基于EPUB3.0標準的科技刊物內容制作技術研究

王少青　侯鋒　韓鵬　汪思然　薛剛

摘 要 通過對科技刊物數字化發展趨勢的分析，提出《熱帶作物學報》可以在移動互聯網環境下依照EPUB3.0標準進行數字化內容制作與編輯。在數字出版編輯制作系統的支持下，以圖文混排進行自適應顯示的EPUB內容制作方法說明，將已發表的期刊內容進行EPUB3.0標準的內容編排，通過移動閱讀系統對內容進行了解析，并將最終顯示效果與PDF文件展示效果進行對比，突出了基于EPUB標準制作的科技期刊內容的特點和優勢。最后，根據研究結果對《熱帶作物學報》移動數字出版的后續應用進行探討，展望了《熱帶作物學報》的數字出版發展前景。

關鍵詞 科技刊物；EPUB；移動互聯網；富媒體；圖文混排；自適應顯示

中圖分類號 G202 文獻標識碼 A

隨著移動互聯網的迅猛發展，中國大約有6.5億網民，其中有5.6億通過移動終端上網[1]。除紙質期刊外，人們已不再局限于通過電腦查看學術論文，移動設備的便攜性和智能化決定了其將成為數字化內容的主流查看手段之一，也是目前科技刊物在線查看的必要補充手段。

科技刊物因為學術嚴謹性、受眾面和版權等因素，移動終端的應用落后于其他出版物，內容傳播渠道也較為單一[2-4]。近年來，隨著移動互聯網的發展，大型科技出版集團以及諸多期刊出版機構紛紛推出移動終端應用，尤其以醫療和生物類期刊為先[5-7]。杏樹林、生物谷等機構也都推出了“醫學文獻”、“SCI期刊助手”等醫學和生物學期刊的移動應用[8-10]。上海大學學報、西油期刊等刊物也順應期刊發展要求推出了刊物的移動APP應用。農業科技領域，目前還未有期刊進行專用移動發布渠道的策劃。

《熱帶作物學報》是國家一級學會--中國熱帶作物學會的會刊[11]，近年來，《熱帶作物學報》被引頻次和復合影響因此逐年提升，尤其氣象、微生物和農產品加工等欄目被引頻次較高，對熱帶農業領域產生了重要影響[12-13]。作為熱帶農業科研領域標志性刊物，《熱帶作物學報》不僅需要在國內進一步發揮學科前沿的引領作用，更需要繼續向國外熱帶地區輻射，提升國際知名度和競爭力。因此，順應期刊出版行業的發展趨勢，規劃移動終端的內容獲取和閱讀模式[14]，推出適合移動終端閱讀的在線內容， 是《熱帶作物學報》精品期刊建設的必然選擇。對于發表內容涉及科技操作以及農技操作，如果輔以視頻和動畫展示，可以讓讀者充分領會作者的意圖，傳統的圖文很難對此做出清楚描述[15]。

EPUB（Electronic Publication的縮寫）是一種基于XML的電子書標準[16]，也是目前主流通用的電子書格式（.epub），最大的特點是內容可以根據閱讀設備的特性，以最適于閱讀的方式呈現。EPUB標準支持豐富的媒體類型[16-29]，包括音視頻、有聲書、可嵌入及渲染的數學公式等，對內容展現多元化，也更為醒目。EPUB文件通過腳本設置使富媒體元素與內容的上下文關聯，需要說明的是，EPUB標準的內容規范明確指出，當內容需要進行媒體展示時，啟用腳本支持，當內容無腳本支持或禁用腳本閱讀系統渲染時，電子書內容必須保持完整性，仍然能夠為用戶所用，且沒有信息丟失或明顯的惡化[178]。在上述條件下，《熱帶作物學報》使用EPUB標準進行內容編輯制作且在終端進行解析時，完全能夠滿足原有內容的展示，而富媒體內容則根據刊物設定及用戶需求進行腳本執行的控制[20]。

本文針對《熱帶作物學報》移動出版的轉型需求，通過數字出版編輯系統對已投稿并已錄用的刊物內容進行了編輯制作，展示編輯結果。通過基于瀏覽器的WebKit通用閱讀器對EPUB內容進行解析和顯示，最后，對《熱帶作物學報》后續移動出版的轉型進行了探討，以期為科技期刊提供移動出版應用模式。

