電子紙就是慢? 電子紙的速度迷思

一般人講到電子紙裝置與發光螢幕平板的差異，最常談到的就是速度與顯示的差異。大部分人都認為電子紙裝置的速度比平板慢，因此不適合拿來做純閱讀以外的應用。這個觀念在以前是對的，但在現在卻是錯的。現在比較正確的說法是：如果你使用的電子紙裝置不支援高速屏幕刷新且作業系統落後好幾代（例如現在就是Android 9以前），那麼你的電子紙的確只適合用來純閱讀，但是如果你的裝置支援高速屏幕刷新以及作業系統是Android 10以後，那麼你的電子紙適合做閱讀以外的其他應用。

從以上的文字敘述可知，如果你今天還是抱持著電子紙裝置速度一定不如平板電腦，那其實是因為你對電子紙技術不了解而造成的偏見。我會分許多面向來討論為什麼許多人會有這樣的刻板印象與偏見，並談到如何改善開放式電子紙裝置的使用體驗，最後談到一些正確看待電子紙技術的觀念。

電子紙裝置就是慢

如果你是使用電子紙裝置的老玩家，例如2007年第一代Kindle上市以後到2018年之間有買過Kindle或他牌電子紙閱讀器的人，或是目前手上正在使用封閉式閱讀器如Mooink、Kobo、Kindle的人，那相信你們一定能感受到閱讀器翻頁時跟發光平板翻頁時的明顯差異：翻頁會閃爍。當人能夠感覺到畫面有明顯閃爍的情況正意味著翻頁速度遠少於每秒2幀（FPS, Frames per second )，也就是相當於翻頁需時0.5秒以上。因此這些人的感受是對的：電子紙裝置就是慢。尤其是當這些使用者在嘗試使用這些閱讀器瀏覽書城購書或是使用內建的網頁瀏覽器在查詢資料時，都會有非常恐怖的體驗：眼睛快被閃瞎了或是畫面卡頓到會發瘋。

以上閱讀器速度會慢的原因是因為它們的定位本來就是純閱讀，而為了要保持較高的文字顯示品質與減少畫面的殘影，才使用Eink屏幕最低的刷新模式，因為純閱讀這樣的翻頁速度是可以接受的。（Eink裝置畫質與刷新速度間的關係請見此文：電子紙該買彩色的還是黑白的?[解析度篇]）另外也因為純閱讀，搭載的CPU效能不需要太好，記憶體也不會太多，因為Eink屏幕本身很貴，這樣的硬體配置才可以壓低售價，提高市場接受度並提高產品競爭力。試想有誰要花超過一萬元買一台只能單純閱讀而且還只是黑白或淡彩的閱讀器？所以這些裝置就是慢但是慢的可以。

電子紙技術在進步

2018年之後許多中國廠商開始研究出一些軟體演算法，可以讓電子紙的畫面刷新速率大幅的提升，例如中國的文石、大上科技以及海信等，因此讓許多閱讀以外的應用變得可能。（詳情請看：不再只是閱讀器？開放式電子紙裝置能做的事）。目前海信手機透過演算法可達到的刷新速率是85 hz ，相當於12 ms，雖然還不如IPS液晶的5-8 ms響應時間，但在大部分的應用上其實已經很足夠，網頁滑動比較順暢外，也可以拿來看影片，我甚至還試過拿來玩即時戰略遊戲(至少可以打贏中階玩家...)。

