從ABCDEF到QWERTY：鍵盤字母配置
2024.11.13
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作者 劉映秀
一、QWERTY字母配置原型
熟悉的電腦鍵盤上，第一行字母排列，為何是QWERTY而非ABCDEF? QWERTY字母配置 (layout) 的原型在打字機時期問世，發明人Christopher Sholes以「改良型打字機」為標的，在1878年獲准美國發明專利US207559。當時習用打字機與印刷排版裝置仍受制於由A到Z的26個字母順序，Sholes逆向思考，先歸納出英文單字中高頻率出現的字母排列組合，在安排配置時，讓這些高頻率組合的字母盡量集中，如此一來手指的移動路徑比較順路且省力。英文單字中高頻率出現的字母對 (pair)，例如er與 re，這兩個字母直接相鄰並集中在食指與中指移動的核心範圍；出現頻率低的字母如q與 z，安排在邊陲位置由左手小指操作，其餘的高頻率字母組合如：ion，右手三隻手指均只需要微微移動一格即可；th，雙手食指直覺式的各移動一格大致朝彼此的方向靠攏即可。和Sholes合作的業者除了銷售打字機之外，還提供打字訓練課程，這個行銷策略讓使用者很難有動機改用其他字母配置的打字機。QWERTY配置仍有缺點，例如出現頻率很高的字母a安排在左手小指位置，之後各種鍵盤字母配置陸陸續續問世，例如Dvorak配置針對QWERTY沒有考慮母音與子音出現頻率差距之盲點進行改良並獲准專利，QWERTZ配置則是針對英文以外的歐洲語言，由QWERTY微調而成，但皆無法挑戰QWERTY的市場地位。科技從打字機一路發展到電腦，QWERTY字母配置的鍵盤成為通用。
二、行動裝置的QWERTY配置鍵盤
出現行動裝置後，相較於電腦，手部活動空間變小，鍵盤的使用經驗會出現一些變化，尤其是從以下兩個層面:
(1) 整合數字鍵:行動裝置上不易安排獨立的數字鍵，必須和字母鍵整合。如下圖所示:黑莓機沿用標準QWERTY字母配置，數字鍵共用部分字母鍵，依序集中在上方第一列或左半部。
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美國專利US7,663,510「鍵盤排列」針對上圖黑莓機的QWERTY鍵盤來改良，數字鍵不再特別集中部分區域，而是讓數字與字母重疊平均配置於主體位置。除了L與M之外，其他字母兩兩共用一鍵，空白鍵獨立於其他字母鍵外，數字0獨立於其他數字鍵之外，如下圖。
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(2)長寬比例改變:相較於電腦鍵盤，行動裝置上的鍵盤區，整體長寬比例改變。美國專利US7,658,562「快速資料輸入用的改良型QWERTY字母配置」便是從這個角度出發。標準的QWERTY鍵盤有3行字母鍵（定義為上中下3行），US7,658,562則是改成6行字母鍵，每2行定義為一組，每一組的至少一行由標準QWERTY配置的上中下其中一行字母間隔組成，如下圖所示：
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除了以QWERTY配置為基礎改變字母排列順序之外，說明書中界定字母與字母間中心位置的垂直距離相對關係，即便在操作面積變小且長寬比例改變的行動裝置上，仍保有在電腦操作標準QWERTY配置時的視線習慣與手感—即常用的字母組合安排在集中且順手的路徑上。US7,658,562的說明書中也特別定義，該配置適用於實體與觸控鍵盤。
三、不再侷限雙手十指的使用狀態
從打字機時代開始，QWERTY的通用地位歷經百年以上仍然穩固，主因之一在於使用者多半以QWERTY配置來學習打字，QWERTY配置設想的使用狀態是雙手十指置於桌面上，但隨著行動裝置發展從實體鍵盤演化到觸控鍵盤，使用態樣有所變化。歐洲專利EP2194437「手持裝置拇指及觸控輸入用的改良鍵盤」，便設想了兩種使用態樣，如下圖所示：
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定義一對稱中線位置，在部分實施例中，中央有個無鍵盤的分界區域，使用者可以輕鬆地握著裝置，分別以左右手拇指來觸發切換數字與字母並輸入；當裝置放置於桌上時，則可以一般雙手十指的方式打字。即便大部分的實施例與圖式以QWERTY配置為例， EP2194437請求項中明確界定不限定於QWERTY配置，也可能是其他的字母配置方式，如Dvorak或AZERTY配置。
四、鍵盤更加虛擬，堅守QWERTY配置
