Клавиатура с аккордами (также называемая аккордовой клавиатурой, аккордовой клавиатурой или аккордовой клавиатурой ) — это компьютерное устройство ввода , которое позволяет пользователю вводить символы или команды, сформированные путем нажатия нескольких клавиш одновременно, как при игре « аккорда » на пианино . Большое количество комбинаций, доступных из небольшого количества клавиш, позволяет вводить текст или команды одной рукой, оставляя другую руку свободной. Вторичным преимуществом является то, что ее можно встроить в устройство (например, в карманный компьютер или руль велосипеда ), которое слишком мало, чтобы вместить клавиатуру обычного размера.
Аккордовая клавиатура без доски, обычно предназначенная для использования в руке, называется keyer . Дуглас Энгельбарт представил аккордовую клавиатуру в качестве компьютерного интерфейса в 1968 году на мероприятии, которое часто называют « Матерью всех демонстраций ».
Каждая клавиша сопоставлена с числом, а затем может быть сопоставлена с соответствующей буквой или командой. Нажимая две или более клавиш одновременно, пользователь может генерировать множество комбинаций. В оригинальном сопоставлении Энгельбарта он использовал пять клавиш: 1, 2, 4, 8, 16. Клавиши были сопоставлены следующим образом: a = 1, b = 2, c = 3, d = 4 и так далее. Если пользователь нажимал клавиши 1 и 2 одновременно, а затем отпускал клавиши, 1 и 2 добавлялись к 3, и поскольку C является третьей буквой алфавита, появлялась буква «c». В отличие от нажатия аккорда на пианино, аккорд распознается только после того, как все клавиши или кнопки мыши будут отпущены. С тех пор, как Энгельбарт представил набор клавиш, было разработано несколько различных конструкций, основанных на схожих концепциях.
В качестве грубого примера, каждый палец может контролировать одну клавишу, которая соответствует одному биту в байте , так что с помощью семи клавиш и семи пальцев можно ввести любой символ из набора ASCII — если пользователь может запомнить двоичные коды. Благодаря небольшому количеству требуемых клавиш, аккорд легко адаптируется из настольной в мобильную среду.
Практические устройства обычно используют более простые аккорды для распространенных символов ( например, Бодо ), или могут иметь способы, чтобы сделать запоминание аккордов более простым ( например, Microwriter [1] ), но применяются те же принципы. Эти портативные устройства впервые стали популярными с движением носимых компьютеров в 1980-х годах.
Тад Старнер из Технологического института Джорджии и другие опубликовали многочисленные исследования [2] [3] [4], показывающие, что двуручный аккордовый ввод текста был быстрее и давал меньше ошибок, чем на клавиатуре QWERTY . В настоящее время рекорд по скорости ввода слов удерживают стенографические машины. Многие пользователи стенографов могут достигать 300 слов в минуту. Однако стенографисты обычно тренируются в течение трех лет, прежде чем достигнут профессионального уровня скорости и точности.
Самая ранняя известная аккордовая клавиатура была частью "пятиигловой" станции телеграфиста , разработанной Уитстоном и Куком в 1836 году, в которой любые две из пяти игл могли указывать влево или вправо, чтобы обозначать буквы на сетке. Она была разработана для использования неподготовленными операторами (которые определяли, какие клавиши нажимать, глядя на сетку), и не использовалась там, где были обученные телеграфисты.
Первое широкое применение аккордовой клавиатуры было в стенографической машине, используемой судебными репортерами, которая была изобретена в 1868 году и до сих пор используется. Выходные данные стенографа изначально представляли собой фонетический код, который должен был быть расшифрован позже (обычно тем же оператором, который создал исходный вывод), а не произвольный текст — автоматическое программное обеспечение для конвертации теперь является обычным явлением.
В 1874 году был разработан пятибитный телеграфный код Бодо и соответствующая ему 5-клавишная аккордовая клавиатура, которые оператор мог бы использовать вручную, формируя коды. Код оптимизирован для скорости и низкого износа: аккорды были выбраны таким образом, чтобы наиболее распространенные символы использовали самые простые аккорды. Но телеграфисты уже использовали пишущие машинки с QWERTY-клавиатурой для «копирования» полученных сообщений, и в то время было разумнее построить пишущую машинку, которая могла бы автоматически генерировать коды, а не заставлять их учиться использовать новое устройство ввода. [ необходима цитата ]
Некоторые ранние дыроколы использовали клавиатуру с 12 помеченными клавишами для пробивки правильных отверстий в бумажных карточках. Цифры от 0 до 9 представлялись одним ударом; 26 букв представлялись комбинациями двух ударов, а символы представлялись комбинациями двух или трех ударов.
