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電腦鍵盤的設計概念及種類分析

2016-04-14 16:29:53報告大廳(www.chinabgao.com) 字號:T| T

  電腦已經是入駐家家戶戶了,那麼了解電腦鍵盤嗎?不了解,沒關係,中國報告大廳的小編整理了電腦鍵盤的設計概念及種類分析信息如下。

電腦鍵盤的設計概念及種類分析

  鍵位設計

  設計概念

  一款鍵盤的鍵位設計包含了兩個概念,一是主體的英文和數字鍵位設計,二是各種附屬鍵位設計。

  最通常的英文與數字鍵位設計方案就是俗稱的「QWERTY」柯蒂鍵盤。這是Christ

  電腦鍵盤 opher Latham Sholes於1868年發明的鍵位方案。

  眾所周知,許多文章中說柯蒂鍵盤主要的設計目的就是使擊鍵的速度不至太快。不過在這些文章中的說法有一個小小的錯誤,這就是——柯蒂鍵盤的鍵位設計並不是要「使擊鍵的速度不至太快導致卡住」,而是「在不至卡住的前提下儘量提高打字速度」。

  這兩種說法中有一個微妙的差異,這就是說,減慢打字速度不是最終目的,QWERTY鍵盤並不是在一味的減低速度,它固然有把ED這樣的常見組合放在一個手指上的減低速度設計,但也有很多諸如ER這樣的加速組合鍵位。

  實際上這樣設計的根本原因在於機械式打字機的結構,其鉛字槓桿的結構決定了當兩個位置接近的鉛字同時按下的時候就會卡死,但相對的兩個相距較遠的鉛字就不會發生同樣的問題,相信有過英文打字機使用經驗的人應該都會有所體會。

  在柯蒂鍵盤上,一些常用的字母被放在無名指、小拇指等位置上,這一向被認為是用小拇指等的不靈活性來減低速度,但這種說法沒有考慮到機械式打字機的實際情況,食指固然是最靈活的,但食指鍵位上的按鍵也是最容易卡死的,所以將常用字母放在邊緣以保證在高速打字時不會卡死也就是理所當然的。

  所以說,設計柯蒂鍵盤的最終目的並不是為了單純的減低打字速度,事實上,柯蒂鍵盤的設計方案恰恰是為了提高打字速度,只不過是「在不會卡死的情況下盡力提高打字速度」。

  進入20世紀以後,機電打字機發明使得機械式打字機的鉛字臂卡死不再成為一個重要的問題,眾多的高速打字鍵盤也就應運而生。其中最著名的也就是DVORAK德沃拉克鍵盤。

  德沃拉克鍵盤是August Dvorak教授在1930年設計的鍵位方案,由於不再考慮按鍵的機械結構問題,所以按鍵排布完全按照理想化的擊鍵率分布設計。手指運動的行程比柯蒂鍵盤要小得多,平均打字速度幾乎提高了一倍。不過正如很多事情一樣,習慣的力量是難以抵擋的,德沃拉克鍵盤至今只是在極少數專業場合使用。不過對於想試試的人來說,可以嘗試一下Windows里自帶的德沃拉克鍵盤方案。

  非英文鍵盤

  各種語

  電腦鍵盤 言的鍵盤基本都是在英文鍵盤的基礎上改變而成的,大部分鍵的排列方式都和英文鍵盤相差不遠,只有一些細微的差別,例如英國鍵盤上的美元符號變成了英鎊符號,而德文鍵盤上的子母Y和Z互換了位置。

  各種遠東語言鍵盤在英文按鍵部分則與不標準的美式英文鍵盤沒有什麼大的不同,但在一些附屬按鍵上則有明顯的區別。對於中國用戶來說,最容易見到的非美語言鍵盤可能就是二手市場上常見的日文鍵盤了,與標準的英文鍵盤相比,它的大部分按鍵都是一樣的,但在一些標點符號上卻有明顯的位置差異,從而導致在英文系統中使用一些標點的時候出現按鍵的標識和實際內容對應不上的情況。