當不再以雙手十指輸入時，是否熟悉QWERTY配置的確影響變小，然發展的主體方向仍是設法使QWERTY字母配置的鍵盤更與行動裝置契合，而非放棄QWERTY；曾有實體按鍵的行動裝置一度捨棄QWERTY字母配置，如Nokia手機採用T9按鍵，字母排列回歸最原始的由A到Z順序，每3或4個字母共用一鍵，時間已證明T9無法取代QWERTY配置，而觸控裝置興起之後，在虛擬的觸控鍵盤上會更直覺地以單手單指輸入，但大部分的裝置所預設的虛擬觸控鍵盤仍使用QWERTY字母配置。
虛擬實境 (Virtual Reality, VR) 又轉化到另個層次：使用者視線所及的虛擬物件飄浮於空中，沒有手指觸碰的體感，空間方向感也變模糊，然而，VR中的虛擬鍵盤依舊採QWERTY配置。使用者「空手於空中」輸入的情況下，「打字」的體驗是否理想？Dube等人於2023年發表的研討會論文中，比較不同的反饋機制來讓使用者感受自己的輸入動作，結論是能同時模擬觸碰與按壓兩種體感的機制，才能提高輸入的速度與正確率，並降低空間迷航感與心理挫敗；模擬實體QWERTY配置鍵盤上的手感與方向感，可改善VR體驗。
五、結論:為何仍無法放棄QWERTY配置
QWERTY字母配置顯示出既成習慣的深遠影響，即便沒有實體鍵盤、即便不再雙手十指輸入，多數人心中浮現的鍵盤仍是QWERTY配置，相關科技產品的軟硬體研發生產仍然在QWERTY配置的影響之下；儘管虛擬與實體之間連結的介面形式不斷改變，但QWERTY配置恆在。
參考資料:
1. Marisol Cardoso. “From Quills to Qwerty: The Evolution of Writing through Patents.”Inventa. August 27, 2024. https://inventa.com/en/news/article/1020/from-quills-to-qwerty-the-evolution-of-writing-through-patents
2.Tafadzwa Joseph Dube and Ahmed Sabbir Arif. “Ultrasonic Keyboard: A Mid-Air Virtual Qwerty with Ultrasonic Feedback for Virtual Reality.” 2023. https://dl.acm.org/doi/10.1145/3569009.3573117
3.Zeyi Yang. “How QWERTY Keyboards Show the English Dominance of Tech.” MIT Technology Review. June 5, 2024. https://www.technologyreview.com/2024/06/05/1093252/qwerty-keyboard-english-dominance-chinese/
熟悉的電腦鍵盤上，第一行字母排列，為何是QWERTY而非ABCDEF? QWERTY字母配置 (layout) 的原型在打字機時期問世，發明人Christopher Sholes以「改良型打字機」為標的，在1878年獲准美國發明專利US207559。當時習用打字機與印刷排版裝置仍受制於由A到Z的26個字母順序，Sholes逆向思考，先歸納出英文單字中高頻率出現的字母排列組合，在安排配置時，讓這些高頻率組合的字母盡量集中，如此一來手指的移動路徑比較順路且省力。英文單字中高頻率出現的字母對 (pair)，例如er與 re，這兩個字母直接相鄰並集中在食指與中指移動的核心範圍；出現頻率低的字母如q與 z，安排在邊陲位置由左手小指操作，其餘的高頻率字母組合如：ion，右手三隻手指均只需要微微移動一格即可；th，雙手食指直覺式的各移動一格大致朝彼此的方向靠攏即可。和Sholes合作的業者除了銷售打字機之外，還提供打字訓練課程，這個行銷策略讓使用者很難有動機改用其他字母配置的打字機。QWERTY配置仍有缺點，例如出現頻率很高的字母a安排在左手小指位置，之後各種鍵盤字母配置陸陸續續問世，例如Dvorak配置針對QWERTY沒有考慮母音與子音出現頻率差距之盲點進行改良並獲准專利，QWERTZ配置則是針對英文以外的歐洲語言，由QWERTY微調而成，但皆無法挑戰QWERTY的市場地位。科技從打字機一路發展到電腦，QWERTY字母配置的鍵盤成為通用。
二、行動裝置的QWERTY配置鍵盤
出現行動裝置後，相較於電腦，手部活動空間變小，鍵盤的使用經驗會出現一些變化，尤其是從以下兩個層面:
(1) 整合數字鍵:行動裝置上不易安排獨立的數字鍵，必須和字母鍵整合。如下圖所示:黑莓機沿用標準QWERTY字母配置，數字鍵共用部分字母鍵，依序集中在上方第一列或左半部。
美國專利US7,663,510「鍵盤排列」針對上圖黑莓機的QWERTY鍵盤來改良，數字鍵不再特別集中部分區域，而是讓數字與字母重疊平均配置於主體位置。除了L與M之外，其他字母兩兩共用一鍵，空白鍵獨立於其他字母鍵外，數字0獨立於其他數字鍵之外，如下圖。
