支持閱讀業務的移動智能終端關鍵技術

楊子文，嚴斌峰，張成巖，仇劍書

（中國聯合網絡通信有限公司研究院 北京 100032）

1 移動閱讀行業背景

移動閱讀主要是指以移動終端設備為載體，隨時隨地可以閱讀電子版形式數字出版物的一種閱讀方式。自2007年亞馬遜推出了第一代Amazon Kindle無線電子書閱讀器以來，電子書閱讀器開始在全球風靡。此后，巴諾、索尼、富士通、三星等公司也相繼推出了電子書閱讀器產品。在中國，最具代表性的是漢王科技的“電紙書”，此外聯想、方正、華為、大唐等多家公司也都推出了各自的電子書閱讀器產品。這種電子書閱讀器在閱讀體驗方面更類似于傳統的書籍，迅速得到了人們的廣泛青睞。隨著智能手機和平板電腦的大量普及，移動閱讀應用軟件開始活躍起來，根據中國互聯網絡發展狀況統計報告顯示，截至2014年6月，我國網民規模達6.32億人，其中手機網民規模達5.27億人，手機上網的網民比例為83.4%，比2013年年底上升了2.4個百分點，首次超越傳統PC（personal computer，個人計算機）整體使用率（80.9%）。在使用手機上網的網民中，手機網絡文學的用戶規模達22 211萬人，網民使用率達42.1%，半年增長率為9.8%，在我國各類手機應用的網民使用率中排名第7位。移動閱讀正在占據人們移動生活的重要地位。移動閱讀具有便于攜帶、信息量大、內容豐富、低碳環保等優點，可以使人們充分利用“碎片化的時間”進行閱讀。

支持閱讀業務的移動智能終端是移動閱讀的硬件載體，移動閱讀給人們的閱讀生活帶來的種種便利與移動閱讀終端的發展密不可分。然而，不同的終端產品給使用者帶來的閱讀體驗不盡相同，目前市場上主流的移動終端設備主要有手機、平板電腦以及電子書閱讀器。其中，手機用戶的市場占有率最大，價位覆蓋多種層次，加上便于攜帶、功能豐富等特點，已經成為移動閱讀的主流設備。智能手機具有多任務操作系統，人們在打開閱讀軟件進行閱讀的同時，還可以進行播放音樂、收發郵件、接收短信等操作。平板電腦作為移動閱讀的終端設備具有功能豐富、存儲量大、待機時間長等諸多優點，但體積大、不易攜帶，和手機一樣，長時間閱讀容易產生眼睛疲勞。專用的電子書閱讀器由于采用電子墨水等技術，可以帶給讀者類紙化的閱讀體驗，但其體積較大、不便攜帶、功能單一，對用戶來講性價比不高。這3種終端設備在支持閱讀業務方面各有利弊，難以取舍。在我國，電子書閱讀器在最初高速發展的幾年之后漸漸出現銷量慘淡的局面，而平板電腦和手機作為支持閱讀業務的終端已經占領主要市場。本文主要以智能手機和平板電腦這兩種終端設備為主進行分析。

移動閱讀軟件又稱移動閱讀客戶端軟件，是安裝在移動硬件設備之上的一種提供閱讀功能的應用軟件。最早的移動閱讀（如手機報）是由移動運營商以短信形式推送的。伴隨著智能手機的出現，移動閱讀軟件也隨之出現。根據EnfoDesk易觀智庫發布的 《中國移動閱讀市場監測報告2014年第2季度》數據顯示，截至2014年第二季度，我國移動閱讀客戶端按市場份額的排名，占比最大的是iReader閱讀軟件，之后分別是QQ閱讀、塔讀文學、和悅讀、91熊貓看書、沃閱讀、天翼閱讀等。