  鍵位設計的另一個概念就是附屬鍵位的設計,從最早的IBM PC 83鍵盤到現在主流的108鍵Windows98鍵盤,已經更新了幾代,但總體上並沒有根本性的變化。雖然其中有一些諸如緊湊型的設計,但從市場反應來看是不成功的。由此可見,目前的鍵盤鍵位設計經過了多年的實踐檢驗,已經是非常成熟的理想設計。

  十字方向鍵

  所謂的十字形方向鍵,指的就是鍵盤上的獨立方向鍵呈十字形排列,這種設計最初是為了在形象上更為接近傳統的83鍵盤設計,但實際的效果卻相當的差。

  最早的十字形鍵是微軟第一代人體工學鍵盤上使用的,但隨後就成為這一代名品上被人罵得最多的設計,十字形的鍵位看起來很好看,但實際使用一下就會發現這種按鍵設計手指會彆扭的擠在一起,無論在日常使用還是在遊戲中都極不方便,特別是在賽車遊戲中幾乎沒法玩下去。所以微軟在此後的第二代產品中又改回了原來的設計。

  不過可笑的是,始作俑者微軟自己都已經不用十字形方向鍵了,但近來一些國內的廠商卻又把這種弄巧成拙的設計拾了回來,還作為特色設計之一來大肆宣傳。強烈建議大家對此不要考慮,否則買回來就有夠受的。

  鍵盤結構

  首先是鍵盤和上蓋板和嵌在其中的每個按鍵的鍵帽,這是用戶所主要接觸的部分。

  電腦鍵盤 在上蓋板以下,是一塊橡膠薄膜,在每個按鍵的位置上有一個彈性鍵帽,這個部件就是鍵盤的主要彈性元件,一款鍵盤的手感主要就是由這個部件的性狀和材質決定的,因此其形狀設計和橡膠成分都是各大鍵盤廠商的機密。需要指出的是,並不是所有的廠商都使用這樣的一體式橡膠薄膜,某些廠商如明基在某些鍵盤上習慣於每個按鍵都使用單獨的橡膠彈簧,這樣的設計更有利於保持每個按鍵手感的統一,但生產工序更為複雜一些。

  在橡膠薄膜以下,是三層重疊在一起的塑料薄膜,上下兩層覆蓋著薄膜導線,在每個按鍵的位置上有兩個觸點,而中間一張塑料薄膜則是不含任何導線的,將上下兩層導電薄膜分割絕緣開來,而在按鍵觸點的位置上則開有圓孔。

  這樣,在正常情況下,上下兩層導電薄膜被中間層分隔開來,不會導通。但在上層薄膜受壓以後,就會在開孔的部位與下層薄膜連同,從而產生一個按鍵信號。

  由此可見,現在的鍵盤實際上是一種接觸式鍵盤,儘管外形大相逕庭,但實際上它的基本原理和機械觸點式鍵盤是一樣的,依靠機械性的導電觸點連同來產生按鍵信號。根本不是電容式鍵盤。

  實際上這種鍵盤的真正名字叫做「薄膜接觸式鍵盤」,是一種機械接觸式鍵盤。它和機械觸點式鍵盤一樣,有壽命短易損壞的問題,但是由於橡膠彈簧取代了金屬彈簧,所以它的手感比機械觸點式鍵盤要好而接近於電容式鍵盤,而且壽命雖不及電容式鍵盤,但比機械觸點式鍵盤要長得多。

  真正的電容式鍵盤依據的是非接觸式的電容導電觸發原理,所以電路結構比薄膜接觸式鍵盤要複雜得多,而且電容式鍵盤的每個鍵都使用的是封閉式結構,其整體成本要遠遠高於開放式的薄膜接觸式鍵盤。所以現在除了少數高檔特種鍵盤以外,其實已經沒有真正的電容式鍵盤在賣了。

  當今主流鍵盤除了薄膜接觸式鍵盤以外,還有另外一種「導電橡膠接觸式鍵盤」,它的特點是只有一層導電薄膜,在每個按鍵位置上有不連通的兩個觸點,而橡膠彈簧的下部則使用導電橡膠來製作,當按下的時候就會將兩個觸點連通。