.jpg/1280px-Hall-Braille_writer_(Martin_Howard_Collection).jpg)
Шрифт Брайля (система письма для слепых) использует 6 или 8 тактильных «точек», из которых формируются все буквы и цифры. Когда Луи Брайль изобрел его, он производился с помощью иглы, последовательно прокалывающей все необходимые точки в листе картона. В 1892 году Фрэнк Хейвен Холл , суперинтендант Иллинойсского института образования слепых, создал Hall Braille Writer, который был похож на пишущую машинку с 6 клавишами, по одной на каждую точку в ячейке шрифта Брайля. [6] Шрифт Брайля Перкинса , впервые произведенный в 1951 году, использует 6-клавишную аккордовую клавиатуру (плюс пробел) для вывода шрифта Брайля и был очень успешным как доступный продукт для массового рынка. Брайль, как и Бодо, использует символ числа и символ Shift, который может повторяться для блокировки Shift, чтобы вписать цифры и верхний регистр в 63 кода, которые предлагают 6 бит.
После Второй мировой войны, с появлением электроники для чтения аккордов и поиска в таблицах «кодов», почтовые сортировочные отделения начали исследовать аккордовые решения, чтобы иметь возможность нанимать людей, отличных от обученных и дорогих машинисток. В 1954 году была открыта важная концепция: аккордовое производство легче освоить, когда оно выполняется при отпускании клавиш, а не при их нажатии.
Исследователи из IBM исследовали аккордовые клавиатуры как для пишущих машинок, так и для ввода данных в компьютер еще в 1959 году, предполагая, что это может быть быстрее, чем слепая печать, если некоторые аккорды будут использоваться для ввода целых слов или частей слов. Разработка 1975 года, разработанная сотрудником IBM Натом Рочестером, имела 14 клавиш, которые были снабжены углублениями по краям, а также сверху, так что один палец мог нажимать две соседние клавиши для дополнительных комбинаций. [7] [8] Их результаты были неубедительными, но исследования продолжались по крайней мере до 1978 года.
Дуг Энгельбарт начал экспериментировать с наборами клавиш для использования с мышью в середине 1960-х годов. [9] В знаменитой демонстрации 1968 года [10] Энгельбарт представил интерфейс «человек-компьютер», который включал клавиатуру QWERTY , трехкнопочную мышь и пятикнопочный набор клавиш. Энгельбарт использовал набор клавиш левой рукой, а мышь — правой, чтобы набирать текст и вводить команды. Кнопки мыши отмечали выбор и подтверждали или отменяли команды.
Пользователи в исследовательском центре Энгельбарта Augmentation Research Center в SRI освоили мышь и набор клавиш. В 1970-х годах финансирование группы Энгельбарта, полученное от Advanced Research Projects Agency (ARPA), было прекращено, и многие ключевые члены команды Энгельбарта перешли на работу в Xerox PARC , где продолжили экспериментировать с мышью и набором клавиш. Наборы клавишных аккордов использовались в Xerox PARC в начале 1980-х годов вместе с мышами, графическими интерфейсами на рабочих станциях Xerox Star и Alto. Однокнопочная версия мыши была включена в Apple Macintosh, но Стив Джобс решил не включать набор клавиш с аккордами.