2 移動閱讀軟件的業務需求

對移動閱讀軟件的業務需求包括內容導航、內容搜索、內容閱讀、內容管理、用戶管理、系統管理以及與移動閱讀業務平臺進行數據交互幾部分。

移動閱讀內容豐富，且需要不斷地更新，而移動閱讀客戶端的存儲容量是有限的。不僅如此，一個較成功的客戶端軟件會吸引非常龐大的用戶群，對這些用戶信息的存儲和管理也不可能在客戶端實現。因此，需要一個對閱讀內容和用戶信息進行存儲和管理的移動閱讀業務平臺與客戶端軟件協同工作，組成移動閱讀系統。移動閱讀系統的典型業務關系如圖1所示，移動閱讀業務平臺實現管理閱讀內容和用戶信息、處理搜索業務、向客戶端推送內容和根據客戶端請求反饋內容等功能。

首先，業務管理平臺會向客戶端推送一些數字內容的簡要信息，當用戶打開客戶端軟件時，這些推送信息將被客戶端軟件展示在首頁上，引導用戶閱讀。同時，該頁還應該具備內容導航功能，幫助用戶根據需要選擇閱讀內容。內容導航功能對于科技類閱讀軟件是非常重要的。相對于文化、休閑類閱讀軟件的使用者，科技文獻閱讀軟件的使用者一般只會對其研究領域的閱讀內容感興趣，然而科研領域眾多，推送的內容不可能滿足所有用戶的閱讀需求。這就需要內容導航功能將不同需求的用戶引導到其感興趣的內容分類下。

其次，多數客戶端軟件都會提供內容搜索功能，尤其是科技類閱讀軟件，客戶端需要提供一個搜索界面以采集用戶搜索的信息，并對搜索結果進行顯示。閱讀內容是存儲在服務器上的，因此搜索業務一般是由服務端即平臺完成的，在服務器端進行搜索后再將搜索結果返回到移動閱讀客戶端軟件。用戶根據需求在搜索結果中進行選擇，可進行訂閱或試讀操作。

對閱讀內容進行管理也是移動閱讀客戶端非常重要的業務之一。客戶端軟件應具有供用戶對訂閱內容進行添加、刪除、排序等操作的業務功能。這種功能一般在移動閱讀軟件中以“書架”或“書庫”等名稱出現。有些移動閱讀軟件具有跨終端信息同步的功能。當用戶對訂閱內容進行修改后，客戶端將修改的結果上傳到移動閱讀業務平臺，當用戶再次打開客戶端軟件時，這些修改將被同步。

對于移動閱讀客戶端來說，向用戶輸出閱讀內容的閱讀器是至關重要的，它一般具有翻頁、書簽、調整行距、調整字體等功能。更為重要的是，移動閱讀軟件應該具有文件解析功能，能夠支持多種文件格式的閱讀。目前，大多數移動閱讀軟件都支持.txt、.epub、.chm、.html、.pdf、.umd 等多種文件格式。

圖1 移動閱讀系統的典型業務關系

用戶管理包括用戶鑒權業務和用戶信息管理業務。其中，用戶鑒權包括用戶的注冊、登錄和注銷業務；用戶信息管理業務提供用戶對個人信息的管理，例如修改登錄密碼、找回密碼等。

系統管理用來提供用戶對客戶端軟件的設置，例如是否接收系統通知等。

3 支持閱讀業務的移動智能終端硬件需求

移動智能終端是指具備開放的操作系統平臺（支持應用程序的靈活開發、安裝與運行）、PC級的處理能力（支持桌面互聯網主流應用的移動化遷移）、高速接入能力和豐富的人機交互界面的移動終端，包括智能手機和平板電腦。廣義的移動智能終端還包括電子書閱讀器、車載導航儀、手持游戲機等，本文主要討論智能手機和平板電腦。

能夠支持移動閱讀功能的移動設備主要有智能手機、平板電腦和電子書閱讀器。其中，電子書閱讀器是專門為閱讀業務設計的，閱讀體驗更加類紙化，但功能較為單一。對于智能手機和平板電腦來說，移動閱讀只是其支持的一種應用，對用戶來講智能手機和平板電腦的功能豐富、性價比更高。基于移動閱讀的業務需求，能夠支持閱讀業務的智能終端必須具備內置移動通信模塊，能夠隨時接入網絡與服務器進行數據交互。還應該具有計算處理能力，可在終端上開發閱讀軟件并實現閱讀軟件的邏輯功能。此外，輸入輸出模塊也是非常重要的，它用來實現對閱讀內容的顯示和對用戶輸入信息的采集。

