Клавиатура — основной посредник между человеком и электронной техникой множества разновидностей: от персональных компьютеров до мобильных телефонов. Несмотря на почтенный возраст клавиатуры (она использовалась на печатных машинках еще до возникновения компьютеров) и развитие альтернативных, «гуманных» интерфейсов – координатных устройств и технологий распознавания речи, без клавиатуры на компьютере невозможно ни работать, ни в ряде случаев даже играть в игры. Разумной альтернативы клавиатурам пока нет, есть лишь их разнообразные модификации и разновидности, выполняющие одни и те же основные функции и некоторое количество дополнительных — в зависимости от запросов пользователя.

Конструкция клавиатуры

Устройство
По своей конструкции клавиатуры делятся на кнопочные и сенсорные. Сенсорные модели не содержат механических элементов (токопроводящие контакты у этих устройств выполнены в виде двух пластин, разделенных небольшим зазором), за счет чего такие клавиатуры работают бесшумно и весьма долговечны (ведь они защищены от пыли и других внешних воздействий). Эти устройства не имеют клавиш как таковых, поэтому тактильные ощущения пользователя от работы с ними принципиально иные. Широкого распространения сенсорные клавиатуры не получили в связи с необходимостью привыкания и дороговизной (свыше $100). Большинство пользователей имеют дело не с новомодными сенсорными, а с традиционными — кнопочными клавиатурами. О них мы и будем говорить далее.

увеличить

Стандартные кнопочные клавиатуры всех видов имеют схожие габариты (приблизительно 45х15х1.5 см) и заключены в
прямоугольные пластиковые или металлические корпуса разной степени прочности и герметичности. Кнопки (101 и более) на них расположены в определенном порядке, имеют (за исключением наиболее часто используемых) одинаковые размеры и форму, величину хода, а также находятся на одинаковом расстоянии друг от друга (все эти параметры и допустимые вариации их значений регулируются отраслевыми стандартами, в частности ISO 9241-4). У нестандартных клавиатур характеристики могут быть иными, но на то они и нестандартные...

Кнопочные клавиатуры в свою очередь подразделяются на мембранные, полумеханические и механические. В моделях первого типа при нажатии клавиши смыкаются две мембраны (обычно они выглядят как диски на пластиковой пленке, поэтому и употребляется наименование «пленочная клавиатура»). За возврат клавиши отвечает эластичный купол (с шахтой в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями. Благодаря тому, что контакты находятся на внутренних сторонах пленок, эта конструкция хорошо защищена от пыли и влаги. В максимально герметизированной реализации мембранная клавиатура содержит внутри единый резиновый «коврик» с расположенными под клавишами выступающими куполами. К плюсам мембранных клавиатур можно отнести тихую работу, «мягкость» (легкость нажатия на клавиши), упомянутую выше защищенность от внешних воздействий и низкую (от 150 руб.) цену. Единственным их недостатком является меньшая по сравнению с другими типами конструкций долговечность (20–30 млн нажатий — около года интенсивной эксплуатации).
увеличить

В полумеханических клавиатурах используются более долговечные (50–100 млн нажатий) металлические контакты (в дорогих моделях они могут быть даже позолоченными), распаянные на печатной плате.
увеличить

В остальном они не отличаются от мембранных: в исходное со стояние клавиши в них также возвращаются с помощью эластичного пластикового купола. Только стоят такие устройства дороже (от 500 руб.). В механических клавиатурах кнопка после нажатия возвращается пружиной. Плюсами таких устройств являются долговечность и надежность, а также отсутствие эффекта «усталости» конструкции (в механических клавиатурах сопротивление нажатиям практически не зависит от их количества, чего нельзя сказать о мембранных и полумеханических клавиатурах). Серьезный минус моделей данного типа — достаточно шумная работа. Кроме того, эти устройства довольно дорого стоят (механическая клавиатура обойдется пользователю более чем в 1000 руб.) и их механизм не защищен от внешних воздействий. Правда, есть герметизированные модели, но они стоят еще дороже (порядка $100).

