Типы клавиатур: мембранные, ножничные, механические.
← К оглавлениюМембранная клавиатура (Dome Membrane Keyboard) – клавиатура с мембранными колпачками переключателей
Большинство компьютерных клавиатур, доступных сегодня на рынке, оснащено мембранными переключателями клавиш с резиновыми или силиконовыми прокладками, по форме своей напоминающими куполообразные колпачки, опрокинутые «вверх тормашками» (по-английски такой колпачок называется 'dome').
Конструкция клавиши представляет собой крышку, которая крепится на вертикальный пластиковый стержень с колпачком внизу, расположенный прямо над трехслойной мембраной. Когда пользователь нажимает на клавишу до упора, стержень сначала опускается до верхнего слоя мембраны, касаясь его колпачком-прокладкой, а затем проталкивает этот слой сквозь отверстие в среднем слое до самого нижнего. Это замыкает цепь контактов, в результате чего срабатывает клавиша – и соответствующий сигнал передается компьютеру. Средний слой мембраны необходим для того, чтобы предотвращать подобные замыкания контактов между верхним и нижним слоями, если вы заденете клавишу случайно: так она срабатывает только при полном нажатии:
Особенности хода, уровень сопротивления и тактильная обратная связь от работы с такими клавишами зависят от формы и толщины использованной прокладки-колпачка. Самая же важная особенность заключается в том, что клавиша срабатывает только при нажатии до упора (по-английски 'bottoming out').
Особенности мембранных клавиатур с прокладками-колпачками:
- Длина хода клавиши.
Для мембранных переключателей характерен «полный ход», то есть клавиша продавливается вниз на 3,5–4,0 мм, прежде чем остановиться – а эластичный мембранный слой затем возвращает ее на исходную позицию. В отдельных случаях длина хода клавиши может составлять всего 2,5 мм. - Звук.
Мембранные переключатели – самые тихие из доступных на рынке, так как в их конструкции отсутствуют какие-либо жесткие элементы, которые могли бы задевать друг друга и издавать стук; резиновые и силиконовые прокладки скрадывают звуки работы клавиш. - Срок службы.
Срок эксплуатации большинства стандартных переключателей с прокладкой-колпачком составляет 1 млн. нажатий, однако, использование сверхкачественных материалов позволяет некоторым изготовителям доводить этот показатель до 10 млн нажатий. Независимо от своих исходных показателей некоторые колпачки со временем теряют эластичность, в то время как другие, наоборот, становятся слишком чувствительными к нажатиям: это может быть связано с загрязнением клавиатуры, чрезмерной нагрузкой на резиновые/силиконовые прокладки, несовершенствами исполнения и даже ультрафиолетовым облучением (от него резина «вулканизируется»).
В результате при печати на одной и той же клавиатуре приходится нажимать на разные клавиши с разной силой; и даже если на ней указан рабочий цикл в «10 млн нажатий», уже в первый год использования может образоваться заметная разница в срабатывании отдельных клавиш. - Сила срабатывания.
Заводской диапазон силы срабатывания довольно широк – от 25 граммов (или «грамм-сил», как иногда говорят) до 150. Большинство мембранных переключателей попадает в диапазон 60-80 граммов. - Тактильность (ощущения от прикосновения): в большинстве своем мембранные переключатели с колпачками не являются тактильными по архитектуре, и при использовании передают пользователю довольно «мягкую» обратную связь – ведь вся суть их конструкции в амортизации. При желании их можно «довести» до определенного уровня тактильности – но сравниться со звонким и ярко выраженным стуком ножничных или механических клавиш они никогда не смогут.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: важно отличать куполообразные ('dome') мембранные переключатели от плоскопанельных ('flat-panel') – у последних нет никакого округлого колпачка-прокладки (такие клавиши часто встречаются, к примеру, на панелях управлениях микроволновых печей), а их ход сведен к минимуму. Правда, переключатели с плоскопанельной конструкцией иногда встречаются на специализированных компьютерных клавиатурах – портативных моделях для путешествий – или, скажем, в промышленных версиях.
