电脑键盘的键位设计
一款键盘的键位设计包含了两个概念,一是主体的英文和数字键位设计,二是各种附属键位设计。
最通常的英文与数字键位设计方案就是俗称的“QWERTY”柯蒂键盘。这是Christopher Latham Sholes于1868年发明的键位方案。
众所周知,许多文章中说柯蒂键盘主要的设计目的就是使击键的速度不至太快。不过在这些文章中的说法有一个小小的错误,这就是——柯蒂键盘的键位设计并不是要“使击键的速度不至太快导致卡住”,而是“在不至卡住的前提下尽量提高打字速度”。
这两种说法中有一个微妙的差异,这就是说,减慢打字速度不是最终目的,QWERTY键盘并不是在一味的减低速度,它固然有把ED这样的常见组合放在一个手指上的减低速度设计,但也有很多诸如ER这样的加速组合键位。
实际上这样设计的根本原因在于机械式打字机的结构,其铅字杠杆的结构决定了当两个位置接近的铅字同时按下的时候就会卡死,但相对的两个相距较远的铅字就不会发生同样的问题,相信有过英文打字机使用经验的人应该都会有所体会。
在柯蒂键盘上,一些常用的字母被放在无名指、小拇指等位置上,这一向被认为是用小拇指等的不灵活性来减低速度,但这种说法没有考虑到机械式打字机的实际情况,食指固然是最灵活的,但食指键位上的按键也是最容易卡死的,所以将常用字母放在边缘以保证在高速打字时不会卡死也就是理所当然的。
所以说,设计柯蒂键盘的最终目的并不是为了单纯的减低打字速度,事实上,柯蒂键盘的设计方案恰恰是为了提高打字速度,只不过是“在不会卡死的情况下尽力提高打字速度”。
进入20世纪以后,机电打字机发明使得机械式打字机的铅字臂卡死不再成为一个重要的问题,众多的高速打字键盘也就应运而生。其中最著名的也就是DVORAK德沃拉克键盘。
德沃拉克键盘是August Dvorak教授在1930年设计的键位方案,由于不再考虑按键的机械结构问题,所以按键排布完全按照理想化的击键率分布设计。手指运动的行程比柯蒂键盘要小得多,平均打字速度几乎提高了一倍。不过正如很多事情一样,习惯的力量是难以抵挡的,德沃拉克键盘至今只是在极少数专业场合使用。不过对于想试试的人来说,可以尝试一下Windows里自带的德沃拉克键盘方案。 各种语言的键盘基本都是在英文键盘的基础上改变而成的,大部分键的排列方式都和英文键盘相差不远,只有一些细微的差别,例如英国键盘上的美元符号变成了英镑符号,而德文键盘上的子母Y和Z互换了位置。
各种远东语言键盘在英文按键部分则与不标准的美式英文键盘没有什么大的不同,但在一些附属按键上则有明显的区别。对于中国用户来说,最容易见到的非美语言键盘可能就是二手市场上常见的日文键盘了,与标准的英文键盘相比,它的大部分按键都是一样的,但在一些标点符号上却有明显的位置差异,从而导致在英文系统中使用一些标点的时候出现按键的标识和实际内容对应不上的情况。
键位设计的另一个概念就是附属键位的设计,从最早的IBM PC 83键盘到现在主流的108键Windows98键盘,已经更新了几代,但总体上并没有根本性的变化。虽然其中有一些诸如紧凑型的设计,但从市场反应来看是不成功的。由此可见,目前的键盘键位设计经过了多年的实践检验,已经是非常成熟的理想设计。 所谓的十字形方向键,指的就是键盘上的独立方向键呈十字形排列,这种设计最初是为了在形象上更为接近传统的83键盘设计,但实际的效果却相当的差。
最早的十字形键是微软第一代人体工学键盘上使用的,但随后就成为这一代名品上被人骂得最多的设计,十字形的键位看起来很好看,但实际使用一下就会发现这种按键设计手指会别扭的挤在一起,无论在日常使用还是在游戏中都极不方便,特别是在赛车游戏中几乎没法玩下去。所以微软在此后的第二代产品中又改回了原来的设计。
不过可笑的是,始作俑者微软自己都已经不用十字形方向键了,但近来一些国内的厂商却又把这种弄巧成拙的设计拾了回来,还作为特色设计之一来大肆宣传。强烈建议大家对此不要考虑,否则买回来就有够受的。
1、为降低输入速度
难以置信的是,键盘之所以排列成“QWERTY”,竟然是因为这样能降低输入速度。原来,电脑键盘是从打字机那儿原封不动搬过来的。世界上第一台打字机由美国人克里斯托佛·莱瑟姆·肖尔斯发明,起初,他的确是按“ABCD”来排列键盘,但受限于当时的键盘用金属棒制作,当打字员击键速度太快时,相邻键杆容易撞到一起,并造成卡壳。
无奈之下,肖尔斯请他的内兄重新设计。新键盘的设计思路很简单:打乱字母的顺序,让打字员的手指必须在键盘上跨越更长的距离,从而降低输入速度!