為了實現上述功能需求，支持移動閱讀業務的移動智能終端需要具有如下硬件平臺：用于信息處理的CPU和RAM（random-access memory，隨機存取存儲器）模塊、用于資源存儲的存儲模塊、用于和平臺進行數據交互的通信模塊、用于用戶輸入和顯示的觸摸屏等。

應用處理器（application processor，AP）芯片的功能類似于PC的CPU，是整個智能終端的控制中樞，其上可加載操作系統和應用軟件。現階段智能手機和平板電腦的CPU運算處理能力非常強，不僅從單核處理器發展到多核處理器，應用處理器的主頻也已經出現了高達2.5 GHz的頻率，這樣快的處理速度足以支持閱讀業務。

基帶芯片是移動終端的通信中樞，與射頻芯片共同完成通信功能。現在市場上的智能手機和平板電腦基本都具有支持Wi-Fi和多種模式移動網絡的通信功能。

在存儲容量方面，現在手機和平板電腦的存儲容量最高可達64 GB，足夠存儲上萬本電子圖書。憑借現在流行的云存儲技術，可以將下載的電子書存儲到云端，當閱讀時再從云端下載。因此，智能手機和平板電腦的存儲能力足以滿足閱讀業務的存儲需求。

屏幕作為最終向用戶展示內容的硬件組成，直接影響用戶體驗。電子書閱讀器的顯示屏多采用E-Ink（電子墨水）技術，采用這種技術的顯示屏具有類紙的閱讀效果，常被稱為“電子紙”。首先，電子紙更易于閱讀，在陽光照射下不反光，在陰暗處和陽光下均可讀；其次，電子紙還具有柔軟和輕薄的特點；更為重要的是，電子紙顯示時沒有閃爍、閱讀視角大、具有高對比度、可長時間閱讀，不會導致眼睛疲勞。此外，E-Ink最大的特點是功耗非常低，用電子墨水顯示的圖像可保持數周而不需要額外的功率輸入，并且改變圖像也僅需很少的功率。但這種顯示技術的缺點也非常明顯，例如刷新時間長、只有黑白兩種色彩。

隨著技術的發展，出現了兩種彩色電子書屏幕解決方案——彩色版的E-Ink技術和mirasol技術。彩色E-Ink技術改進了原來只能實現黑白兩色的缺點，由于與E-Ink在技術上并無本質區別，其優缺點與E-Ink技術基本相同。而高通公司開發的mirasol技術是利用虹彩效應來顯色，以微機電系統（micro-electro-mechanical system，MEMS）來實現干測量調節（interferometic modulation，IMOD）技術，顯示屏幕不僅功耗低、反射度高，在陽光下也能夠看到屏幕上的內容；與彩色E-Ink相比，彩色表現能力更強；顯示屏的刷新速度很快，甚至可以播放視頻。

智能手機和平板電腦一般采用LCD和OLED顯示屏，這種顯示屏色彩絢麗、反應速度快，能夠滿足各種應用需求。針對閱讀業務，這種LCD或OLED顯示屏雖然可以滿足人們淺度閱讀時對屏幕的需求，但對于深度閱讀的用戶群體，較長時間的閱讀會產生眼部疲勞。為了不傷眼、更省電，基于E-Ink技術和mirasol技術的屏幕更為適合。考慮到用戶對閱讀業務的強大需求，不少智能手機生產商紛紛研發出了更易于閱讀的智能手機。2013年，Eink公司曾經在世界移動通信大會上展出過一款采用E-Ink屏幕的智能手機。這款手機是基于Android系統深度定制的概念機，雖然具有很多不足，但它的出現給人們提供了智能手機發展的新思路。在今年的CeBIT展上Onyx公司也展出了采用電子墨水屏幕的InkPhone智能手機，并有望投產。與常見的智能機相比，E-Ink屏幕手機具有E-Ink屏幕帶來的成本低、電池續航能力強、不傷害眼睛等所有優點，但也同時具備E-Ink屏幕帶來的缺點，其中最突出的缺點就是反應時間長，InkPhone在主屏幕上執行頁面滑動需要20 s的反應時間。

mirasol技術有效地解決了E-Ink屏幕反應速度慢的問題，但由于生產難度較大，高通公司曾一度宣布停止對該技術的研究和生產。在2013年，高通曾經展示了一塊5.1英寸的mirasol屏幕，擁有高達577 PPI的像素密度，很適合智能手機應用，但目前還沒有投入生產的消息。