Как работают клавиатуры с электропроводящей резиной (Conductive Rubber Keyboard)?
Это отдельный небольшой класс мембранных клавиатур с резиновыми колпачками переключателей. С механической точки зрения конструкция переключателя может полностью повторять традиционную мембранную (куполообразную или ножничную), только электроника в данном случае состоит всего из одного слоя. «Верхушка» колпачка изготавливается из особой резины, проводящей электрический ток: при нажатии клавиши до упора такой переключатель сразу замыкает цепь контактов – и клавиша срабатывает. Такие клавиатуры встречаются относительно редко, не в последнюю очередь потому, что их себестоимость ощутимо выше себестоимости традиционных мембранных клавиатур.
При этом одно из основных преимуществ моделей с электропроводящей резиной заключается в том, что их довольно легко чинить: достаточно почистить или заменить резиновую прокладку и проводящий слой. Для сравнения, обычная мембранная клавиатура требует изготовления и сборки в максимально чистых условиях, и разбирать и чинить (или чистить) такую клавиатуру в целом не очень хорошая идея – и не всегда результативно.
Ножничная мембранная клавиатура (Scissor-Switch Membrane Keyboard)
Это еще один небольшой класс в семействе мембранных клавиатур: он был выделен на основании того, что такие клавиатуры широко используются для оборудования ноутбуков и других портативных клавиатур. В строении переключателя есть резиновые куполообразные прокладки, но для того, чтобы соединить крышку клавиши со стержнем, используется особый «ножничный» механизм из пластика: это позволяет существенно уменьшить необходимую для срабатывания клавиши длину ее хода по сравнению с классической мембранной клавиатурой.
Как правило, за электронику клавиатуры с ножничными переключателями отвечает стандартная трехслойная мембрана. Укороченный ход клавиши и меньшее усилие, нужное для ее активации, делает такое решение популярным в сфере ноутбуков и автономных портативных клавиатур.
Особенности ножничной мембранной клавиатуры
- Длина хода клавиши.
Ножничные мембранные переключатели не являются «полноходными»; типичная для них длина хода – 1,0–2,5 мм в отличие от 2,5–4,0 мм классических мембранных клавиатур. Во время работы с такой клавиатурой не выжимать все ее клавиши до упора с каждым нажатием практически невозможно. - Звук.
Безусловно, ножничные мембранные переключатели стучат заметнее, чем классические – физические характеристики их переключателей подразумевают меньшее количество резины или силикона, из-за чего уменьшается и степень амортизации. Помимо прочего, ножничный механизм помогает оптимизировать эластичность резины, что приводит к характерному негромкому щелчку при возвращении клавиши в свою исходную позицию. У классических мембранных клавиатур ничего подобного вы не услышите. - Срок службы.
Большинство стандартных ножничных клавиатур указывают в характеристиках 5 млн нажатий, хотя использование сверхкачественных материалов позволяет некоторым изготовителям гарантировать до 10 млн нажатий клавиш. Их труднее чистить, чем классические мембранные клавиатуры (так как сами клавиши гораздо менее подвижны), зато и пыли в них набивается гораздо меньше – за счет более плотного расположения крышек клавиш друг к другу. В данной конфигурации клавишам нужно меньше пространства для того, чтобы осуществлять ход – в отличие от обычных мембранных клавиатур. - Сила срабатывания.
Заводской диапазон силы срабатывания довольно широк – начинается с 65 граммов (грамм-сил) и доходит до 100. Большинство ножничных мембранных переключателей попадает в диапазон 65-85 граммов. - Тактильность (ощущения от прикосновения).
В большинстве случаев ощущения от работы с ножничными клавиатурами более звонкие и четкие, чем от работы с классическими мембранными моделями. Они также кажутся более цельными на ощупь, потому что ножничные переключатели стабилизируют клавиши, уменьшая их поперечный люфт во время хода.