为此,设计者可谓挖空心思。键盘有三行,按理说中间一行是主行,接近手指,常用字母应该摆在这儿。可偏不。设计者让英文中10个常用字里的8个远离手指,比如e和t,出现频率分别高达12.702%和9.056%,却被赶得远远的,须抬起手腕才能碰到。相应的,不常用的j、k放到了中间行,而最少用的z也离手指较近。
如此设计,打字员不得不频繁地上下移动手腕,当然,速度是降了下来!但从人体工程学的角度看,QWERTY键盘实在缺点多多。据统计,一个熟练打字员工作8小时,手指移动距离长达25.7公里。此外,这种设计偏重于左手,而多数人是右撇子,一大通网聊下来,左手便会更劳累。尤其绝的是,小指等相对“瘦弱”的手指,承担的任务往往更重,劳损度自然水涨船高。
实际上,当今流行的“键盘病”,如手腕过度劳损等,多多少少与QWERTY键盘的坑爹布局有关。因此,QWERTY键盘被戏称为“人类历史上最糟糕的发明”。
2、难被取代
中国的70后、80后应该都有印象,中学时有一门“打字课”,下发专门的教材,还有老师指导,苦练一学期,才能达到“键字如飞”的梦幻境界。尽管效率如此低下,这个“最糟糕的发明”却迟迟不肯退出历史舞台。
实际上,替代品早有了。1936年,美国人德沃夏克就发明了Dvorak键盘。他把常用字母归到了一起,67%的打字活动在中间排进行,左右手平衡为47%:53%。这符合最优键盘的三大标准:左右手的负荷相近;最大化中间行的负荷;两手顺序交替的频率最大化,并且相同手指的频率最小化。
到1970年代,发明家进一步改造。键盘被做成弯曲状,分左右两部分,用两只手控制。这种设计更符合人体工程学,能使打字员在打字时保持舒服的姿势,手腕不容易酸痛和受损。
据《吉尼斯世界记录大全》,目前世界上最快的英文打字速度,就是2005年由一位打字员使用Dvorak键盘创造的。她连续打字50分钟,平均每分钟输入150个词,峰值速度为212个单词/分钟。
然而效率的提高并没有带来市场占有率。70多年过去了,即便是手机键盘或虚拟键盘,主流仍是QWERTY键盘。不过,Dvorak键盘好歹还能买到,理连·莫特发明的MALT键盘据说更先进,市场上却基本找不到。
对此,专家归结为“消费者惰性”。谁让QWERTY键盘最早诞生,而且让一代又一代人付出了大量学习成本。何况,用它输入中文,其实蛮方便的。
但世事无绝对。随着手写输入、语音识别、触摸等技术发展,说不定哪天QWERTY键盘会销声匿迹,被后来者取代,例如生活周刊曾报道过的“Aeviou滑行汉字输入法”。
图灵机,又称图灵计算、图灵计算机,是由数学家阿兰·麦席森·图灵(1912~1954)提出的一种抽象计算模型,即将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象,由一个虚拟的机器替代人们进行数学运算。
电脑键盘是把文字信息的控制信息输入电脑的通道,从英文打字机键盘演变而来的。它最早出现在电脑上的时候,还是一种叫做“电传打字机”的部件。
实际上,比电传打字机更早的年代,键盘就已经出现在电脑附属设备上了,在电脑还是能够占满一个大厅的年代里,主要的电脑输入设备就是穿孔纸带和穿孔卡片,这些纸带和卡片当然不可能是人手一点点穿出来的,它们是使用专用的“纸带穿孔机”和“卡片穿孔机”来穿出的,而在这两种机器上也都有一台很像普通打字机的电动打字机作为输入设备。
沃拉克键盘是August Dvorak教授在1930年设计的键位方案,由于不再考虑按键的机械结构问题,所以按键排布完全按照理想化的击键率分布设计。手指运动的行程比柯蒂键盘要小得多,平均打字速度几乎提高了一倍。不过正如很多事情一样,习惯的力量是难以抵挡的,德沃拉克键盘至今只是在极少数专业场合使用。不过对于想试试的人来说,可以尝试一下Windows里自带的德沃拉克键盘方案。
除了目前使用量最多的QWERTY键盘,一些国家为了方便自己的语言输入,也有自己设计的键盘布局。比如德国的qwertz,法国的azerty等等。布局设计的出发点就是方便、快捷和习惯。
目前大多数人使用的键盘布局是QWERTY布局。所谓QWERTY,就是键盘字母区最上面一排按键从左往右数的字母依次是QWERTY。
这种键盘按键布局的产生,是源于打字机的键盘布局,根据维基百科所说,最早的键盘是乐器中的键盘,如钢琴键盘。随着打印电报的发展,出现了打字机。
最早的电报打字机的按键布局和钢琴键盘差不多,就是一排字母,后来一个叫Christopher Sholes的人设计了现在这种三排字母的按键布局,上下相邻的字母水平错开,用来给按键所连接的杠杆留出空间。
将按键顺序打乱是为了防止有些连续的字母快速按下导致打字机卡键,后来的打字机解决了这个问题,但是因为已经卖出去了很多打字机,为了向后兼容,就保留了这种按键布局。
这也造成了虽然这种按键布局的设计并不科学,但使用范围特别广泛的结果,更详细的键盘布局发展史。
除了目前使用量最多的QWERTY键盘,一些国家为了方便自己的语言输入,也有自己设计的键盘布局。比如德国的qwertz,法国的azerty等等。