雖然現在Eink 螢幕透過軟體加速的刷新速度可以達到幾十毫秒，但是因為售價的考量，導致即便是以上所述品牌的旗艦機種，CPU的效能都只有3-4年前手機與平板的水準，以目前的標準來說運算速度是非常的慢。我寫了一小段程式來測試2017年的iPad Pro、iPhone 12 與Boox Max Lumi的運算速度，發現2020年出的Boox Max Lumi的運算速度只有2017 IPad Pro 的1/4，更只有2020年出的iPhone 12 的1/8。也就是說假設某程式在iPad上運算20毫秒，加上5毫秒響應時間，總共只有25毫秒讓人感覺不出延遲，但是在Lumi上跑就需要80毫秒加上12毫秒的刷新時間(假設Boox 的急速刷新能像海信那麼快），可是只要超過62.5毫秒，人就有可能感受到畫面的延遲（即每秒低於16幀），所以在iPad上跑很順，但在電子紙上就可能有延遲感。以上的情況若將電子紙的CPU提升到跟iPad同等級，那電子紙上跑該程式就是20+12=32毫秒，延遲感就完全消失。由此可知若是你手上的電子紙機種刷新速度可以達到80 hz，電子紙會慢的原因主要就是硬體的問題而非屏幕的問題。[註一]

我上一段講的其實有一部分是錯的，各位有發現嗎？

我上一段說，若將電子紙的CPU提升到跟iPad同等級，那延遲感就會完全消失。這句話錯在哪？之前我有提到：目前海信手機透過演算法可達到的刷新速率是85 hz。各位發現問題了嗎?其實目前的Eink屏幕硬體可調整的最快刷新速率就是所謂的A2 mode，即翻整頁125  ms，相當於每秒8幀。在A2 mode 下，廠商再透過軟體演算法加速到85 hz，可是軟體演算法就必須要靠CPU來計算，等於CPU有一部分的運算能力必須被用來處理螢幕畫面呈現。所以若電子紙裝置要達到跟發光螢幕裝置同樣的運行效率，實際上CPU的效能必須要更強，尤其是在運行計算吃重的大程式或是多工處理的時候。偏偏現在電子紙裝置的CPU 因為考量整體價格問題，不但沒有更強，反而落後好幾代，所以才會在速度上落後發光螢幕裝置那麼多。

資料來源:水墨屏顯示方式和對CPU的依賴

這邊來稍微說明一下電子紙處理畫面的方式，沒興趣科普的人可以跳過此段。一般發光螢幕在處理畫面時，是一個畫面一幀，但電子紙為了要控制墨水分子的移動層次，必須透過software timing controller將一個畫面分成好幾個EPD frame 來處理，所以實際上電子紙的一幀，是好幾幅不完全的圖疊加起來的。一般常溫下最高清晰度模式大概會需要分成30-40個EPD frames，而且每個EPD frame 都必須透過CPU查Waveform 表來得到數據（據說Waveform 是商業機密），因此CPU處理的數據量會隨著frame的數量大增，尤其當畫面解析度高的時候。因此越大的屏幕，如果還維持像小屏幕相同的像素密度的話，那處理的數據量就會倍增，會拖累刷新速度，而且也比較耗能。因此若有同時用過海信A5 C 與海信A7 CC 的使用者可能會發現，海信A7 CC 雖然八核都採ARM 運算速度較快速的 Cortex A75 (4x 2.0 GHz)與A55(4x 2.0 GHz)，而A5C 是採用能耗效率高的Cortex A53 (4x 1.95 GHz and 4x 1.45 GHz)，但是使用時滑動順暢度竟然是A5C比較好，耗電量也是A5C慢很多，這跟屏幕要處理的數據量其實很有關係。

電子紙處理畫面的方式。由圖中可知環境溫度也會影響到墨水分子的移動。資料來源:水墨屏顯示方式和對CPU的依賴

由以上可知，電子紙裝置目前的技術若不考慮價格的話其實是有機會做到跟發光螢幕平板與手機一樣順暢的（當然顯示效果還不太可能），但價格的部分主要關鍵就在Eink屏幕製造成本有沒有辦法壓低。相信未來隨著良率的提高以及產能的提高，再加上半導體晶片成熟製程的往前推進，未來電子紙的可應用性會越來越高，價格也會越來越親民，期待有一天市售電子紙裝置所採用的CPU可以跟發光螢幕平板同個等級，才不會造成應用上的劣勢。