Механическая клавиатура (Mechanical Keyboard)
Механические переключатели клавиш отличаются более сложным и качественным устройством по сравнению со всеми остальными. Каждая клавиша оснащена собственным переключающим механизмом, который срабатывает в момент достаточного нажатия на ее крышку (она же крышка механического переключателя, клавиша, keycap), размещенную над опускающим стержневым механизмом. В большинстве случаев клавиша срабатывает (то есть, сигнал от нее принимается архитектурой клавиатуры и передается в компьютер) примерно на середине длины своего хода.
К примеру, если длина её хода указана как 4 мм до полного нажатия, срабатывать такая клавиша будет при «вдавливании» в клавиатуру где-то на 2 мм. Это означает, что во время печати нет необходимости выжимать до упора каждую клавишу. Тем, кто печатает вслепую, это позволяет снизить общую – и нередко излишнюю – нагрузку на пальцы.
Для большинства механических переключателей нелинейного хода характерен рост сопротивления нажатию – оно начинает увеличиваться после срабатывания клавиши: это подсказывает пользователю, что данная клавиша уже выполнила действие и можно переходить к следующей. Еще нельзя не отметить такой нюанс: клавиши возвращаются в исходную позицию быстрее, чем на клавиатурах другого типа – это позволяет печатать с большей скоростью.
В совокупности все эти особенности позволяют реализовать многочисленные варианты взаимодействия с клавиатурой. Как правило, такие клавиатуры отличаются и ясно различимыми щелчками («кликами»), и повышенным сопротивлением нажатию после срабатывания клавиши. И если подобное сочетание свойств однозначно пойдет на пользу опытному наборщику текста, то даже тот, кто еще только учится печатать вслепую, сразу оценит по достоинству улучшение в скорости и точности набора текста.
Единственная категория пользователей, которая, пожалуй, не выиграет от использования механической клавиатуры – это фанаты набора текста двумя пальцами, любящие зависать в нескольких сантиметрах от клавиш, подолгу раздумывая, какую бы нажать.
ВАЖНО: так как большинство из нас, как правило, хорошо знакомо с принципом работы классических мембранных клавиатур, мы нередко нажимаем на клавиши слишком сильно, пересаживаясь за механическую клавиатуру. Это приводит к выжиманию всех ее переключателей до упора – а значит, и к громкому стуку при работе с ними (это в дополнение к едва заметному клику самого переключателя, который слышен в момент преодоления середины длины хода клавиши). Но, стоит обуздать себя и привыкнуть выжимать клавиши не до конца, общий уровень шума от печати на механической клавиатуре существенно снижается.
Какие типы механических переключателей следует различать?
Линейные / Linear: такие механические переключатели никак не сигнализируют о том, что клавиша только что сработала, и момент ее активации проходит незаметно для пользователя. Линейное сопротивление нажатию означает, что оно не меняется на протяжении всего хода клавиши. Классический пример такого переключателя – модель Cherry MX Red.
С низкой тактильной обратной связью / Light Tactile: эти механические переключатели отличаются небольшой клик-отдачей – они срабатывают чуть слышно и после этого демонстрируют повышенное сопротивление. Их тактильность нередко столь слабо выражена, что по ощущениям от работы с клавиатурой на таких переключателях можно принять их за линейные. Многие считают их более эргономичными, так как они обеспечивают тактильную обратную связь, не создавая при этом ощущения, что сквозь ход клавиши нужно «продраться», нажимая ее. Превосходный пример таких переключателей – Cherry MX Brown.
С тихой тактильной обратной связью / Quiet Tactile: данные механические переключатели обеспечивают небольшую клик-отдачу (минимум звука во время срабатывания и повышенное сопротивление после него). Их дизайн подразумевает инновационную систему приглушения звука и во время нажатия, и во время возвращения клавиши в исходную позицию в сочетании с умеренной тактильной обратной связью. Такие переключатели очень популярны и представляют собой хорошую альтернативу переключателям с низкой тактильной обратной связью: ведь обратная связь от них все же есть – как и звуковая отдача, пусть и негромкая. Пример таких переключателей – Matias Quiet Click Switch.
