電子紙顯示屏是一種全新顯示屏，具有功耗低,、閱讀舒適等優(yōu)點(diǎn),。作為一種新型顯示屏技術(shù)，電子紙顯示屏催生了眾多創(chuàng)新性移動(dòng)應(yīng)用,，比如電子書,、電子報(bào)紙、電子顯示牌等,。S1D13521是Epson公司和E Ink公司2008年聯(lián)合推出的一款電子紙顯示控制器,，具有多種全新特性，為E Ink電子紙顯示屏提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,。如何充分利用S1D13521的特性,，為新一代電子紙顯示屏提供更佳的人機(jī)交互體驗(yàn)已成為一個(gè)有待研究與解決的問題。本文以津科V30型手持閱讀器為實(shí)例,，介紹一些實(shí)際開發(fā)中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)現(xiàn)技術(shù),。
2 S1D13521及開發(fā)平臺(tái)
2．1 S1D13521簡(jiǎn)介
S1D13521提供多種主機(jī)處理功能,，極大地減輕了主機(jī)負(fù)載，提升了系統(tǒng)整體性能,；支持2 048×1 536的分辨率(50 Hz),，最大支持4 096×4 096分辨率(低于50 Hz)，支持32灰度級(jí)顯示,；支持多區(qū)域并行顯示刷新,，提高了電子紙顯示屏的響應(yīng)速度。使用這種控制器,，電子紙顯示屏最多可同時(shí)執(zhí)行16個(gè)區(qū)域的局部擦寫。顯示屏響應(yīng)速度的大幅提升使觸摸屏式的用戶交互方式成為可能,，并帶來響應(yīng)式手寫筆輸入,、下拉菜單等一系列新的應(yīng)用。這一技術(shù)為提升電子紙用戶界面體驗(yàn)提供了強(qiáng)大支持,。S1D13521系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。S1D13521顯示控制器在主機(jī)與電子紙顯示屏之間，用于控制電子紙的顯示刷新,。
3 電子紙人機(jī)交互設(shè)計(jì)
3．1 電子紙人機(jī)交互結(jié)構(gòu)模型
S1D13521大幅度提升了電子紙的響應(yīng)速度,，從而加速了顯示屏對(duì)用戶操作的反饋，使動(dòng)態(tài)的視覺反饋效果成為可能,?；谶@種特性與優(yōu)勢(shì)，本文設(shè)計(jì)了一種控制一反饋人機(jī)交互結(jié)構(gòu)模型,，如圖2所示,。
這種設(shè)計(jì)可以通過幾種簡(jiǎn)單的操控手勢(shì)實(shí)現(xiàn)所有閱讀器的基本功能，很好地遵循了人機(jī)交互設(shè)計(jì)的一致性和界面簡(jiǎn)潔性原則,；同時(shí),，通過動(dòng)態(tài)視覺反饋給予用戶及時(shí)響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)交互功能,。
4 電子紙人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)
在電子紙人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)中,，充分利用S1D13521的特性，對(duì)各種操作及時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)視覺反饋,，可達(dá)到直觀,、易用的人機(jī)交互效果。
4．1 簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)反饋的實(shí)現(xiàn)
動(dòng)態(tài)反饋的實(shí)現(xiàn)依賴于顯示器快速刷屏響應(yīng),，而S1D13521的一個(gè)重要特性就是可以加速塊刷,。相對(duì)于傳統(tǒng)800 ms的塊刷時(shí)間，S1D13521可以把黑白兩級(jí)塊刷時(shí)間降為300 ms,。充分利用這一特性,，可實(shí)現(xiàn)多種簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)反饋效果,。
實(shí)現(xiàn)的一般過程是，首先計(jì)算每一幀顯示屏變化區(qū)域大小,，然后調(diào)用快速塊刷函數(shù)GrFastPartialPrint完成對(duì)變化區(qū)域的顯示刷新,，這樣就能以3幀／s的速率實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果。這一技術(shù)的關(guān)鍵是計(jì)算合適的塊刷區(qū)域,，從而保證有效的刷屏速度,。
津科V30型閱讀器人機(jī)交互的翻轉(zhuǎn)、退出,、撤銷3種操作就是使用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,。這里以退出操作的卷簾效果為例說明。退出操作是從閱讀狀態(tài)返回書架,，當(dāng)用戶從屏幕上方下向下劃動(dòng),，書架隨之以卷簾效果展開。圖4展示了書架的卷簾效果及顯示刷新過程,。其中,，框出區(qū)域?yàn)槊繋瑝K刷區(qū)域。
4．2 即時(shí)響應(yīng)動(dòng)態(tài)交互的實(shí)現(xiàn)
為了增強(qiáng)人機(jī)交互的易用性和趣味性,，需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)即時(shí)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)反饋效果,。這就要求，在使用快速塊刷技術(shù)的基礎(chǔ)上,，綜合運(yùn)用幾種針對(duì)電子紙的實(shí)現(xiàn)技巧,。