Интерфейсы: проводные и беспроводные
Для подключения клавиатуры к компьютеру используются два проводных интерфейса. Большинство дешевых и сравнительно
старых моделей ориентировано на интерфейс PS/2. Соответствующий круглый 6-контактный разъем присутствует на большинстве материнских плат и обычно выведен на заднюю панель системного блока (как в десктопах, так и в ноутбуках) в виде порта из фиолетового пластика.

Соединение через порт USB (соответствующим разъемом
оснащены современные клавиатуры) имеет ряд преимуществ. Например, USB клавиатуру можно подключать и отключать в «горячем» режиме (выполнение данной операции с клавиатурой стандарта PS/2 может привести к системному сбою или повреждению контроллера на материнской плате).

Существуют специальные переходники как с разъема mini-DIN на PS/2, так и обратно – с интерфейсом USB на PS/2. Беспроводные клавиатуры вместо кабельных интерфейсов для связи с компьютером используют радиоканал. Для соединения с ПК такие устройства комплектуются адаптером, подключаемым к порту USB. В качестве стандарта радиосвязи нередко выступает Bluetooth, но достаточно распространены и решения, в которых применен уникальный фирменный радиоинтерфейс. Модели второго типа имеют более широкий радиус действия — до 60 м (ценность этого факта представляется сомнительной, ведь увидеть экран монитора на таком расстоянии можно только в бинокль, однако производители на этой характеристике по неведомой нам причине делают акцент).
Питаются они либо от встроенного аккумулятора, либо от сменных батарей, комплекта которых (обычно 2хАА или 4хААА) хватает на 2–3 месяца эксплуатации. За счет этого к их стоимости (и без того значительной — от 500 руб. и выше) добавляются и текущие расходы на батареи. Чтобы несколько одинаковых беспроводных клавиатур могли одновременно работать в одном помещении, каждая из них снабжена уникальным идентификатором. Кроме того, передача клавишных команд производится этими устройствами в зашифрованном виде, что предотвращает возможность перехвата радиосигнала.

ВНИМАНИЕ
Некоторые USB-клавиатуры средней и высшей ценовой категории могут использоваться в качестве USB-разветвителей, так как оснащены USB-портами для подключения картридеров, флэш-драйвов и других накопителей, а также периферийных устройств с аналогичным интерфейсом. Такие решения довольно удобны, особенно для владельцев десктопов с минимальным количеством USB- портов, (которые к тому же являются труднодоступными), однако они существенно дороже стандартных моделей.

Принцип работы клавиатуры

Процесс обработки клавиатурного ввода обеспечивают два микроконтроллера: один находится на материнской плате компьютера, второй встроен в саму клавиатуру. Таким образом, клавиатура ПК сама по себе является отдельной компьютерной системой. Как видно на схеме, все горизонтальные линии матрицы клавиш подключены через резисторы к источнику питания. Встроенный чип клавиатуры имеет два порта – выходной и входной. Первый подключен к вертикальным (Y0–Y5) линиям матрицы, а второй – к горизонтальным (X0–X4). Клавиатурный контроллер работает по следующему алгоритму. Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, клавиатурный микрокомпьютер непрерывно оценивает состояние горизонтальных линий независимо от активности на центральном процессоре. Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице.
Как только осуществляется нажатие, соответствующие клавише вертикальная и горизонтальная линии замкнутся. Когда процессор установит на вертикальной линии значение логического нуля, уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю. Если на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля, клавиатурный процессор зафиксирует нажатие на клавишу. Он отправит в компьютер (через внутренний 16 - байтовый буфер) запрос на прерывание и номер клавиши в матрице (он называется скан-кодом – это случайное значение, выбранное компанией IBM еще тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК). Обмен данными с компьютером повторится, когда ранее нажатая клавиша будет отпущена. Скан-код однозначно связан с клавиатурной распайкой и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиши. Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий символу на этой клавише ASCII-код.
Важно понимать, что этот код не полностью зависит от скан-кода, ведь одной и той же клавише может быть присвоено несколько значений. Это зависит в том числе и от состояния других клавиш (например, кнопка "0" используется и для ввода символа ")", когда она нажата вместе с кнопкой "Shift" и системных настроек. Именно это позволяет варьировать раскладку клавиатуры (то есть порядок расположения клавиш на ней). Все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программными средствами. Как правило, данные функции берут на себя соответствующие модули BIOS. Для кодирования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами (сейчас они включены в состав операционных систем).