Громкие с высокой тактильной обратной связью / High Audible Tactile: у этих механических переключателей клик-отдача весьма существенная – во время срабатывания клавиши звук слышен очень явственно, а после него сопротивление повышается. Эту тактильность пользователь не сможет не заметить, но никаких затруднений при нажатии она не создает; при этом стук при печати создает впечатление, что нажимать на клавиши нужно с повышенным усилием. Классический пример такого переключателя – Cherry MX Blue.
Громкие и тугие с тактильной обратной связью / High Force + Audible Tactile: в основном, найти клавиатуры с такими переключателями сейчас невозможно – они используются крайне редко, хотя когда-то на заре эры персональных компьютеров были весьма популярны. Клавиатуры IBM Model 'M' и некоторые из ранних клавиатур Macintosh нередко весили до 5 фунтов – это 2,3 кг! – и были оборудованы такими переключателями на пружинном механизме. И если некоторые до сих пор тепло вспоминают динамику такой клавиатуры, то все остальные могут просто наслаждаться всеми преимуществами тактильных переключателей, переосмысленных на более современный лад – без лишней нагрузки на пальцы и запястья, проблемы с которыми нередко в свое время ассоциировались с работой на подобных клавиатурах (да, по ощущениям они чем-то похожи на старенькую печатную машинку IBM Selectric).
Особенности механического переключателя.
- Длина хода клавиши.
Большинство механических переключателей являются «полноходными», и длина их хода обычно составляет 3–4 мм. При такой длине хода и при наличии выраженной обратной связи от срабатывания переключателя (звуковой, тактильной или и той, и другой) почти всегда удается предотвратить выжимание клавиш до упора. - Звук.
Да – механические клавиатуры более шумные, чем любые другие. Это связано с тем, что клавиатура издает не только «клик» в момент срабатывания (где-то на середине хода клавиши), но слышимый стук при выжимании переключателя до упора в конце. - Линейные / Linear.
В момент срабатывания клика не слышно, но почти всегда различим легкий стук в конце нажатия клавиши. - С (низкой) тактильной обратной связью / (Light) Tactile.
В момент срабатывания слышен клик, но благодаря тактильной конструкции последующего стука, как правило, нет. - С тихой тактильной обратной связью / Quiet Tactile.
Клик в момент срабатывания еле различим, а последующего стука клавиши нередко нет – все это благодаря тактильной конструкции. - Громкие с высокой тактильной обратной связью / High Audible Tactile:
Клик в момент срабатывания довольно шумный, а последующий стук клавиш отличается средней слышимостью, но раздается отнюдь не всегда. - Срок службы.
Большинство механических переключателей гарантируют рабочий цикл в 50 млн. нажатий. Их довольно просто чистить в отличие от мембранных с куполообразными колпачками, при этом засоряются они очень медленно – это за счет общей компактности и «плотности» дизайна. - Сила срабатывания.
Здесь возможный диапазон показателей довольно широк и начинается с 45 граммов, а заканчивается ни много ни мало 350 граммами! При этом большинство механических клавиатур попадают в категорию 45–65 граммов. К примеру, так выглядят показатели для самых известных на рынке переключателей: Cherry MX Red – 45 г, Cherry MX Brown – 45 г, Matias Quiet Click Switch – 60 г, Cherry MX Blue – 50 г; из более ранних переключателей, что использовались для ПК от IBM – Buckling Spring Model M (80 г. и выше). - Тактильность (ощущения от прикосновения).
Большинство механических переключателей отличаются более звонким тактильным ощущением при срабатывании, чем мембранные. Они также кажутся более плотно посаженными, так как любое движение клавиши – в том числе, горизонтальный люфт – ограничено самой архитектурой клавиатуры.