  可以看出來,這種鍵盤的原理和計算器按鍵的原理是很接近的。實際上早在個人電腦的早期,這種設計就經常在一些超薄的膝上型電腦上使用。只是與薄膜接觸式鍵盤相比,這種結構的壽命更短,所以現在除了在某些特殊用途以外,已經在逐漸消失中。

  電腦鍵盤 在鍵盤的右上角,有一塊與薄膜連同的電路板,這塊電路板就是鍵盤的核心部分,從導電薄膜傳來的導通信號會通過導線輸入到電路板上的運算晶片,這塊晶片會根據上下兩條表面的導線編號通過晶片內部的一張按鍵排布表查找出對應按鍵的ASCII碼,通過接口將其輸出。

  這種通過查表獲得按鍵編碼的方式稱之為「非編碼式鍵盤」,相對的有「編碼式鍵盤」,這種鍵盤的ASCII碼是直接由每個按鍵的數字電路產生的。與非編碼式鍵盤相比,編碼式鍵盤的成本高,重定義困難,所以現在已經很罕見了。電容式鍵盤由於其工作原理,大都是編碼式鍵盤,這也從另一個角度證明了現在的主流鍵盤並不是電容式鍵盤。

  鍵盤種類

  綜述

  鍵盤的外形分為標準鍵盤和人體工程學鍵盤,人體工程學鍵盤是在標準鍵盤上將指法規定的左手鍵區和右手鍵區這兩大板塊左右分開,並形成一定角度,使操作者不必有意識的夾緊雙臂,保持一種比較自然的形態,這種設計的鍵盤被微軟公司命名為自然鍵盤(NaturalKeyboard),對於習慣盲打的用戶可以有效的減少左右手鍵區的誤擊率,如字母」G」和」H」。有的人體工程學鍵盤還有意加大常用鍵如空格鍵和回車鍵的面積,在鍵盤的下部增加護手托板,給以前懸空手腕以支持點,減少由於手腕長期懸空導致的疲勞。這些都可以視為人性化的設計。

  根據工作原理來分的話,可分為機械式鍵盤、薄膜式鍵盤、電容式鍵盤、導電橡膠式鍵盤、

  機械式

  顧名思義,組成機械式鍵盤的按鍵,為獨立的微動開關,每個開關各控制不同的訊號;而依照微動開關不同,又可區分為單段式與兩段式2種。機械式鍵盤是最早被採用的結構,一般類似金屬接觸式開關的原理使觸點導通或斷開,具有工藝簡單、維修方便、手感一般、噪聲大、易磨損的特性,大部分廉價的機械鍵盤採用銅片彈簧作為彈性材料,銅片易折易失去彈性,使用時間一長故障率升高,當今已基本被淘汰。

  薄膜式

  薄膜式鍵盤內部是一片雙層膠膜,膠膜中間夾有一條條的銀粉線,膠膜與按鍵對應的位置會有一碳心接點,按下按鍵後,碳心接觸特定的幾條銀粉線,即會產生不同的訊號;就如機械式鍵盤的按鍵一樣,每個按鍵都可送出不同的訊號。

  這種鍵盤的特點在於按鍵時噪音較低,每個按鍵下面的彈性矽膠可做防水處理,萬一您不小心將倒在鍵盤上,較不易造成損壞,因此薄膜鍵盤又稱為無聲防水鍵盤。

  電容式

  電容式鍵盤是基於電容式開關的鍵盤,原理是通過按鍵改變電極間的距離產生電容量的變化,暫時形成震盪脈衝允許通過的條件。這種開關是無觸點非接觸式的,磨損率極小甚至可以忽略不計,也沒有接觸不良的隱患,具有噪音小,容易控制手感,可以製造出高質量的鍵盤,但工藝較機械結構複雜。

  導電橡膠式

  觸點的結構是通過導電橡膠相連。鍵盤內部有一層凸起帶電的導電橡膠,每個按鍵都對應一個凸起,按下時把下面的觸點接通。這種類型被鍵盤製造廠商所普遍採用。更多相關電腦鍵盤產業分析信息請查閱中國報告大廳發布的《2016-2021年中國電腦鍵盤產業市場運行暨產業發展趨勢研究報告》。

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