В начале 1980-х годов исследовательские лаборатории Philips в Редхилле, графство Суррей, провели краткое исследование [ требуется ссылка ] небольших дешевых клавиатур для ввода текста на телефоне. Одно из решений использовало сетку шестиугольных клавиш с символами, вписанными в углубления на клавишах, которые находились либо в центре клавиши, либо на границе двух клавиш, либо на стыке трех клавиш. Нажатие на одно из углублений приводило к одновременному нажатию одной, двух или трех шестиугольных кнопок, образуя аккорд, который был бы уникальным для этого символа. При таком расположении девятикнопочная клавиатура с тремя рядами по три шестиугольных кнопки могла быть установлена на телефон и могла воспроизводить до 33 различных символов. Выбирая широко разнесенные клавиши, можно было использовать одно углубление в качестве клавиши «shift», чтобы можно было воспроизводить как буквы, так и цифры. С одиннадцатью клавишами в расположении 3/4/4 можно было расположить 43 символа, что позволяло отображать строчный текст, цифры и скромное количество знаков препинания вместе с функцией «shift» для доступа к заглавным буквам. Хотя это имело преимущество в том, что его могли использовать неподготовленные пользователи с помощью набора « охоты и клюва » и требовало на одну клавишу меньше, чем обычная 12-кнопочная клавиатура, у нее был недостаток в том, что для нажатия некоторых символов требовалось в три раза больше силы, чем для других, что затрудняло достижение какой-либо скорости с помощью устройства. Это решение все еще живо и предложено Fastap и Unitap среди других, а коммерческий телефон был произведен и прорекламирован в Канаде в 2006 году. [ необходима цитата ]
Исторически клавиатуры Бодо и Брайля были стандартизированы в некоторой степени, но они не способны воспроизвести полный набор символов современной клавиатуры. Брайль ближе всего, поскольку он был расширен до восьми бит.
Единственный предложенный современный стандарт, GKOS (или Global Keyboard Open Standard) [11], может поддерживать большинство символов и функций, имеющихся на компьютерной клавиатуре, но не получил большого коммерческого развития. Однако приложение клавиатуры GKOS доступно для iPhone с 8 мая 2010 года, для Android с 3 октября 2010 года и для MeeGo Harmattan с 27 октября 2011 года.
Стенографические машины, иногда используемые судебными репортерами , используют аккордовую клавиатуру для представления звуков: на стандартной клавиатуре Uпредставляет звук и слово «you», а трехклавишный триграф KATпредставляет звук и слово «cat». Стенографическая клавиатура явно упорядочена: в KAT, K, слева, находится начальный звук. P, S, и T, которые являются общими начальными звуками, а также общими конечными звуками, доступны по обе стороны клавиатуры: POPпредставляет собой аккорд из 3 клавиш, использующий обе Pклавиши. [12]
Доступно несколько конструкций ключей/наборов ключей с открытым исходным кодом , например pickey [13] — устройство PS/2 на базе микроконтроллера PIC ; spiffchorder [14] — устройство USB на базе семейства микроконтроллеров Atmel AVR ; FeatherChorder [15] — устройство BLE на базе Adafruit Feather, платы «все в одном», включающей совместимый с Arduino микроконтроллер; и драйвер клавиатуры GKOS для Linux [16], а также библиотека Gkos для платы с открытым исходным кодом Atmel/ Arduino [17] .
Plover [18] — это бесплатная, кроссплатформенная программа с открытым исходным кодом, предназначенная для предоставления стенографической технологии в реальном времени не только стенографистам, но и любителям, использующим что угодно, от профессиональных машин Stenotype до недорогих игровых клавиатур NKRO . Она доступна для Linux , Windows и macOS .
Joy2chord — это драйвер аккордовой клавиатуры для Linux. С помощью файла конфигурации любой джойстик или геймпад можно превратить в аккордовую клавиатуру. Такая философия дизайна была выбрана для снижения стоимости создания устройств и, в свою очередь, снижения порога входа для знакомства с аккордовыми клавиатурами. Макроклавиши и множественные режимы также легко реализуются с помощью драйвера пользовательского пространства. [19]
Одним из примеров минимальной аккордовой клавиатуры является клавиатура Half-Qwerty Эдгара Матиаса, описанная в патенте US 5288158 около 1992 года, которая воспроизводит буквы недостающей половины, когда пользователь одновременно нажимает пробел вместе с клавишей зеркала. INTERCHI '93 опубликовал исследование Матиаса, Маккензи и Бакстона, показывающее, что люди, которые уже научились печатать вслепую, могут быстро восстановить от 50 до 70% своей скорости печати двумя руками. [20] Потеря вносит вклад в обсуждение скорости выше. Она реализована на двух популярных мобильных телефонах, каждый из которых снабжен программным устранением неоднозначности, что позволяет пользователям избегать использования пробела.