折中的方案也是存在的，2013年俄羅斯推出的雙屏手機YotaPhone2具有E-Ink和LCD兩個屏幕。這款手機由于背部使用了E-Ink屏幕，不僅具有普通智能手機的優勢，同時還能滿足閱讀愛好者的閱讀需求。E-Ink屏幕可以作為專門的閱讀屏幕使用，用戶可以如同使用電子書閱讀器一樣擁有接近紙質書的閱讀體驗。

近年來，也有一些針對智能手機閱讀業務而產生的終端附加產品出現。例如，2013年阿爾卡特公司和PocketBook公司在柏林消費電子展上展出了帶有電子墨水顯示屏的手機保護殼，這種保護殼不僅能夠保護手機，還能夠與原始屏幕相互搭配使用。PocketBook公司CoverReader的電子墨水顯示屏在手機保護殼翻蓋的里面（如圖2所示），它可以套在三星Galaxy S4上面。當用戶需要閱讀時，可以在CoverReader的E-Ink顯示屏上閱讀。阿爾卡特公司為OneTouch Hero設計的保護殼電子墨水顯示屏在保護殼的外面（如圖3所示），除了能當電子書之外，還能夠顯示狀態更新和小插件，用戶根本不需要翻開蓋子。OAXIS旗下的產品InkCase是一款帶有E-Ink顯示屏的手機背殼，它是專為三星GALAXY Note2和iPhone 5設計的，通過藍牙與手機通信，實現在手機背屏顯示電子書和圖片等內容。

圖2 CoverReader手機保護殼

圖3 阿爾卡特公司為OneTouch Hero設計的保護殼

由于智能手機和平板電腦電池的續航能力限制，它們在閱讀業務方面相比于電子書閱讀器就顯得有些力不從心。相對來講，平板電腦的電池續航能力要稍強于手機，但無法與電子書閱讀器相媲美。采用電子墨水技術和mirasol技術屏幕的智能手機將有可能扭轉智能手機護航能力不足的劣勢。

4 支持閱讀業務的移動智能終端軟件系統分析

智能終端的閱讀業務必須基于一定的軟件平臺進行開發。當前業界主流的移動智能終端操作系統有蘋果公司開發的iOS、谷歌公司主導的Android操作系統、微軟公司開 發 的 WindowsPhone 以 及 Symbian、BlackBerry OS、WoPhone等。其中，基于iOS和Android操作系統的智能終端在市場上的占有率最高。

目前，幾乎所有的移動閱讀軟件都具有支持不同終端操作系統的軟件版本。例如，亞馬遜Kindle電子書最早只能在其專用的電子書閱讀器Kindle上閱讀，現在已經推出Android、iPhone、iPad、PC、Mac版本的閱讀軟件。并且這些不同終端上的閱讀軟件可以實現跨平臺數據同步，即安裝了 Kindle 閱讀軟件的 iPhone、iPad、iPod Touch、Android 手機與平板電腦、PC、Mac與 Kindle電子書閱讀器、Kindle Fire平板電腦之間實現自動同步電子書、電子書的閱讀進度、書簽、筆記等。再如盛大文學的“云中書城”不僅支持其旗下的Bambook電子書閱讀器，也同時支持Android、iOS操作系統。以上兩種閱讀軟件較為特殊，不僅支持特有的電子書閱讀器，也支持手機和平板電腦的主流操作系統。然而，更多的移動閱讀客戶端軟件沒有自己獨有的電子書閱讀器，他們或由終端廠商研發（如蘋果公司的iBook），或由內容提供商研發（如中國知網的“手機知網”），也有由運營平臺進行研發的（如中國聯通的“沃閱讀”），這些軟件幾乎都提供Android版和iOS版下載。也有一些移動閱讀軟件由專業的軟件開發及運營公司研發，例如掌閱科技旗下的iReader、百度91無線旗下的熊貓看書以及騰訊旗下的QQ閱讀等，這些軟件基本都支持Android、iOS和WinPhone這3種移動操作系統。