(2)長寬比例改變:相較於電腦鍵盤，行動裝置上的鍵盤區，整體長寬比例改變。美國專利US7,658,562「快速資料輸入用的改良型QWERTY字母配置」便是從這個角度出發。標準的QWERTY鍵盤有3行字母鍵（定義為上中下3行），US7,658,562則是改成6行字母鍵，每2行定義為一組，每一組的至少一行由標準QWERTY配置的上中下其中一行字母間隔組成，如下圖所示：
除了以QWERTY配置為基礎改變字母排列順序之外，說明書中界定字母與字母間中心位置的垂直距離相對關係，即便在操作面積變小且長寬比例改變的行動裝置上，仍保有在電腦操作標準QWERTY配置時的視線習慣與手感—即常用的字母組合安排在集中且順手的路徑上。US7,658,562的說明書中也特別定義，該配置適用於實體與觸控鍵盤。
三、不再侷限雙手十指的使用狀態
從打字機時代開始，QWERTY的通用地位歷經百年以上仍然穩固，主因之一在於使用者多半以QWERTY配置來學習打字，QWERTY配置設想的使用狀態是雙手十指置於桌面上，但隨著行動裝置發展從實體鍵盤演化到觸控鍵盤，使用態樣有所變化。歐洲專利EP2194437「手持裝置拇指及觸控輸入用的改良鍵盤」，便設想了兩種使用態樣，如下圖所示：
定義一對稱中線位置，在部分實施例中，中央有個無鍵盤的分界區域，使用者可以輕鬆地握著裝置，分別以左右手拇指來觸發切換數字與字母並輸入；當裝置放置於桌上時，則可以一般雙手十指的方式打字。即便大部分的實施例與圖式以QWERTY配置為例， EP2194437請求項中明確界定不限定於QWERTY配置，也可能是其他的字母配置方式，如Dvorak或AZERTY配置。
四、鍵盤更加虛擬，堅守QWERTY配置
當不再以雙手十指輸入時，是否熟悉QWERTY配置的確影響變小，然發展的主體方向仍是設法使QWERTY字母配置的鍵盤更與行動裝置契合，而非放棄QWERTY；曾有實體按鍵的行動裝置一度捨棄QWERTY字母配置，如Nokia手機採用T9按鍵，字母排列回歸最原始的由A到Z順序，每3或4個字母共用一鍵，時間已證明T9無法取代QWERTY配置，而觸控裝置興起之後，在虛擬的觸控鍵盤上會更直覺地以單手單指輸入，但大部分的裝置所預設的虛擬觸控鍵盤仍使用QWERTY字母配置。
虛擬實境 (Virtual Reality, VR) 又轉化到另個層次：使用者視線所及的虛擬物件飄浮於空中，沒有手指觸碰的體感，空間方向感也變模糊，然而，VR中的虛擬鍵盤依舊採QWERTY配置。使用者「空手於空中」輸入的情況下，「打字」的體驗是否理想？Dube等人於2023年發表的研討會論文中，比較不同的反饋機制來讓使用者感受自己的輸入動作，結論是能同時模擬觸碰與按壓兩種體感的機制，才能提高輸入的速度與正確率，並降低空間迷航感與心理挫敗；模擬實體QWERTY配置鍵盤上的手感與方向感，可改善VR體驗。
五、結論:為何仍無法放棄QWERTY配置
QWERTY字母配置顯示出既成習慣的深遠影響，即便沒有實體鍵盤、即便不再雙手十指輸入，多數人心中浮現的鍵盤仍是QWERTY配置，相關科技產品的軟硬體研發生產仍然在QWERTY配置的影響之下；儘管虛擬與實體之間連結的介面形式不斷改變，但QWERTY配置恆在。
參考資料:
1. Marisol Cardoso. “From Quills to Qwerty: The Evolution of Writing through Patents.”Inventa. August 27, 2024. https://inventa.com/en/news/article/1020/from-quills-to-qwerty-the-evolution-of-writing-through-patents
2.Tafadzwa Joseph Dube and Ahmed Sabbir Arif. “Ultrasonic Keyboard: A Mid-Air Virtual Qwerty with Ultrasonic Feedback for Virtual Reality.” 2023. https://dl.acm.org/doi/10.1145/3569009.3573117
3.Zeyi Yang. “How QWERTY Keyboards Show the English Dominance of Tech.” MIT Technology Review. June 5, 2024. https://www.technologyreview.com/2024/06/05/1093252/qwerty-keyboard-english-dominance-chinese/