«Мультиамбические» кейеры для использования с носимыми компьютерами были изобретены в Канаде в 1970-х годах. Мультиамбические кейеры похожи на аккордовые клавиатуры, но без доски, в том смысле, что клавиши сгруппированы в кластер для того, чтобы их можно было держать в руках, а не размещать на плоской поверхности.
Аккордовые клавиатуры также используются как портативные, но двуручные устройства ввода для людей с ослабленным зрением (в сочетании с обновляемым дисплеем Брайля или голосовым синтезом). Такие клавиатуры используют минимум семь клавиш, где каждая клавиша соответствует отдельной точке Брайля , за исключением одной клавиши, которая используется как пробел. В некоторых приложениях пробел используется для создания дополнительных аккордов, которые позволяют пользователю вводить команды редактирования, такие как перемещение курсора или удаление слов. Обратите внимание, что количество точек, используемых в вычислениях Брайля, составляет не 6, а 8, поскольку это позволяет пользователю, помимо прочего, различать строчные и заглавные буквы, а также определять положение курсора. В результате большинство новых аккордовых клавиатур для ввода Брайля включают не менее девяти клавиш.
Клавиатуры с сенсорным экраном и аккордами доступны пользователям смартфонов в качестве дополнительного способа ввода текста. Поскольку количество клавиш невелико, области кнопок можно сделать больше и их будет легче нажимать на маленьком экране. Наиболее распространенные буквы не обязательно требуют аккордовых нажатий, как в случае с оптимизированными раскладками клавиатуры GKOS (приложение для Android), где для двенадцати наиболее распространенных символов требуются только отдельные клавиши.
Компания CharaChorder продает аккордовые устройства ввода. Их первое коммерчески доступное устройство — CharaChorder One, которое имеет разделенную конструкцию, где каждый имеет доступ к 9 переключателям, которые можно перемещать в пяти направлениях (вверх, вниз, влево, вправо и нажимать) в отличие от типичных клавиатур. Это устройство позволяет как аккордовый ввод, так и традиционный ввод символов. Набор слов, которые можно набирать аккордами, может динамически изменяться пользователем в реальном времени, но по умолчанию включает 300 наиболее распространенных слов в английском языке. Эта функция аккордового ввода позволяет достичь потенциально чрезвычайно высокой скорости набора текста, настолько, что основателю компании запретили участвовать в онлайн-соревнованиях по набору текста. [21] Кроме того, они создают Charachorder Lite с более традиционным дизайном клавиатуры. Производитель утверждает, что пользователи Charachorder One могут достигать скорости 300 слов в минуту, в то время как пользователи Charachorder Lite могут достигать 250 слов в минуту. [22]
WriteHander, 12-клавишная аккордовая клавиатура от NewO Company, появилась в 1978 году в выпусках ROM Magazine, одного из первых журналов по применению микрокомпьютеров.
Еще одной ранней коммерческой моделью был шестикнопочный Microwriter , разработанный Cy Endfield и Chris Rainey, и впервые проданный в 1980 году. Microwriting — это система аккордовой клавиатуры, основанная на наборе мнемоник. Она была разработана только для правшей.
В 1982 году компания Ergoplic Kebords Ltd, израильский стартап, основанный израильским исследователем с большим опытом в разработке интерфейса «человек-машина», представила клавиатуру Octima с 8 клавишами, по одной для каждого пальца, и еще 3 клавиши, которые позволяли вводить цифры, знаки препинания и функции управления. Клавиатура была полностью совместима с клавиатурами IBM PC и AT , а также имела версию для Apple IIe . Ее комбинации клавиш были основаны на мнемонической системе, которая позволяла быстро и легко освоить сенсорный ввод. В течение нескольких часов пользователь мог достичь скорости печати, аналогичной скорости письма от руки. Уникальный дизайн также избавлял от напряжения в руках (синдром запястного канала) и позволял дольше печатать, чем традиционные клавиатуры. Она была многоязычной и поддерживала английский, немецкий, французский и иврит.
BAT — это устройство размером с руку с 7 клавишами от Infogrip, которое продается с 1985 года. Оно обеспечивает по одной клавише для каждого пальца и три для большого пальца. Оно предлагается для руки, которая не держит мышь, в точном продолжении видения Энгельбарта.