隨著人們對移動閱讀業務的需求量越來越大，不斷有移動閱讀軟件涌現出來。由于強大的競爭壓力，現在的移動閱讀軟件不僅內容越來越豐富，軟件版本也在不斷升級以滿足用戶的閱讀需求。書簽、百分比跳轉、亮度調節、閱讀背景更換等功能已經成為移動閱讀軟件所必須具備的基本功能。圖文智能排版技術能夠大幅度減少亂碼的出現，并呈現給用戶更加生動、立體的閱讀體驗。聽書功能也已經被大多數閱讀軟件所采用，雖然該功能目前并不能支持全部書籍，但這無疑給用戶帶來了更大的方便。高仿真的手勢翻頁效果給移動閱讀用戶帶來了更加親切的類似紙質圖書的閱讀感受。字體大小、行間距調節、屏幕旋轉功能也已經在閱讀軟件中普及，甚至有些軟件已經支持字體的轉換功能。

近年來，電子書版權問題越來越受到人們的重視。DRM（digital rights management，數字版權管理）技術能以軟件或硬件的方式限制用戶對數字內容的權限 （如復制、下載次數、打印、修改、傳輸次數、限定的撥放器、設定使用期限等)，并追蹤使用行為，藉此避免數字內容遭侵權行為，達到保護數字內容的目的。由于電子書閱讀器一般都采用專用的文件格式，因此在版權管理方面，電子書閱讀器比較容易實現。例如，Amazon發售的電子書采用其專屬格式（.awz格式），最早這種格式僅能在Kindle電子書閱讀器上使用，后來發展到可以在Android系統和iOS的Kindle軟件上閱讀，這樣可以有效防止用戶復制和轉售數字內容，并且需要在Amazon上注冊賬號進行驗證才能使用。具有內建的DRM機制，可以有效地對數字出版物的版權進行管理。此外，漢王科技也為了保護知識產權，設計了.htxt電子書格式，這種格式是漢王特有的加密格式。人們通過iBookstone購買的在iPad、iPhone或iPod上閱讀的電子書只能在這些iOS設備上閱讀，因為通過iBookstore銷售的一切東西都受到Fair Play DRM的軟件保護。Android平臺提供一個通用的、可擴展的DRM框架，不同的DRM解決方案可通過plugin的方式集成到Android系統中。該框架可以讓應用程序根據許可，管理版權保護相關內容。Android DRM框架支持很多DRM方案，由實現者來決定該設備支持哪種DRM方案。WindowsPhone移動操作系統也提供了相應的DRM解決方案。

5 結束語

從硬件方面來看，目前市場上主流的智能手機和平板電腦在處理能力和存儲容量方面，基本都具有足夠支持閱讀業務所需的硬件條件。但在顯示技術方面，普通的智能手機和平板電腦由于采用了LCD和OLED顯示屏，容易產生眼部疲勞。而且由于屏幕技術的瓶頸，智能手機和平板電腦在電池續航能力方面稍有欠缺。因此，智能手機和平板電腦可以很好地支持用戶進行淺度閱讀，而在深度閱讀的用戶面前則略顯不足。但是，業界也就此做出了相應的嘗試，如雙屏手機和嵌有電子墨水屏幕的手機套，甚至有一些電子墨水屏幕手機出現，未來將會有對移動閱讀業務支持更加完美的智能終端設備出現。

在軟件方面，主流操作系統技術成熟，完全可以支持客戶端軟件基本功能需求的開發實現。現存的移動閱讀客戶端軟件基本都具有支持Android系統和iOS的軟件版本。隨著移動終端操作系統的市場格局變化，將會產生支持更多操作系統平臺版本的移動閱讀客戶端軟件。移動閱讀軟件的版本不斷升級，功能更加多樣，正在給用戶帶來更加豐富、便捷的閱讀體驗。在數字內容的版權保護方面，各閱讀軟件開發者或采用自己獨有的加密格式，或采用終端操作系統提供的DRM架構。

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