В отрыве от стандартов
Не будем углубляться в экзотику, а назовем лишь некоторые наиболее распространенные виды нестандартных клавиатур.

Портативные.
увеличить
Они меньше стандартных и обычно имеют 83 клавиши, которые установлены почти вплотную друг к другу (с расстоянием между центрами в 13–15 мм вместо обычных 19).
B первую очередь портативные клавиатуры характерны для ноутбуков. К категории портативных относятся не только уменьшенные, но и составные модели, в которых цифровой и наборный блоки автономны (существуют и модели, в которых наборный блок состоит из двух частей), а также разборные клавиатуры, от которых цифровой блок (в целях экономии места или по иным соображениям) можно отсоединить. О целесообразности такого решения можно спорить, так же как и о достоинствах клавиатур следующей категории.

Эргономичные.
увеличить
Обеспокоенные состоянием здоровья пользователей, много времени проводящих за компьютером, производители все чаще выпускают такие модели клавиатур, форма корпуса и взаимное расположение клавиш на которых соответствуют естественному положению рук человека. Практически все эргономичные клавиатуры имеют встроенный упор для ладоней (обычно несъемный, но возможны варианты). Ряды алфавитных клавиш на них разделены и развернуты друг относительно друга, в результате чего их расположение становится V-образным, а вся клавиатура имеет S-образную форму. Однако пользователю, привыкшему к клавиатуре стандартной формы (особенно если он печатает «вслепую»), адаптироваться к эргономичной модели будет непросто.

Мультимедийные.
В последнее время почти все производители оснащают клавиатуры дополнительными кнопками, с помощью которых можно, например, управлять воспроизведением музыки или видео. Выпускаются даже специализированные модели, «заточенные» под мультимедиацентры. Благодаря поставляемым с такой клавиатурой драйверам функции дополнительных клавиш обычно легко изменить.

Мобильные.
увеличить
Они предназначены для использования в паре с карманным компьютером, коммуникатором или ультрапортативным ноутбуком (то есть с теми устройствами, собственная клавиатура которых для набора текста неоптимальна) и для удобства переноски складываются или даже сворачиваются в трубочку. Такие модели по достоинству оценят в первую очередь те, кто много и часто работает в дороге — они легкие, непромокаемые, достаточно долговечные. Но стоят недешево.

Игровые.
увеличить
Для геймеров-энтузиастов выпускают специальные модели с коротким ходом клавиш и богатым набором дополнительных кнопок. Кроме того, определенные клавиши,например Ь, на таких клавиатурах можно заблокировать: ведь если геймер в пылу сражения случайно нажмет на нее,
игра прервется... Некоторые производители оснащают клавиатуры различными дополнительными «фичами», например подсветкой клавиш для работы или игры в темноте или компактным дисплеем для отображения дополнительной информации. Изначально создаваемые для геймеров, эти опции нашли себе применение и в других сферах: так, дисплеи на клавиатурах уже научились использовать для своих целей утилиты мониторинга системы.

Дизайнерские.
увеличить
Для особо требовательных к внешнему виду техники пользователей существуют эксклюзивно оформленные модели клавиатур. В эпоху повального увлечения моддингом и тюнингом
всего и вся разнообразие «доработанных» клавиатур поражает воображение. Металл, силикон, стекло, фарфор, мех, кожа, стразы, береста и дерево, роспись... Многие компании специализируются на создании необычных клавиатур, нанося на эти компьютерные аксессуары аэрографию и даже раскрашивая их «под хохлому». Практической пользы в декорировании клавиатур, разумеется, никакой. И относиться к подобным изыскам нужно критично и осторожно – в силу все той же заботы о собственном здоровье. А остальное — вопросы вкуса и достатка...