1 數字刊物編輯制作分析

1.1 研發目的和功能設計

針對《熱帶作物學報》的全流程數字化編輯制作，研發了數字期刊編輯制作系統實現支持多元素的協同內容制作，并針對不同發行渠道的多元發布，除可進行常用數字資源編輯轉換外，針對科技刊物移動互聯網的發展趨勢，實現輸出內容可在移動終端自適應排版，支持移動閱讀。結果除EPUB格式外，還可根據后續編輯和應用，輸出包括XML和XHTML格式，支持交互式的內容編排，支持科技公式編輯，可對多媒體、音視頻素材進行引用，支持稿件圖像自動編輯，內容后續仍可被圖書編排工具兼容，具有普適性。另外，輸出格式進行更深層次的內容應用，如數據分析、數據挖掘和決策支撐。

1.2 數字科技刊物編輯制作技術

本研究基于Qt技術，實現了通過代碼控制EPUB3.0標準數字資源編輯制作，將現有數字化格式，如txt、pdf、word，以及圖片、視頻、動畫等科技刊物現有內容及后續擴展內容集成編輯，形成EPUB文件或XML可編輯文件，為后續的EPUB文件制作以及基于HTML的內容展示提供素材。

1.2.1 EPUB內容制作初始化與框架搭建

EPUB3.0格式文檔中mimetype是壓縮包的第一個文檔，用于標識文檔類型和封裝格式，其中.Container和.xml為META-INF目錄下的必要文檔，主要用于指定OPF文檔的路徑.META-INF目錄下還可以包含與數字簽名、文檔加密等功能相關的文檔[16，18]。OPF文檔即開放封裝格式文檔，它是EPUB電子書資源組織與內容處理的核心，通常與其他內容資源統一存放于一個非通用名稱的文檔目錄中。EPUB內容的基本框架也就是文檔索引的基本指針，用來標識內容的每一個部分，當閱讀器進行內容的解析時，也首先從mimetype進行內容的讀取。

1.2.2 EPUB內容制作核心算法 數字期刊編輯制作系統創建并制作EPUB3.0文檔的基本算法見圖1。

創建minetype文檔作為ZIP的頭文件，生成EPUB文件的根目錄，EPUB文件包含minetype主題內容以及元數據。根目錄創建META-INF目錄作為minetype的頭文件，新文件container.xml指向EPUB內容的不同類型和不同位置，作為EPUB文件的引導文件。

創建OEBPS文件生成模塊，依據內容的不同，構建EPUB檔案目錄和文件結構，包括封面、標題、內容、樣式、效果和圖片，以及一個ttf文檔用于存放文字等信息。OEBPS目錄除用于存放之外，也可以在OEBPS目錄之下建立相應的子目錄，例如chapter目錄，把內容各章節的OPS文檔放在chapter目錄中。

創建元數據OPF，為文檔中的內容進行描述和約定，OPF可約定包括索引、標識、標簽和屬性。從OPF可進行數據的查找和腳本的檢查。另外，其他元數據包括語言、出版日期、出版機構和版權許可等。

2 功能實現

2.1 流式布局及自適應排版

2.1.1 流式布局 本研究將EPUB內容分類內容欄和側邊欄，二者比例為7 ∶ 3，設置內容欄的寬度為70%，側邊欄的寬度為30%。然后，使內容欄浮動在左邊，側邊欄浮動在右邊。這使得兩個欄的位置相對。通過Float控件實現了寬度值外的元素會自動滾動到前面元素的下方，不會在水平方向溢出，避免了水平滾動條的出現。

2.1.2 自適應排版 手機的屏幕相對較小，寬度通常在600像素以下，PC的屏幕寬度一般都在1 000像素以上，同樣的內容，要在大小迥異的屏幕上，本研究根據EPUB3.0標準，通過自適應標簽設置實現，也就是JavaScript通過div控制[21]。

在EPUB內容進行編輯時，通過在content中設置viewport元標簽進行內容寬度的自動調整[22-23]。

viewport是閱讀器或瀏覽器的默認寬度及高度，本研究的EPUB文件寬度默認等于終端屏幕寬度（width=device-width），原始縮放比例（initial-scale=1）為1.0，即網頁初始大小占屏幕面積的100%。當閱讀系統識別屏幕寬度與內容viewport有出入時，文件加載相應的CSS。

media=“screen and（max-device-width： 600px）”

href=“tinyScreen.css”/>

以屏幕寬度600像素舉例。如果屏幕寬度小于600像素（max-device-width：600px），就加載tinyScreen.css文件，及對文檔進行自適應換行排版。

2.2 圖片處理

對于《熱帶作物學報》，目前最多也是最直觀的顯示即為圖片，圖片的2D展現形式，決定了它作為目前科技期刊紙質化出版形勢下主要多媒體內容展現形式，為適應《熱帶作物學報》現有內容編輯制作，本研究首要解決內容圖片在EPUB3.0標準下的編排和展示，依據版式結構，音、視頻和動畫播放框也可沿用同樣的算法。

