Klávesnice
Obsah boxu
Klávesnice je vstupní zařízení, které slouží jako počítačová periferie určená k vkládání znaků a ovládání počítače. Jedná se o primární rozhraní mezi člověkem a počítačem pro zadávání textu. Svým principem a rozložením kláves vychází z klasických psacích strojů.
Moderní klávesnice obsahují kromě alfanumerických znaků také řadu funkčních a speciálních kláves, které usnadňují ovládání operačního systému a aplikací. Existuje mnoho typů klávesnic, které se liší technologií spínačů, rozložením kláves, velikostí a určením.
📜 Historie
Vývoj klávesnice je neoddělitelně spjat s historií psacích strojů a později s nástupem výpočetní techniky.
⌨️ Předchůdci a psací stroje
První komerčně úspěšný psací stroj, který položil základy moderním klávesnicím, byl patentován v roce 1868 Christopherem Lathamem Sholesem. Tento stroj, později známý jako Sholes and Glidden Type-Writer, zpopularizoval rozložení kláves QWERTY. Toto rozložení nebylo navrženo pro maximální rychlost psaní, ale naopak pro zpomalení písaře, aby se zabránilo zasekávání typových pák u mechanických strojů. I přes svůj původní účel se QWERTY stalo celosvětovým standardem.
Dalším významným krokem byl vynález dálnopisu (teletypewriter) na začátku 20. století. Dálnopis kombinoval klávesnici a tiskárnu a umožňoval přenos textu na dálku pomocí elektrických signálů. To byl klíčový mezikrok, protože klávesnice přestala být čistě mechanickým zařízením a začala generovat elektrické kódy odpovídající stisknutým znakům.
🖥️ Vstup do éry počítačů
S nástupem prvních počítačů v polovině 20. století se dálnopisy staly jedním z prvních vstupních a výstupních zařízení. Uživatelé psali příkazy na klávesnici a počítač odpovídal tiskem na papír. Později, s příchodem počítačových terminálů s obrazovkami (CRT), se klávesnice stala standardní součástí interaktivního rozhraní.
V 70. a 80. letech 20. století se klávesnice začaly masově vyrábět pro osobní počítače. Ikonickým modelem se stala klávesnice IBM Model M, představená v roce 1985. Byla známá svou robustností, vysokou kvalitou a použitím mechanických spínačů (tzv. buckling spring), které poskytovaly výraznou hmatovou i zvukovou odezvu. Model M také standardizoval rozložení se 101 klávesami (v americké verzi), které je s drobnými úpravami používáno dodnes.
🖱️ Moderní éra a inovace
V 90. letech se s nástupem operační systému Microsoft Windows stalo standardem rozložení se 104 klávesami (americká verze) nebo 105 klávesami (mezinárodní verze), které přidalo klávesy Windows a klávesu Menu. Zároveň došlo k masovému přechodu od drahých mechanických klávesnic k levnějším membránovým klávesnicím, které dominují trhu dodnes.
Poslední dekády přinesly další inovace:
- **Bezdrátové technologie:** Připojení přes Bluetooth nebo rádiové frekvence (RF) odstranilo potřebu kabelů.
- **Ergonomie:** Vznikly dělené, zakřivené a jinak tvarované klávesnice pro snížení rizika syndromu karpálního tunelu.
- **Herní klávesnice:** Specializované modely s mechanickými spínači, RGB podsvícením, programovatelnými makro klávesami a vysokou rychlostí odezvy.
- **Kompaktní formáty:** Popularita menších klávesnic bez numerického bloku (TKL) nebo ještě menších (60%, 75%) pro úsporu místa a lepší přenositelnost.
⚙️ Technologie a princip fungování
Klávesnice se dělí podle technologie, která snímá stisk klávesy. Každá technologie má odlišné vlastnosti, životnost, cenu a pocit při psaní.
🔧 Mechanické klávesnice
Každá klávesa má svůj vlastní samostatný spínač (switch). Tento spínač se skládá z pouzdra, pružiny a dříku (stem). Při stisku klávesy pružina stlačí mechanismus, který sepne elektrický kontakt.
- **Výhody:** Vysoká životnost (desítky milionů stisků), přesná a konzistentní hmatová odezva, možnost výběru spínačů s různými vlastnostmi (lineární, taktilní, klikací), snadná opravitelnost.