К данной категории можно отнести и клавиатуры, кнопки на которых оснащены маленькими дисплеями с меняющимся в
зависимости от работающей программы изображениями. Наиболее раскрученным представителем этого класса устройств является «клава» Optimus Maximus, разработанная студией Артемия Лебедева. Стоит эта модель невероятно дорого: около 44 тыс. руб., то есть в 50 раз дороже качественной клавиатуры среднего класса.

Лазерные. Единственным осязаемым компонентом такой клавиатуры является компактная «коробочка» проектора. Испускаемый ею луч света «рисует» клавиши на поверхности стола, а инфракрасные датчики следят за тем, когда и какую из них «нажимает» пользователь. Стоят такие устройства дорого, а удобство пользования ими пока что оставляет желать лучшего: они не поддерживают печать с высокой скоростью.

ВНИМАНИЕ
Для расширения возможностей портативной клавиатуры ноутбука используют дополнительную клавишу-модификатор — обычно она обозначается как Fn. В сочетании с алфавитными, цифровыми и функциональными клавишами она позволяет даже управлять настройками аппаратной части ПК. Например, нажатие Fn + F5 на некоторых компьютерах уменьшает яркость экрана, а Fn + F6 — увеличивает. Особенности использования модификатора Fn зависят от модели ноутбука. Клавиатуры мобильных компьютеров зачастую не имеют цифрового блока и ряда служебных клавиш.

Советы покупателям
1. Обязательно протестируйте несколько моделей, представленных в магазине. Значимые для пользователя характеристики
клавиатуры можно оценить буквально «кончиками пальцев». В отличие от большинства компонентов компьютера, которые вполне допустимо выбирать «заочно», ориентируясь на содержание перечня технических характеристик, клавиатуру можно оценить только при непосредственном контакте.

2. Выполните серию нажатий на клавиши, а лучше наберите несколько предложений реального текста. Обратите внимание на тактильные характеристики кнопок. Комфортна ли для вас величина буквенно-цифровых клавиш и интервалов между ними? Подходят ли вам форма и размер клавиш “пробел”, “Enter” и “Backspace”, которые даже на стандартных клавиатурах нередко увеличивают и уменьшают? Устраивает ли вас ход клавиш (не является ли он излишне большим или слишком маленьким)? Достаточно ли они упруги? Четкая ли у клавиш фиксация нажатия (тактильно и на слух)? Велик ли люфт кнопок в горизонтальной плоскости? Все эти мелочи далеко не маловажны, как может показаться на первый взгляд: активно работающие с текстами люди в течение дня совершают десятки тысяч нажатий на клавиши! Печатающим вслепую к тому же непременно нужно обратить внимание на наличие и удобство выступов на клавишах “A” и “O”, а также на кнопке “5” в цифровом блоке.

3. Кнопочные клавиатуры могут быть как с «кликом», так и без. «Клик» — щелчок, характерный преимущественно для механических устройств, но встречается он и у сравнительно дорогих моделей других типов. «Клик» реализуется с помощью дугообразной тонкой пластины под клавишей (которая прогибается рывком, издавая звук) и позволяет на слух определять, что клавиша нажата, и не пропускать буквы при быстром наборе. Если вы работаете за компьютером в отдельной комнате и щелчки клавиш никому не мешают, выбор «кликающей» или «тихой» клавиатуры – исключительно вопрос ваших личных предпочтений. Если же вам приходится стучать по клавишам дома (особенно в ночное время), в тесном офисном помещении или в общественном месте, имеет смысл приобрести клавиатуру без «клика».

