電子紙該買彩色的還是黑白的?[解析度篇]

繼上篇文章我們討論了彩色電子紙的螢幕亮度部分，本篇要來跟各位討論彩色電子紙的解析度問題。相信各位在搜尋各部落格或社團的文章後有發現彩色電子紙的螢幕解析度其實是比黑白的要來得低，這部份在商品的規格中都會寫，例如下圖是熊老闆網站上Boox Nova 3 Color的規格。圖中有提到黑白解析度是300 dpi，彩色解析度是100 dpi，這到底是什麼意思呢？為什麼彩色的解析度只有黑白的1/3 ？

Boox Nova 3 Color 的規格中有提到彩色的解析度是100 dpi

本文就是要來討論以下幾個問題：

1. 為什麼彩色電子紙的解析度只有黑白的1/3？
2. 所謂的黑白300 dpi，彩色100 dpi是什麼意思？
3. 彩色電子紙顯示黑白照片的效果跟黑白電子紙顯示黑白照片的效果一樣好嗎？
4. 100 dpi 的彩色照片效果看起來如何？
5. 解析度要多少才叫足夠？

在開始之前，我想請你先花個幾分鐘思考一個問題：螢幕解析度高有什麼好處？解析度一定是越高越好嗎？

在思考完後，就一起來看看這些問題吧！

特別提醒:本文因為涉及解析度問題，因此建議使用大螢幕如13吋以上電腦螢幕或10吋以上平板來觀看，才看得清楚細節差異。如果使用手機觀看者，除了簡圖與比較文字的照片外，其餘的照片皆建議用手指縮放到最大來看差異。

為什麼彩色電子紙的解析度只有黑白的1/3？

要理解這個問題其實並不難，目前的彩色電子紙是使用濾光片（Color filter)來呈現顏色的，原理就是在本來的黑白電子紙像素(微膠囊)上覆蓋一層濾光片層，所以本質上它的像素密度跟黑白的電子紙是一樣的，也就是300 dpi。但是為了要調出各種顏色，會需要紅(R)、綠(G)、藍(B)，三種原色的濾光片，因此本來的像素有一個必須要拿來調控紅色的濃度，一個拿來調控綠色的濃度，一個拿來調控藍色的濃度，變成必須要3個像素合在一起，才有辦法調出一種顏色，因此彩色的一個像素大小就變成了原來黑白的3倍，而像素密度也就變成300 dpi /3 = 100 dpi。這就是解析度只有黑白電子紙的1/3的原因。

Kaleido 彩色電子紙技術就是在本來的黑白電子墨水微膠囊層 (Microcapsules)上再覆蓋一層濾光片層(Color  Filter Array)。

此圖可以看出必須要由三個微膠囊才有辦法組成一個彩色的像素來形成各種色彩

所謂的黑白300 dpi，彩色100 dpi是什麼意思?

因為有些彩色的機種有提供畫面以經典的黑白模式呈現，例如海信的彩色手機A5C與A7CC在控制列處有［classic eInk screen］按鈕可以開啟，因此有些人可能會誤認為要使用該黑白模式，解析度才會有300 dpi。其實並非如此，我們可以來看以下的照片:

使用海信 A7CC 同時顯示黑色與藍色的文字

放大可以看到黑色字與藍色字解析度的差異，藍色文字解析度只有100 dpi，像素一顆顆看得很清楚。

放大後中文字的部分也是一樣可以很明顯看出解析度的差異

由上圖可知，如果今天用彩色閱讀器看純文字書，基本上黑白文字的解析度是跟黑白的閱讀器一樣好的。但是，是的有但書，如果今天文字不是「純黑色」，而是灰色，那就必須是在[普通刷新]、[Regal刷新]或是海信的[Clear mode]下，灰色字才會有300 dpi 的解析度。如果你平常是使用翻頁速度快或是滑動很順暢的刷新模式，例如[快速刷新]、[Balanced mode]，基本上灰色字的解析度也是不到300 dpi的。我們可以來看以下照片：