- **Nevýhody:** Vyšší cena, vyšší hmotnost, často vyšší hlučnost.
- **Příklady spínačů:** Cherry MX (Blue, Brown, Red, Black), Gateron, Kailh.
🧱 Membránové klávesnice
Nejrozšířenější a nejlevnější typ. Pod klávesami se nachází souvislá gumová membrána s výstupky (kopulemi). Pod membránou jsou tři tenké plastové vrstvy s natištěnými vodivými cestami. Stiskem klávesy se gumová kopule prohne a přitlačí horní vodivou vrstvu na spodní, čímž dojde k sepnutí obvodu v daném místě.
- **Výhody:** Nízká výrobní cena, tichý chod, dobrá odolnost proti polití.
- **Nevýhody:** Kratší životnost, méně přesná a "houbovitá" hmatová odezva, která se časem zhoršuje.
✂️ Nůžkové (Scissor-switch) klávesnice
Jedná se o variantu membránové technologie, která se nejčastěji používá v noteboocích a nízkoprofilových klávesnicích. Pod každou klávesou je malý plastový nůžkový mechanismus, který stabilizuje její pohyb. To umožňuje nízký zdvih a konzistentní stisk i při úderu na okraj klávesy.
- **Výhody:** Nízký profil, stabilní klávesy, tišší než mechanické.
- **Nevýhody:** Velmi krátký zdvih nemusí vyhovovat každému, obtížná opravitelnost.
💡 Ostatní technologie
- **Kapacitní klávesnice (Topre):** Měří změnu kapacity při přiblížení klávesy ke spínači. Nemají fyzický kontakt, což vede k extrémní životnosti a hladkému chodu. Jsou velmi drahé.
- **Optické klávesnice:** Místo elektrického kontaktu přeruší stisk klávesy paprsek infračerveného světla. Nabízejí extrémně rychlou odezvu a vysokou životnost. Jsou populární v herním segmentu.
🗺️ Rozložení kláves (Layout)
Rozložení kláves, neboli layout, určuje, jaké znaky jsou přiřazeny jednotlivým klávesám. Existuje několik standardů, které se liší podle regionu a jazyka.
🔡 QWERTY, QWERTZ a AZERTY
Toto jsou tři nejběžnější rozložení pro latinskou abecedu:
- **QWERTY**: Nejrozšířenější na světě, standard v anglicky mluvících zemích a mnoha dalších. Prvních šest písmen v horní řadě je Q-W-E-R-T-Y.
- **QWERTZ**: Používá se především ve střední Evropě (
, 
, 
, 
, 
). Hlavním rozdílem je prohození kláves Y a Z. Důvodem je častější výskyt písmene Z v němčině a také fakt, že písmena T a Z často stojí vedle sebe. - **AZERTY**: Standard ve
a Belgii. Má prohozené klávesy Q a A, W a Z a odlišné umístění dalších znaků, například M.
🇨🇿 České rozložení
Pro češtinu se standardně používá rozložení QWERTZ. Znaky s diakritikou (ě, š, č, ř, ž, ý, á, í, é) jsou umístěny na horní numerické řadě a nahrazují číslice. Pro napsání číslice je nutné použít klávesu Shift. Existuje také tzv. česká programátorská klávesnice, která vychází z rozložení QWERTY a diakritické znaky se píší pomocí klávesy AltGr (pravý Alt) v kombinaci s jinými klávesami. Toto rozložení je oblíbené u programátorů, protože zachovává standardní umístění speciálních znaků jako `[]{}()/\;:` důležitých pro psaní kódu.
Ergonomické a alternativní rozložení
Kromě standardních rozložení existují i alternativy navržené pro vyšší efektivitu a ergonomii:
- **Dvorak Simplified Keyboard**: Navrženo ve 30. letech 20. století Augustem Dvorakem. Umisťuje nejčastěji používaná písmena do prostřední řady, aby se minimalizoval pohyb prstů.
- **Colemak**: Modernější alternativa k Dvorakovi, která se snaží být efektivnější než QWERTY, ale zároveň si zachovává některé klíčové pozice (např. pro klávesové zkratky Ctrl+C, Ctrl+V), což usnadňuje přechod.