本研究默認文檔內圖片分辨率固定，僅從大小入手進行圖片的排版，對于圖文內容的混排效果，采用流動布局（fluid grid）、相對大小字體和不使用絕對寬度的JavaScript控制CSS代碼，實現不同圖文混排內容的版式處理，達到不同終端解析時的屏幕自適應，實現圖文最佳顯示效果。

依據圖片的長寬具體設置了兩種排放方式，即放置頁面中間或排頁面側邊[24]。圖文混排中對圖片的處理算法見圖2，其中需要說明的是當圖片的寬度在不壓縮的情況下小于頁面1/2，即作為豎圖處理，形成頁面圖片與文字分取兩邊的狀態[26]。圖2算法簡言之則為：①大于終端閱讀器（瀏覽器）寬度1/2為橫圖：放置于頁面中間，同樣長寬偶數圖調整寬度至兩張圖片并排展示，奇數時靠前偶數按照并排展示，最后單獨圖片放置于頁面中間；②豎圖或寬度小于終端閱讀器（瀏覽器）寬度1/2為豎圖，排側邊，空白處自動放置文字內容，文字內容的行數由圖片高度與段落間距決定，文字字數由版面寬度減去圖片寬度的值與字間距決定。

2.3 富媒體內容及數學公式處理

（1）富媒體處理。富媒體（Rich Media）作為圖片、動畫、聲音、視頻或交互性信息的傳播內容，對于學報而言，可以極大的擴展內容的表現形式，對于復雜的操作以及研究成果可以借助富媒體直觀和立體的表達，操作過程和技術手段可以有效呈現。EPUB的Trigger元素能夠生成由標記定義的用戶界面，用于控制音頻、視頻和Flash等多媒體元素的播放[16]。在進行EPUB文件編輯插入音視頻時，與圖文混排的處理方式一致。

（2）數學公式處理。EPUB3.0 XHTML內容支持MathML嵌入，編輯制作系統通過集成開源MatheJax公式庫，實現MathML在編輯過程中的渲染，實現了對數據公式和復雜邏輯結構圖的支持。編輯過程中公式元素直接通過MathJax實現對數學公式和特殊字符的渲染與處理，MathML結果以HTML嵌入EPUB資源中。在閱讀系統進行EPUB文件的解析時，HTML5的canvas控件實現對數學公式展示。

2.4 內容編輯及輸出結果

本文選取2015年在《熱帶作物學報》公開發表的“熱帶地區木麻黃無性系生物量及其空間分配特征”一文進行EPUB3.0內容的制作與排版，并將結果與目前主流的數字刊物內容格式pdf進行對比展示（圖3）。

數字出版編輯平臺通過代碼對HTML內容進行控制，頁面分區域展示目錄、內容和代碼，并為沒有HTML和CSS編輯基礎的用戶提供模板對內容進行直接的填寫套用。確認內容及格式后，保存為.EPUB格式，系統自動對內容進行封裝和壓縮。

2.5 EPUB期刊內容終端解析與展示

通過編輯制作系統進行EPUB制作后，閱讀系統通過基于瀏覽器的解析引擎對EPUB進行解析，目前主流瀏覽器的內核主要有IE等的Trident內核，Firefox的Gecko內核，Opera的Presto內核及Safari的WebKit內核等[25-26]。

解析控制流程如圖4，通過移動終端常用的Trident和WebKit內核舉例說明。

本研究在實現EPUB格式的《熱帶作物學報》內容編輯制作之后，采用自主研發的數字資源閱讀器查看編輯成果。閱讀器采用傳統開發方式處理，與常見基于Android平臺的電子書解析工具類似，即通過基于HTML5的移動應用框架封裝WebKit實現基于瀏覽器的閱讀工具。

采用基于WebKit的閱讀器查看數字期刊內容，解析后的輸出結果見圖5。

對應內容借助移動端查看PDF文檔，因PDF文檔格式的限制，只能進行類似圖片的大小縮放才能顯示合適的字體大小，具體效果如圖6、圖7所示。

基于EPUB標準的數字期刊編輯制作系統，解決了數字出版內容與展示設備的差異，實現了面向移動互聯網的《熱帶作物學報》EPUB內容編輯及制作，保證了數字產品的易制作、易復制和易分發的特點。以圖片排版為例對EPUB內容制作進行了分析和闡述，對富媒體音視頻和數學公式等科技刊物常見內容的編輯、解析、顯示和渲染方法進行了說明。通過基于WebKit的移動終端閱讀系統對科技期刊的編輯制作效果進行了展示，并與通用數字期刊PDF格式進行了展示對比。結果表明基于EPUB3.0標準的《熱帶作物學報》內容在主流操作系統移動終端完美解析和渲染，相對于目前推出移動應用的科技刊物，EPUB比PDF有著更好的閱讀體驗。