此圖是用海信A7CC 顯示的灰字與藍字，使用的是Balanced mode 

放大仔細看，有沒有發現灰色的中文字解析度沒有純黑色的來的好。

在balanced mode 下，灰色英文字的解析度也沒有純黑色來的好。

A7CC 在Clear mode 下，灰字就平滑很多，有達到300 dpi，但是彩色的文字一樣看得出像素。

 在Clear mode 下，灰色的中文字一樣平滑很多。

其實以上的狀況並不是彩色電子紙才有的問題，黑白電子紙如果不是在翻頁速度最慢的［普通刷新］模式下，其實灰階文字解析度都不到規格表中所寫的像素密度。如下圖：

黑白的 Boox Max Lumi 在[快速刷新]下，呈現的灰色字一樣沒有達到規格表所寫的207 dpi。另外純黑色雖然有207 dpi ，但是線條其實是有波浪狀的，黑色在[普通刷新]下，才會是平直的線。

為什麼會有這樣的問題呢？其實目前市場上的許多電子紙，為了要加快翻頁速度，很多廠商都會利用所謂的A2 mode 來設計軟體演算法[註一]。A2 mode 下的電子墨水顯示器其實只使用1 bit 來控制像素是黑還是白，並沒有像普通刷新或是清晰模式下使用4 bits來控制像素產生16層灰階。這樣的好處是墨水分子的移動非常的單純，不需要來回的跑動太多趟，所以翻頁快很多，閃爍也不明顯。

但在A2 mode下只用黑色與白色要如何呈現16層灰階呢？這就必須要使用數位影像處理中所謂的dithering技術，也就是透過人眼視覺的錯覺來間接形成不同的灰階與色調。Dithering就是利用不連續的小點或是形狀以不同的方式散布在畫面上來調出不同的色調，其實就類似印刷的半色調(halftone)以及網點(screentone)的調色技術。因此在快速刷新模式下，各位可以發現色塊表面會出現奇特的圖案pattern，如下圖所示：

Boox Max Lumi 在[快速刷新]下(A2 mode)呈現灰階的方式。可以看到色塊表面的dithering pattern。 

Boox Max Lumi 在［普通刷新］下（GC16 mode)，灰階是真的透過墨水分子來調色，因此色塊就變得很細緻。

Dithering技術對於顯色有限的顯示器而言是非常重要的，因為透過此技術只需要用顏色種類非常非常少的色盤就可以視覺上調出非常多種顏色。另外對於圖片顏色有梯度的漸層時，dithering可以讓漸層過渡的更加自然，減少色帶(color banding)的產生。電子紙廠商透過Dithering技術衍生出的不同演算法，有時候可以讓翻頁的速度快上好幾倍甚至十幾倍，也因此讓滑動瀏覽網頁、看過場動畫或是影片變得可能。

但是相信各位也看見了Dithering 的缺點，那就是會降低解析度，讓畫面看起來比較粗糙。因此即便是使用黑白的電子紙閱讀器，若大多數時候你使用的是快速刷新模式，其實你正在看的畫質並不是300 dpi 該有的畫質。但是若要使用好的畫質來瀏覽，有時候畫面的更新速度與閃爍程度可能會讓你抓狂，除非你真的是純粹用來閱讀書籍。所以彩色100 dpi的畫質真的跟黑白的比起來差很多嗎?我們可以來比較一下在[快速刷新]模式下，Max Lumi 顯示的APP 圖示跟Nova 3 Color顯示的 App 圖示有什麼差別:

Boox Max Lumi 與 Nova 3 Color在[快速刷新]下，顯示App圖示的效果。[註二]

由此可知，如果平常習慣使用的模式是快速刷新，300 dpi 與 100 dpi的差別其實沒有很大。

彩色電子紙顯示黑白照片的效果跟黑白電子紙顯示黑白照片的效果一樣好嗎？

看完了上一段的說明後，就可以知道黑白照片在刷新速度慢的［普通刷新]下，與刷新速度快的模式下，顯示的效果是不一樣的。我們現在就來比較一下「本來已經是黑白的照片」，在黑白電子紙與彩色電子紙上顯示的效果如何：

在普通刷新模式下，所有閱讀器都是採用16灰階模式(GC16 mode)所顯示的效果。

從上圖中可以發現，圖片最細緻的是黑白閱讀器 Kindle Paperwhite 4，但Kindle Paperwhite也只有一種普通刷新模式，沒辦法給使用者選擇不同的刷新速率，不過這倒也不是問題，因為Kindle本身的定位就是純閱讀，所以翻頁速度慢一點倒還好，因為這樣它可以保有文字與圖片的高畫質。當然有優點就有缺點:因為無法快速刷新，Kindle就無法跳脫只能是閱讀器的侷限，這也就是為什麼它內建的網頁瀏覽器Browser在那麼多年後，始終只是實驗性質的"Experimental" Browser，因為如果用這樣的刷新速率來瀏覽網頁一定會抓狂。