📋 Typy klávesnic podle určení a formátu
- **Standardní (Full-size):** Obsahuje 104/105 kláves, včetně alfanumerické části, funkčních kláves, navigačního bloku a numerického bloku.
- **Tenkeyless (TKL):** Klávesnice bez numerického bloku. Je kompaktnější, šetří místo na stole a umožňuje mít myš blíže k tělu.
- **Kompaktní (75%, 65%, 60%):** Ještě menší formáty, které integrují navigační klávesy do hlavního bloku nebo je zcela odstraňují a nahrazují funkčními vrstvami (přístupnými přes klávesu Fn).
- **Ergonomické klávesnice:** Mají speciální tvar, často jsou rozdělené na dvě poloviny (split), aby ruce a zápěstí byly v přirozenější poloze.
- **Herní klávesnice:** Optimalizované pro hraní her. Typicky mají mechanické spínače, RGB podsvícení, podporu maker a technologie jako N-key rollover (schopnost registrovat neomezený počet současně stisknutých kláves).
- **Bezdrátové klávesnice:** Připojují se k počítači bezdrátově, nejčastěji přes Bluetooth nebo vlastní 2.4 GHz USB přijímač.
🔢 Skupiny kláves
Standardní klávesnice je rozdělena do několika funkčních skupin:
- **Alfanumerická část:** Hlavní blok s písmeny, číslicemi a interpunkčními znaménky.
- **Funkční klávesy:** Řada kláves F1 až F12 v horní části. Jejich funkce se liší v závislosti na spuštěné aplikaci (F1 často vyvolá nápovědu, Alt+F4 zavře okno).
- **Řídicí klávesy:** Shift, Control (Ctrl), Alt, AltGr, Windows (nebo Command na Apple klávesnicích) a Menu. Používají se v kombinaci s jinými klávesami pro klávesové zkratky.
- **Navigační klávesy:** Šipky, Home, End, Page Up, Page Down, Insert a Delete. Slouží k pohybu kurzoru v textu a dokumentech.
- **Numerický blok (Numpad):** Obdélníkový blok kláves na pravé straně, obsahující číslice 0-9 a matematické operátory. Usnadňuje rychlé zadávání číselných dat.
🧑🏫 Pro laiky: Jak klávesnice mluví s počítačem?
Představa, že po stisknutí klávesy 'A' odejde do počítače písmeno 'A', je zjednodušená. Proces je o něco složitější a probíhá v několika krocích:
1. **Stisk klávesy:** Uživatel fyzicky stiskne klávesu. Tím se pod klávesou sepne elektrický obvod (ať už mechanicky, nebo přes membránu). 2. **Detekce v matici:** Klávesy nejsou připojeny jednotlivě. Jsou uspořádány v mřížce (matici) řádků a sloupců. Malý mikroprocesor uvnitř klávesnice neustále skenuje tuto matici a zjišťuje, na které "křižovatce" došlo ke spojení obvodu. 3. **Odeslání skenovacího kódu (Scan Code):** Když mikroprocesor zjistí stisk, nepošle písmeno, ale unikátní číslo, tzv. skenovací kód. Každá klávesa na klávesnici má svůj vlastní skenovací kód pro stisknutí a jiný pro uvolnění. Například stisk klávesy 'A' může mít kód `0x1E`. 4. **Přijetí ovladačem:** Tento kód je poslán přes USB kabel (nebo bezdrátově) do počítače. Zde ho zachytí speciální ovladač klávesnice, který je součástí operačního systému (např. Windows, Linux, macOS). 5. **Překlad na znak:** Ovladač se podívá na přijatý skenovací kód a podle aktuálně nastaveného jazykového rozložení (např. české QWERTZ) ho "přeloží". Kód `0x1E` tak přeloží na písmeno 'a'. Pokud by byla držena klávesa Shift, kombinace kódů by byla přeložena jako 'A'. 6. **Zobrazení v aplikaci:** Operační systém následně pošle finální znak ('a' nebo 'A') do aktivní aplikace (např. textového editoru), která ho zobrazí na obrazovce.
Tento systém umožňuje, že jedna a tatáž fyzická klávesnice může psát znaky různých abeced jen změnou softwarového nastavení v operačním systému.