來看看13.3 吋軟性Eink模組的價格吧，這價格就佔了市售13.3吋機種售價的一半左右。

目前顯示速度最快的方案應該就是電子紙顯示器，例如文石的Mira 與大上的Paperlike 253。我不確定他們在顯示器的控制晶片上動了什麼手腳，應該不單純只是靠軟體調控刷新速率。而因為只是顯示器，硬體效能主要是吃外部的主機與筆電，軟體運算速度上基本上不是問題，而CPU價格當然也是另外算，不過單單是顯示器就已經非常的昂貴了。

從影片中可以看出大上Paperlike 253 的使用順暢度其實很好，足以勝任許多工作。

如何改善使用體驗？

以下這段主要是給使用開放式電子紙裝置的人做參考的，如果您使用的是封閉式系統，可以略過此段不看。

由以上的文章可知，即便是目前電子紙裝置的旗艦機種，其內裝的CPU等級都只有中階，相當於三、四年前甚至更久以前的發光手機或平板（例如前述的ARM Cortex A53 其實在2014年就被採用在發光手機中），更不要說你今天買的不是旗艦機種，而是只能跑Android 7、Android 8的機型，這些硬體效能會更差。

因此若今天你是直接透過Google Play Store 下載App 來使用，剛開始還勉強用得順的軟體到後來有可能會變得很卡頓甚至不能用，因為Play Store 會自動更新軟體，而許多軟體在更新時有時會增加許多新功能，使本來吃緊的運算更加吃緊，延遲就會變嚴重。例如前陣子我有寫篇關於Evernote 的使用體驗文章，當時使用的Evernote版本是10.7.2，但現在版本變成10.13.2，版面有大幅度改變外，還多了任務功能，但是在電子紙上用起來就變得卡頓很多。

若碰到以上的狀況，最簡單的方式就是從APKpure 等網站，下載你電子紙裝置剛上市那段時間的App版本來使用，基本上就可以減少使用時的卡頓與延遲情形。當然相對來講App功能上比起最新版的當然會陽春許多，但是至少能用，而且有時候畫面反而會比較簡潔，更適合電子紙。像有網友就曾經碰過Kindle app在Hyread Gaze X上的死當問題，最後也是使用此方式解決，可參考此文：Kindle App 死當。因此我會比較建議關閉 Google Play 的自動更新功能，採取手動做必要的更新就好。另外如果有Lite 版本，像Line 或是Kindle等，比較舊的機型可以考慮下載Lite 版來使用。另外網頁瀏覽器的部分，不管滑動順不順暢，使用電子墨水裝置還是建議用翻頁式的瀏覽比較理想，因此我會建議可以下載 EinkBro來使用。

可以在有提供APK的網站尋找歷史版本來使用

以上說的問題其實發光手機、平板也會碰到，只是電子紙的硬體本身就落後好幾年，才會那麼明顯，不然為什麼大家每兩、三年就想要換一隻新手機、新平板？撇開電池老化不說，因為手機、平板的速度會隨著作業系統的升級以及各家APP的升級而越用越卡頓嘛！（很多人都說這是業者的陰謀）可是偏偏我們今天用相同的錢或是更貴的錢，只能買到類似發光螢幕裝置用了兩、三年的電子紙硬體效能，這樣用起來怎麼能不慢？話雖如此，電子紙裝置為什麼還能夠居於劣勢而不被淘汰，卻在近年慢慢的崛起？真正的重點還是在於發光螢幕裝置再快都無法取代的特性：護眼與節能(節能方面請參閱此篇文章:《電子紙需要休眠待機嗎？實測不休眠時的耗電量》)。隨著人類社會數位化的程度越來越高，以及整個世界開使重視保護碳匯（如森林）以及永續節能的情況下，我們一定會越來越依賴電子紙技術。

慢就是快，快就是慢

雖然現在的電子紙裝置因為考量售價的競爭力而普遍使用中階以下的CPU與硬體配備，使用速度上比平板與電腦來的慢，在使用體驗上也不如這些裝置來的順暢，但在工作上的效率方面，真的有比平板與電腦差嗎？就我使用iPad與電腦多年的經驗而言，我的答案是沒有比較差，反而比較好。為什麼會這樣？ 這邊我想舉一個例子跟各位分享：