至於同樣是黑白的閱讀器Boox Max Lumi，為什麼看起來畫質那麼差?其實不是因為灰階不細緻，而是因為灰階太細緻。可以看出它可以將灰色分出很多層次，但是為什麼會有一條一條的color banding?那是因為電子紙的灰階只有16階層，但實際的圖片有更多的層次，如果硬是要切分(quantization)，反而會使漸層的交界變得很明顯，因此若要讓圖像視覺上產生更多的灰階感，在演算法上就必須要在交界處加上上述所謂的dithering。從此處就可以看出Boox 的演算法在這方面處理的很差，而Kindle的影像處理演算法就跟它的閱讀軟體功能一樣強大。 至於是彩色機種的海信A7 CC在演算法這方面就跟Kindle一樣好，所以比較起來，海信的彩機在一般刷新下黑白照片的畫質反而感覺比黑白的Max Lumi 好。

現在我們來比較一下在[快速刷新]下，黑白機種與彩色機種顯示黑白照片的能力如何:

在[快速刷新]模式下(海信則為[balanced mode])，黑白與彩色機種顯示本身是黑白圖片的能力。

在[快速刷新]模式下，因為皆使用A2 mode，一定得使用dithering，所以不管是黑白機種還是彩色機種，圖片表面都看得出dithering pattern。由此可看出不同廠家所使用的演算法不同，畫質呈現上會有差異，而且刷新速度上也會有差異，這裡的技術就是各家能夠一較高下的地方。從此處也可以看出Boox Nova 3 Color 即便在dithering 下，color banding 的問題一樣沒處理好，而Max Lumi在此模式下反而沒有color banding 的問題。值得一提的是，最近Nova 3 Color已經有特別針對彩色機種去微調Regal演算法的部分，讓殘影減少，相信未來他們應該會更新在A2 mode 下dithering的演算法到接近Max Lumi 的程度。因此不要誤會，color banding 並不是dpi不足所造成的問題。

由此可知，會影響圖片呈現的細節與畫質的，不是只有解析度，影像處理的演算法也扮演很重要的角色。以上是呈現本來是黑白的照片，但黑白機種在看彩色的照片時也是黑白的，因此在此情況下還會牽涉到將彩色照片轉變成灰階的演算法，而這部分每個廠牌使用的演算法也不一樣，處理起來影像呈現效果一樣會有所差別。

100 dpi 的彩色照片效果看起來如何?

大家會問這個問題，一般也都是想要跟300 dpi的黑白電子紙機種來做比較，那我們就來看一下100 dpi的彩色照片顯示效果如何，先來看看[普通刷新]下的效果呈現:

在[普通刷新]模式下，黑白的機種與彩色的機種呈現彩色照片的情況。(海信使用Clear mode)

各位可以感受一下畫質上有什麼差異。另外一個重點是，彩色相片中的圖片細節跟黑白相片中的圖片細節相比，有沒有什麼地方是漏掉沒有呈現出來的?因為所謂的解析度，就是解析影像細節的能力，解析度越高，能夠呈現的細節越細緻。

接下來來比較一下在快速刷新模式下，圖片呈現的效果:

在[快速刷新]下，黑白機種與彩色機種呈現彩色照片的能力。(海信是Balanced mode)

從上圖一樣可以感受一下畫質的差異，以及留意有沒有細節喪失的部分。另外可以看到，在快速刷新下，由於都有使用dithering的效果，反而可以讓彩色機種的像素網格質地沒那麼的明顯。

各位看完之後覺得如何呢? 300 dpi 的解析度跟100 dpi的解析度比，雖然數值差了3倍，但是實際上的感受有差異很大嗎?影像的細節有喪失的很嚴重嗎?

解析度要多少才足夠?

看完了以上的介紹與比較後，可能有一些人會開始思考，螢幕解析度到底要多少才叫足夠?