Что такое тактильность?
Говоря о клавиатурах, под тактильностью мы имеем в виду ту обратную связь – отдачу, – которую пользователь получает по время нажатия клавиш; основной показатель тактильности – когда и как срабатывает клавиша в рамках максимальной длины своего хода. Такая обратная связь может быть звуковой (издавать «клик»), тактильной (создавать повышенное сопротивление нажатию по мере хода) и визуальной (когда вы видите, как пальцы уходят вниз вместе с клавишей и затем «отскакивают» обратно с ее крышкой).
Что значит «мягкая» клавиатура или «легкая» клавиатура (с низкой обратной связью)?
«Мягкость» или «легкость» нередко привлекают как пользователей, так и специалистов в области эргономики. Однако для разных людей эти концепции могут означать немного разные вещи.
Одни подразумевают под «мягкой клавиатурой» такую модель, для работы с которой требуется прикладывать минимальное общее усилие (правильный термин – «общая работа», где работа = сила х длину хода до срабатывания); при таком раскладе более высокая сила срабатывания при небольшом ходе клавиши ощущается «легко» для таких механизмов, как, скажем, ножничный.
Другие описывают при помощи «мягкости» или «легкости» непосредственно саму силу срабатывания: с такого ракурса самый «легкий» вариант – это сенсорные тач-интерфейсы, нажимать на которые практически не нужно – достаточно коснуться их. Так или иначе, исследования подтверждают, что тактильность – самый важный единичный фактор в создании ощущения легкости или мягкости, потому что она напрямую влияет на ту силу, которую необходимо приложить, чтобы переключатель сработал.
При этом собственно показатель силы срабатывания клавиши не является единственным фактором, обуславливающим фактическую силу, применяемую пользователем клавиатуры. В реальности большинство людей нажимают на клавиши сильнее, чем нужно, если не предложить им возможность точно определять, что клавиша сработала – предложить ту самую тактильную обратную связь.
У многих мембранных клавиатур тактильность сведена к минимуму или вовсе отсутствует, так как клавишу действительно нужно нажать фактически до упора, чтобы замкнуть цепь контактов и передать сигнал в компьютер. В случае с ножничными мембранными клавиатурами, максимальная длина хода клавиш у которых ниже, определить точку срабатывания (ее, кстати, также называют «точкой тактильности») еще труднее; при этом, ощутимо меньшая длина хода создает видимость того, что для срабатывания к клавише нужно приложить меньшее усилие.
Все механические переключатели, за исключением линейных, предлагают пользователю тактильную обратную связь: вы чувствуете тот момент, в который клавиша «выстреливает» – после него она понемногу останавливается, а затем возвращается в исходное положение. Это позволяет снизить нагрузку на пальцы, которая неизбежна при работе с клавиатурой в стиле «нажать все кнопки до упора! и посильнее! стучим громче!»
Основное различие в динамике срабатывания мембранных и механических переключателей заключается в том, что последние предлагают более оптимальное распределение сопротивления, которое клавиша демонстрирует при нажатии. Из-за того, что тактильной обратной связи на мембранных клавиатурах почти нет (в общем и целом), пользователю может понадобиться некоторое время для того, чтобы привыкнуть к ощущениям и адаптировать силу нажатия на клавиши таким образом, чтобы не нажимать их вхолостую – но и не выжимать до упора. В случае с механическими клавиатурами процесс освоения происходит гораздо быстрее, так как обратная связь от их клавиш более ясная. При работе с клавиатурой на ножничных переключателях пользователь испытывает резкое увеличение в сопротивлении переключателя сразу после его срабатывания, из-за чего почти невозможно не нажимать их до упора.
Согласно исследованиям, в то время как более низкая сила срабатывания означает снижение общего усилия, затраченного на работу с клавиатурой, увеличение длины хода клавиши по факту еще значительнее снижает ту силу, с которой пользователь стучит по клавишам.