常常在路上開車的時候，我們會碰到一些人超速開快車，而且不斷頻繁的超車、闖黃燈甚至闖紅燈，為了就是貪圖快一點到達目的地。的確這樣會快一點沒錯，但是總共會快多少時間呢？我們來比較一下，假設你的目的地在100公里外，以時速一百公里行駛，我們需要花一個小時，而以時速90公里行駛，我們需要花66.6分鐘，也就是多花了約七分鐘的時間。但是省下這七分鐘的時間或生命，你真的都能夠有效的利用？也許跟人聊個天、發個呆或滑個臉書，就浪費掉了，更何況大部分時候我們開的距離可能不到100公里，所以節省的時間可能只有3 分鐘或4分鐘。

但是有一個很重要的問題：開快車會增加出車禍的機率與風險。即便不是死亡車禍只是輕微的碰撞，要找警察來做筆錄以及處理後續的維修及保險問題所花費的時間可能多更多更多，更何況還有金錢上的損失與精神上的消耗。而如果是死亡車禍，則永遠到不了目的地，正所謂欲速則不達。

在閱讀、查詢、處理數位化資料的時候一樣有類似的狀況。使用發光螢幕如手機、平板、電腦來閱讀、查資料或做文書處理，雖然硬體好速度快較順暢，但是可以比電子紙裝置節省多少時間呢？就拿上網查資料為例，我現在大多數時候都使用Boox Max Lumi、Boox Nova 3 Color與海信，Boox 的性能較差一點，假設用Boox 瀏覽網頁，每讀取一個網頁比發光平板要多花一秒鐘（實際上差距不到一秒），讀取60個網頁才慢一分鐘。可是使用發光螢幕來工作，可能使用一個小時眼睛就酸澀不堪，需要休息一陣子才有辦法繼續使用，但使用電子紙來工作，眼睛看兩小時以上都非常舒適 ［註二］，因此更能專注工作，因此到頭來誰的效率高呢？實際用起來，我可以很肯定的跟你說電子紙的效率較高（當然還要看你使用的電子紙是否有支援快速刷新以及硬體效能是否跑得動Android 10 以上的作業系統，如上文所述）。例如我以前不喜歡用電腦寫文章，原因是我每次打完一篇文章眼睛就感覺眼壓飆高又酸澀不堪，但現在使用電子紙後，我變得比較有動力寫文章，因為花一整天寫完文章後我的眼睛完全無任何感覺。這樣算不算效率變高了呢?

我現在挺享受用電子紙打文章的，是一種有趣的體驗 (會互動的紙張)

我們都知道時間是無價的，但要有時間必須先有健康。退休清大教授彭明輝老師有出一本書«生命是長期而持續的累積»。我覺得這本書所提的觀念一樣可以用在健康上：身體的傷害也是長期而持續的累積的，尤其當你過了25歲的巔峰之後。眼睛視網膜黃斑部的傷害，也是長期逐漸累積的，這也是為什麼很多黃斑部問題都是老年後才發生(但近年卻有年輕化的趨勢)。目前已經有許多動物實驗證實長期曝曬於藍光下會損害黃斑部。其實不只是藍光，視網膜長期暴露在各種頻率的光線下都有可能會累積傷害，只是快與慢的問題，當然也跟曝曬光線的強度有關。