先問幾個問題，如果今天有一支6吋的手機螢幕解析度可以做到8K，價格當然不菲，你要買嗎?假設你買了該支手機，要看YouTube的某支影片，該影片有提供HD畫質到8K畫質，在不影響觀看品質的情況下，你要點選哪一個畫質來觀看?(假設你的行動網路並非吃到飽方案)。

要回答上面的問題，勢必要知道人眼的分辨率極限到底是多少，一般來說，就是100 micron ，也就是0.1 mm。也就是說，只要點跟點或線跟線間的距離小於0.1 mm，基本上兩個點就只看得出一個點，兩條線就只看得出一條線(這也正是為什麼本文會建議大家要縮放到最大來看圖片的原因)。若以這樣的分辨率極限去計算，像素密度大概在254 dpi時就已經很足夠，眼睛厲害一點的人，也許可以到 300 dpi。

300 dpi 一個像素大概是0.085 mm，而100 dpi 一個像素就是0.255 mm。由此可知在100 dpi的時候我們其實肉眼是看得出一格格的像素的，這也就是為什麼彩色電子紙的白底很仔細看可以看得出一格格的感覺，白底的畫面似乎也沒那麼乾淨。但是，100 dpi 平常對於圖片呈現的影響很大嗎?其實應該可以這樣問，你有多少時候會需要分辨出圖片中小於0.255 mm 的細節?尤其是分辨率會隨著距離拉遠而變小，當你觀看螢幕的距離越遠，你能分辨出兩點間的距離就需要越大。新印象畫派中的點彩畫，就是利用這種原理來作畫的。

新印象畫派畫家秀拉的作品，一幅畫有上萬個點，遠距離看時畫面就很平滑細緻。

其實一般的文字線條粗細都比0.255 mm 要來得大，目前最細的原子筆筆尖大概是0.28 mm，而一般如果是數位圖片，就算真的有小於0.255 mm的細節，我們都可以隨時放大圖片來呈現，因此，100 dpi除了隱約看得出像素格子外，在一般的實際應用上是沒有多大的問題。

圖中的白線是1 mm ，可以看出彩色機種 1 mm 內約有 4 個像素，也就是100 dpi 的密度。

以上談的是在分辨細節方面,解析度100 dpi其實已經很足夠。另外我們要談的是畫面的細緻程度。如果各位有依序閱讀本文，那一路讀下來就可以知道電子紙跟發光螢幕差異很大的地方就是像素能夠調控的階層數非常的少。電子紙雖然能有16階層，但是控制16階層的速度太慢，只適合純閱讀，唯有控制兩階層的黑與白A2 mode，速度才夠快做其他應用。但是如果只控制兩階層，勢必得使用dithering技術混色。相反的，發光螢幕一個像素就可以控制256階層，而且速度極快，因此可以直接混色。這就是為什麼一直以來我會說電子紙其實是印刷術而不是螢光幕，因為印刷術也是使用兩階層的CMYK墨水並搭配dithering來產生全彩印刷的。而為了使dithering的pattern不被肉眼所察覺，印表機的解析度「最低」需求就是300 dpi，雷射印表機甚至可以高到1200 dpi。

因此，電子紙若要同時達到刷新速度極快且畫面非常細緻如紙本印刷品，那就算是黑白的電子紙也還差得很遠，像素密度至少還需提升一倍到兩倍才足夠，更別說還有一個更大的問題要解決----那就是殘影問題。有殘影問題，即便你是使用300 dpi的黑白閱讀器，畫質也不像300 dpi那樣乾淨---如果你認為高解析度就是要讓畫面細緻好看的話。因此，最大的問題根本不是300 dpi還是100 dpi，就以目前彩色與黑白的顯示效果來看，兩者根本差異不大，也就是兩者都還有很大的進步空間，但是就功能論，兩者都已經可做為良好的知識傳播載體，也都非常適合做為數位閱讀與書寫的護眼工具。說真的，你可以繼續等待技術更純熟進步再下手，但是你的眼睛健康不能等。(講得我好像是廠商的sales一樣...)

最在乎的問題沒談到？

其實很多人真正care的不是螢幕能分辨多細小的字，而是螢幕表面質地看起來不像黑白的那樣乾淨。從上方比較文字解析度的照片中就可以發現彩色的白底都是一格一格的感覺，而黑白的白底就是乾乾淨淨。這的確是一個問題，但是就看你怎麼去看待。

我個人是這樣看待的：每種紙張都有不同的質地。我們一般在用的紙張其實也有好幾種形式，有素描紙、水彩紙、雲彩紙、牛皮紙、再生紙等等，這些紙張也都有各自的色澤以及纖維質地---有許多也是肉眼可見的。因此，我反而喜歡紙看起來是有質地的感覺[註三]，如果把紙本書放大來看，其實也不像黑白電子紙的表面一樣平滑:

紙張放大看可以看到紙張表面的纖維質地

不同的紙色澤不同，質地也不同。

有些紙張的質地一樣很明顯

當然這種感覺的事情真的很個人，如果你真的很不喜歡這種有質地的感覺就不要勉強，選擇黑白的電子紙就不會有這樣的問題。或者是說，如果你用手機平板已經很習慣暗黑模式的話，現在很多閱讀軟體都可以調成暗黑的模式，如Readmoo等:

這樣就不會覺得白底不夠乾淨啦!!(我開玩笑的)

結語

在看完此文後，各位在電子紙的螢幕解析度方面已經有頭緒了嗎?總結來說解析度並不是真正的問題，真正的問題是你買電子紙的主要目的是什麼。如果你買電子紙的主要目地就是純粹的閱讀文字書籍且不用來上網，那麼我會建議買黑白的封閉式系統閱讀器，如Kobo, Mooink, Kindle 等 ，因為這些閱讀器就是用一般的刷新模式(或是Regal模式)，翻頁速度雖不快但是畫質很高、少殘影，軟體使用者體驗也是相對最優化的，而且純文字書籍很少有圖片會須要用到彩色顯示(除了封面跟偶爾的插圖)。

如果你有各書城的書想要一網打盡，也想順便借閱公共圖書館的書，但主要目的還是純粹的讀書，那就可以購買黑白的開放式閱讀器並選擇一般刷新模式，10吋以上的機種可以考慮借閱雜誌，一樣可以享受比較高的畫質及少殘影。

如果你今天的主要目的不只是純讀書，還想要用電子紙來上網看新聞看臉書、使用各種App，如用line聊天、使用其他的筆記軟體、玩適合電子紙的遊戲(詳見:用電子紙玩遊戲?中國象棋在電子紙上的表現)、看股票、文書處理、雲端硬碟等等，此時買黑白的或是彩色的開放式閱讀器其實都差不多，因為大部分時間都是使用快速刷新模式，螢幕的畫質本來就不會太好，但是買彩色擁有更多應用上的優勢。而真正要用來閱讀時，大部分的文字書都是黑白的，使用普通刷新模式彩色一樣擁有文字顯示300 dpi的能力。

目前的電子紙技術其實就是這樣，必須在刷新速度與畫質之間做取捨，無法兩者兼具，刷新速度越快殘影越多，演算法與殘影處理能力影響畫質的程度遠比 dpi 要來的重要，因此解析度幾dpi ，並不會是購買上主要該糾結的點，在此提供給各位做參考。

註解

註一、Eink 螢幕內建有四種解析度模式，分別如下圖所示。我實測13.3吋 Max Lumi，16灰階普通刷新翻頁速度大約在 850 ± 150 ms，快速刷新大約在 400 ± 150 ms，面板大翻頁速度會需要比較久。

註二、各位可以從此圖中發現，為什麼圖示、文字的大小會不一樣?因為現在的作業系統或App本身就會針對螢幕尺寸做自適應的功能，越大的螢幕當然圖片與文字都會越大，例如同樣是12pt的文字，13吋螢幕顯示出的字大小就比6吋螢幕大。這也就是為什麼13.3吋與10吋的螢幕可以只採用207dpi的原因，因為圖片中的線距或點距會跟著螢幕放大，要維持相同的解析度，像素自然就不需要那麼小，而且大螢幕又可以放在更遠的距離觀看。

此圖例雖然我是使用207 dpi 的Max Lumi，但是圖示的比例其實我是有計算調整過的，所以圖例中Max Lumi 的像素密度跟Nova 3 Color 都是一致的，可以直接當成300 dpi與100 dpi 的實際情形，詳細的計算在此不贅述，有興趣的人可以詢問我。其實如果要將圖示變成一樣的大小（長寬比），Max Lumi 的 dpi 會比300 還高。因此本文其他處如果有與Ｍax Lumi 的照片比較，實際上大約都是 300 dpi 對上 300/100 dpi 的情形。

註三、其實我對於殘影的部分也有特別的經驗感受。剛開始接觸電子紙時，我其實還不曉得殘影問題，在使用SonyRP1做筆記的時候，發現用筆擦除後會留下一道痕跡，那時候第一個想法是，哇!這個軟體還做得還真擬真，好像用鉛筆在紙張上書寫的感覺，因為在紙上寫得比較用力時，用橡皮擦擦除後在紙上也是會留下一道痕跡!看書時就好像看報紙一樣，有時候背面的字會透光過來，挺像紙的。結果後來才發現其實這個是尚無法克服的技術性問題...

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