3 討論與結論

3.1 《熱帶作物學報》移動數字出版方向探討

在基于EPUB3.0標準的科技刊物內容進行加工制作，并通過互聯網和移動互聯網渠道進行發行和推送后，碎片化的數字期刊資源的利用價值遠不止于閱讀，綜合應用將是《熱帶作物學報》數字出版和發行的發展方向。

3.1.1 線上線下互通，運營模式創新 《熱帶作物學報》作為中國熱帶作物學會的會刊，且具有一定的區域和領域的針對性，可以考慮構建資源與服務的開放機制，提供更全面的內容服務，降低用戶查詢、下載和分享資源的成本。科研工作者更加需要利用碎片時間在工作以外獲得更多的科技前沿知識和資訊，基于EPUB標準的刊物內容，在保證資源安全以及版權不受影響的情況下，可以借鑒其他類型期刊借助于APP、微信和微博等移動互聯網進行傳播的方式。

3.1.2 加工精品資源，強化資源定制 根據《熱帶作物學報》不同欄目和不同內容的制作要求，利用EPUB標準加工制作的內容資源為結構化的碎片資源，除發行和閱讀的優勢外，還具備完整索引基礎。在版權允許的情況下，可根據需求通過索引工具的定制開發，實現針對關鍵內容的檢索結果定制，再進行內容分析，如研究主題對應關系、技術發展動態和行業發展現狀等，方便實現《熱帶作物學報》精準內容定制。

3.1.3 應用模型規劃，突出刊物特點 針對熱帶地區特有的農業特點，進行針對性的富媒體內容規劃，前期以模型形式為編輯和用戶提供可以嵌入到內容中的元素，如熱帶棕櫚科的椰子樹和大戟科的橡膠樹等植物，通過富媒體內容使不了解物種的用戶有直觀的感受，也可以幫助種質資源、物候和生態學研究內容更容易理解，應用的前提首先需要編輯的試用和引導。

3.1.4 挖掘資源內容，提煉隱性知識 移動應用的環境下，編輯除原有整篇文章發布和推送外，根據EPUB資源可自由定制標簽的特點，設置除題名、主題和關鍵詞之外的標簽，進行其他應用主題的歸總，以職業敏銳性挖掘科技工作者感興趣的研究內容以及文章包含的隱性知識，關聯和提煉更加有學術意義的內容。

3.1.5 技術升級，完善移動內容應用體系 當《熱帶作物學報》建立了成熟完善的移動閱讀內容發布體系后，將打破紙質刊物和傳統線上發行的特質，實現以內容為核心的檢索和傳播平臺，內容的傳播范圍和速度都將倍增，數字版權保護的重要性就體現出來了，除保護內容的著作權外，還涉及合理合法使用內容、保護作者信息以及版權許可聲明等，在后續的研發中，將進行水印技術、數字資源加解密和內容資源編碼保護等關鍵技術攻關，配合EPUB內容制作實現數字版權保護。

3.2 結論

移動互聯網環境下如何將科技期刊做大做強，業內不同刊物已從不同方面進行了初步探索，但已有文獻針對面向移動互聯網的科技期刊應用的論述僅停留在選題策劃階段，主要有兩個方面的論點：其一，對目前通用電子書格式EPUB在科技期刊出版發行的可能性進行了探討[6-7]；其二，對科技期刊APP和微信公眾號應用進行了展望[8-10]。上述兩個論點均未深入探索科技期刊移動應用的可行性，也未從實際實施角度進行闡述，根本原因即為基礎內容的加工不能實現。移動互聯網的內容應用要求為“小而精”，目前線上發行的PDF格式動輒超過1M的大小來看，確實存在應用的瓶頸。當然除技術原因外，也存在接受程度、推行難度、版權和收益等問題[27]。在科技期刊基于移動互聯網發展的必然趨勢下，承載移動出版發展的核心要素是技術，出版的核心價值仍在于內容資源[28]。

本研究在借鑒基于移動互聯網的發行策劃基礎上，從《熱帶作物學報》發行內容入手進行服務策劃，解決了移動內容制作的技術問題，構筑了農業科技期刊的互聯網應用基礎，確定了移動出版傳播的形式，實現了移動出版的可能。后續研究將逐步實現從已有定向傳播到“互聯網+”型科農業科技期刊的轉型，深度挖掘和充分利用數字內容，為用戶提供高附加值的產品和服務，打造線上線下融合的農業科技期刊產業。

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