4. Помимо конструкции, при выборе важен внешний вид устройства. Долгое время корпусы и кнопки клавиатур для настольных систем изготавливались из стандартного светло-серого пластика. Иногда часть клавиш (в основном служебные и функциональные) окрашивали в более темный цвет; заметной пользы в таком решении нет, оно скорее дизайнерское. Потом стали появляться клавиатуры черного и белого цветов, а с некоторых пор выпускаются и продаются модели, окрашенные в самые разные цвета. Возможность подобрать клавиатуру, гармонирующую с рабочим столом или другими элементами оформления комнаты, конечно, приятна, но она не должна создавать проблем.
Представьте, что вам придется долгие часы проводить за ярко-розовой клавиатурой, и вы вряд ли захотите размещать перед собой это устройство, которое с гарантией послужит дополнительным источником стресса и утомления глаз. На клавишах темного цвета нанесенные символы нередко сложно различимы, поэтому мы рекомендуем приобретать белые клавиатуры (как, например, у компьютеров Apple) или модели с клавишами светло-серого цвета (который часто именуют «компьютерным серым»). Желательно, чтобы символы латиницы и кириллицы были нанесены на кнопки не только качественно и различимо, но и разными цветами. Это позволит не путаться в клавишах, пытаясь определить, нажимаете вы «эйч» или «эн», «эр» или «пи»... Все вышесказанное справедливо как для настольных компьютеров, так и для портативных. Но к оценке клавиатуры ноутбука следует подходить еще более тщательно, так как она может быть заменена на другую только вместе с мобильным компьютером.

4. Более дорогая клавиатура — не всегда лучше. Цена, безусловно, является значимым фактором, но индивидуальный комфорт от нее, в общем случае, не зависит: наиболее удобной для вас может оказаться самая дешевая модель неизвестного производителя. Проводная или беспроводная, стандартная или необычная, клавиатура — как обувь или, например, перчатки — должна подходить вам, и именно вам, особенно если вы проводите за компьютером довольно много времени.

«Техника безопасности» при работе с клавиатурой
В свете вышесказанного (то есть, учитывая тот факт, что за компьютером проходит значительная часть вашей жизни) необходимо задумываться не только о конструкции и функционировании аппаратуры, но и о ее эксплуатации. Следует помнить, что не только вы способны нанести вред клавиатуре, но и она может оказаться небезопасной для вас!

1. Наибольшую опасность, связанную с клавиатурой, представляет ее загрязнение. Исследования показали, что на клавиатуре в ряде случаев микроорганизмов больше, чем на стенках унитаза! Поэтому «клаву» следует регулярно чистить влажными салфетками для компьютерной техники и вытряхивать мусор из промежутков между клавишами. Перед этим клавиатуру обязательно надо отключить от ПК или выключить ноутбук. В противном случае устройство может выйти из строя от беспорядочного одновременного нажатия клавиш при чистке: ряд клавиш перестанет работать.

2. Возьмите за правило никогда не есть за клавиатурой. Пить у компьютера тоже не следует: рано или поздно содержимое чашки или стакана окажется разлитым по «орудию производства». Кофе и другие жидкости, оказавшиеся между клавишами, после испарения воды оставляют внутри и на поверхности устройства липкую субстанцию, удалить которую сложно, а работе она мешает до- вольно сильно, т.к. клавиши начинают залипать.

3. Переутомление рук не менее опасно, чем загрязнение клавиш. При работе с клавиатурой кисти находятся в изогнутом положении, что негативно отражается на состоянии запястий, а также долгое время висят над клавиатурой, что приводит к перегрузке локтей и предплечий. Избавить руки от избыточной нагрузки несложно: необходимо создать опору для кистей, чтобы им не требовалось висеть в воздухе на протяжении всего времени работы за компьютером. Парадоксально, но факт: клавиатура ноутбука в этом плане оказывается более эргономичной, чем стандартная клавиатура десктопа – большинство ноутбуков, за исключением некоторых ультра портативных моделей, имеет перед рядами клавиш опорную площадку. Соответствующий упор для ладоней на клавиатурах настольных компьютеров может быть создан опциональной площадкой, которую включают в комплектацию некоторых моделей, соответствующим выступом на столешнице или специальным опциональным валиком. Последнее решение оптимально, но подобные валики, которые обычно выполнены из мягкого вспененного полимера, в продаже встречаются редко.

4. Даже при работе с эргономичной клавиатурой возьмите за правило делать перерывы через каждый час работы, разминая руки и давая им отдых. Помните, как в первом классе вы делали простейшие упражнения: «Мы писали, мы писали, наши пальчики устали»? Они сохраняют актуальность и при активной работе на клавиатуре в более зрелом возрасте.