目前醫學還無法得知要多強的光線跟多長期的曝曬會對眼睛黃斑部造成傷害以及多快造成傷害，即便是眼科醫師，對於螢幕光線會不會造成問題都有不同的見解與看法，有時甚至意見相衝突[註三]。但是有一個事實是肯定的：仔細聆聽自己身體的聲音。生物會演化出神經痛覺系統就是一種防衛機制，適時的提出警告身體正面臨著危險，而各種反射動作也是為了讓身體迅速避開危險。今天使用發光螢幕時，為什麼用久了眼睛容易刺痛酸澀，這難道不是身體發出的警告訊息嗎？我們的身體正告訴我們身體某個部分正在受傷害，我們實在不應該漠視或輕忽這樣的訊息。而使用電子紙裝置，已經可以說是大量人體實驗證實可以有效減緩長期閱讀數位資料時眼睛所感到的不適感（若不信可以詢問周遭有使用電子紙的人），如果你還年輕，真的確定要盯著發光螢幕三、四十年嗎? 如果眼睛提早幾年壞了，你使用發光螢幕省下的那些時間真的划算嗎？

題外話一點類似的議題，經濟成長很重要，但是為了快速的經濟成長而過度開發濫墾與不注重環保議題，真的比較值得？ 沒有了地球，我們人類後代與地球上的生物何去何從？近年來水旱災頻繁（我寫作的同時就有德國與中國鄭州水災，台灣前陣子也差點面臨旱災），全球暖化極端氣候所造成的經濟損失與人命損失真的有比較划算嗎？要快速還是要永續，是我們值得深思的問題，無論是我們的身體，亦或是我們的地球。

結語

「電子紙裝置的速度永遠無法達到發光螢幕平板與電腦的水準」這樣的觀念其實已經過時了，而目前電子紙裝置的速度主要取決於以下兩點（排除顯示器的部分）：

1. 屏幕刷新速度是否使用A2 mode？有無透過演算法加速？演算法的效率如何？
2. CPU與其他硬體配備的效能如何？

最簡單的判斷方式就是看電子紙所使用的作業系統，如果你手邊的電子紙是採用目前最新的Android 系統，代表它的速度基本上夠快速，可以做為閱讀器之外的應用。但即便是最新的作業系統，建議還是關閉Google Play Store上的自動更新功能，以免不久後就會面臨軟體升級後造成的硬體效能不足問題，因為目前市售電子紙裝置的CPU只採用中階規格。 如果你手上的開放式裝置不是最新的Android 系統，不建議直接在商城中下載APP，而是下載APK安裝，但下載APK時請不要挑最新的版本來使用，應該挑一個比較符合該裝置硬體需求的版本來使用（這需要花點時間嘗試）。

時代已經不同了，相信幾年後，電子紙裝置的效能會越來越理想，價格也會越來越理想。如果你目前手邊的電子紙裝置是速度比較慢的機型也不要緊，適度的用電子紙做分流，例如讀電子書時用電子紙、做筆記時用電子紙，多少能夠幫眼睛減少一些負擔，讓眼睛使用的更長久，也讓讀電子書與做電子筆記時更有效率。

註解

註一、以上只單純化把速度集中在CPU的計算上，但實際上還要考量電路設計跟記憶體等。

註二、基本上眼科是不建議持續用眼超過30分鐘的，一般建議用眼30分鐘要休息10分鐘，但是對於成年人而言，基本上這個建議是有點烏托邦的，而且大部分的成年人近視度數已經到了穩定的狀態，像我在高中後就不曾再增加度數，眼軸長度也不會再增加(當然還是有少數人會)。不過還是建議每一個小時要做適度的看遠休息。

註三、若眼睛的傷害是長期而持續的累積造成的，那現階段根本不會有前瞻式世代研究(prospective cohort study) 有辦法下有力的結論，因為光線的能量是與距離平方成反比，距離越近，接受到的能量的強度不只是線性倍增而已。雖然人類很早就開始使用螢光幕，但是真正近距離長期使用螢光幕是在智慧型手機發明與盛行後，也就是至少在2010年以後才開始，假設真有研究開始做人體實驗，現階段研究只有不到10年的時間，更何況醫學研究困難之處在於如何量化實驗組的實驗對象使用時間與使用方式? 人的行為是最難控制的，在沒有有效偵測的攜帶式儀器下，收集資料會有難度，實驗設計的難度很高。 但是透過動物實驗還是多少能夠讓我們知道一點訊息。詳請參閱延伸閱讀5與6。

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