若不清楚如何過濾動畫，可以參考此兩篇文章:《文石應用優化刷新模式設定技巧》、《文石閱讀器上的Kindle App刷新與顯示設定指南》。
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| 光桌的形式很適合電子紙查找頁面 |
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| 任何的隱藏式選單（下拉式選單、懸浮球、隱藏式工具列dock等）都很適合電子紙，因為紙張的特性就是主要內容應該要整頁完整的呈現，工具列需要時再出現。因此圖中的標題與工具列應該要隱藏並懸浮。另外可以看到圖片被邊界切掉，是滑動式呈現的缺點。 |
從根本的改善
最理想的做法就是從根本的改善，直接開發一個專為電子紙使用的作業系統。而該作業系統本身就提供軟體開發套件，有各式各樣的應用程式介面(Application Programming Inerface, API)讓開發人員直接可以使用，而不需要一直反覆開發演算法。作業系統的好處是可以讓硬體開發商就專注在做硬體，而軟體部分就由專業的軟體公司或開發者提供到商城(如EinkBro)，使用者可以依使用需求購買。在專業分工的情況下，讓使用者可以享受到好的應用軟體，也讓軟體開發者有好的獲利管道，鼓勵優質的軟體與演算法的誕生，產生正向循環。平台書商也就不需要再費工夫打造自家的閱讀器[註五]，而是可以專注在此作業系統下，優化自家的閱讀器軟體。
若開發作業系統的方案不可行，另一種做法就是直接使用Android系統(如現在文石的作業系統Boox OS 3.2.2)，但在Google 商城的部分提供電子墨水裝置專區，讓電子墨水裝置使用者可以在該區找到適合自己裝置的軟體，而不需要在下載下來後才發現不相容或是體驗不好。透過這種方式，雖然一樣可以建構軟體生態圈的商業模式，但是對開發者而言就會比較麻煩，無法透過電子紙專用作業系統中的API，而是要在Android架構下自行開發演算法。
結論
今年開始電子紙的發展將進入關鍵時期，彩色裝置的上市將讓許多本來因為黑白裝置而採取觀望態度的消費者願意嘗試性購買，而軟體的使用者體驗與軟體生態圈將成為電子墨水技術能否跨越死亡之井的關鍵。一般消費者普遍認為電子墨水顯示技術只是發光螢幕的替代品，考慮消費時總將兩者拿來做比較，若軟體應用與軟體介面沒有什麼區隔，會有這樣的錯覺是非常合理的。一般消費者並不會把行動裝置跟筆電或桌上型電腦拿來做比較，因為兩者的輸入方式不同，作業系統與應用程式介面也不同。因此電子紙軟體生態圈的建立，是要明確告訴消費者，電子墨水裝置是「智慧型紙張」，而非「螢光幕」，真正做出市場區隔，並且兩者的市場並不相抵制。希望藉由本文，讓電子墨水顯示技術的軟硬體開發商，能夠合作做出軟體生態圈，而非單打獨鬥；也為新創公司提供一些想法，開發新演算法與殺手級應用，讓電子墨水顯示技術的發展更臻完備。
註解
註一、元太為臺灣的造紙集團永豐餘旗下子公司
註二、還有其他商用的裝置，本文因篇幅過長，故在此不贅述。
註三、所謂的滑動並不是指有滑動桿(scrollbar)，可以用滑動桿來提示使用者有內容溢出畫面，但是滑動時還是直接更新一整頁（滑動桿則是步進），而不會讓內容被邊界切到。
註四、讀墨的Mooink屬於筆記本閱讀器，但因為自家閱讀軟體是支援流動版面，無法直接用手寫筆註記，但可以用手寫筆註記的筆記模式以及PDF文件又是另個軟體，因此常有使用者搞不清楚狀況，造成不良的使用者體驗。如果能夠開發即時將流動版面變成固定版面的演算法，整合成同一套軟體，即可避免此問題。2022/05/23更新：讀墨自己的書城閱讀軟體，在去年十月左右陸續支持了流式(ePUB)與版式(PDF)的手寫能力
註五、亞馬遜當時必須開發自家的閱讀器是因為當時的環境很少人在做電子墨水的e-Reader（除了Sony 外），亞馬遜算是很有遠見的企業。但現在後進的平台商不建議自己做閱讀器，比較建議專注於軟體優化並提供給開放式系統下載使用。
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