4．2．1 效果展示
津科V30型閱讀器人機(jī)交互的翻頁、跳頁操作就是即時(shí)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)交互,。這里以翻頁操作為例,。圖5展示了翻頁操作，以三角形簡(jiǎn)單模擬翻起的頁角,，同時(shí)在翻起的區(qū)域顯示下一頁部分內(nèi)容,，翻起頁角隨用戶觸摸移動(dòng)而變化，視覺即時(shí)響應(yīng)觸覺,。
4．2．2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)
(1)即時(shí)響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
用戶觸摸移動(dòng)會(huì)觸發(fā)MouseMove事件,。即時(shí)響應(yīng)要求對(duì)觸發(fā)事件作及時(shí)處理，而電子紙塊刷時(shí)間是300 ms,，其刷新速率無法跟上事件觸發(fā)速度,，所以即時(shí)響應(yīng)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)很重要策略是舍棄一部分MouseMove事件。每次在OnMouseMove事件處理函數(shù)中,，刷屏后調(diào)用DropMou-seEvent函數(shù),，從而在本次處理之后舍棄一小部分觸發(fā)事件。DropMouseEvent函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：
因?yàn)樯釛壥录乃俣却笥谟脩粲|發(fā)事件的速度，所以舍棄一些MouseMove事件后隊(duì)列變空,，之后會(huì)再次響應(yīng)用戶動(dòng)作,。
(2)高頻刷屏中的填充處理
在即時(shí)響應(yīng)的高頻刷屏中，容易出現(xiàn)滯留現(xiàn)象,，即會(huì)有上一幀的殘留,。尤其是翻頁動(dòng)畫中存在填充區(qū)域，這種現(xiàn)象非常明顯,。這是由于電子紙的刷屏特性導(dǎo)致的,，電子紙的像素在由黑(白)反白(黑)時(shí)，耗時(shí)長(zhǎng)且易出現(xiàn)刷屏殘留,。
基于這一原理,，可以在填充時(shí)采用固定格式的隔像素填充技術(shù)。具體做法是,，每4個(gè)像素為固定一組,，左上角填黑，其他3個(gè)像素填白,。這樣，從整體看呈現(xiàn)了隔行隔列填充的效果,。從局部看,，排列是固定的，當(dāng)填充區(qū)域變化時(shí)減少了由黑(白)反白(黑)的像素個(gè)數(shù),，基本可以去除殘留現(xiàn)象,，也起到了加速的作用。具體實(shí)現(xiàn)采用查表技術(shù),，每填充一個(gè)像素之前,，調(diào)用GetPointColor函數(shù)查表判斷是否填充該像素。GetPointColor(int x,，int y)函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：
4．3 1 6通道技術(shù)的應(yīng)用
16通道技術(shù)是S1D13521的另一個(gè)重要特性,。其原理是當(dāng)多塊不重疊區(qū)域連續(xù)塊刷時(shí)，S1D13521可以提供16個(gè)并行通道,，使每個(gè)塊刷時(shí)間降為300／16 ms,。充分利用這一技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更為流暢的動(dòng)態(tài)效果,。
以百葉窗動(dòng)畫為例說明16通道技術(shù)的使用,。還是調(diào)用GrFastPartialPrint函數(shù)，當(dāng)連續(xù)塊刷的區(qū)域均不重疊時(shí),，S1D13521會(huì)自動(dòng)開啟16通道,。百葉窗的實(shí)現(xiàn)是把整屏圖分為m塊，每一塊分為n條，按一定次序依次顯示其中一條區(qū)域,。程序?qū)崿F(xiàn)如下：
需注意,，塊刷區(qū)域長(zhǎng)寬必須是4的倍數(shù)，才能正確使用16通道,。否則,，S1D1352l會(huì)認(rèn)為區(qū)域有重疊，把多個(gè)區(qū)域一起刷出,，無法顯示動(dòng)畫效果,。
4．4 實(shí)現(xiàn)結(jié)果
通過使用上述技術(shù)，在津科V30型閱讀器上實(shí)現(xiàn)了各種操控手勢(shì)的動(dòng)態(tài)交互,，實(shí)現(xiàn)了所有基本閱讀功能人機(jī)交互,。撤銷操作類似于退出操作，也是以卷簾效果動(dòng)態(tài)反饋,。跳頁操作是拖拽出若干條等間隔區(qū)域,，表示當(dāng)前文件頁號(hào)列表，并在頂角處標(biāo)以頁號(hào),，當(dāng)前頁用黑色區(qū)域標(biāo)記,。翻轉(zhuǎn)操作是在屏幕中間以小圖標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)響應(yīng)用戶動(dòng)作。
結(jié) 語
與傳統(tǒng)的電子紙用戶界面相比,，基于S1D13521顯示控制器的電子紙人機(jī)交互更具人性化,，更為易用。作為新一代顯示控制器,，S1D13521的強(qiáng)大功能還有待進(jìn)一步挖掘,，以推動(dòng)新一代電子紙顯示屏的發(fā)展與應(yīng)用。