Tastiera a combinazioni

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Una tastiera a combinazioni o tastiera con accordi o keyset è un dispositivo di input per computer che consente all'utente di immettere caratteri o comandi formati premendo più tasti contemporaneamente, come suonare un "accordo" su un pianoforte. L'elevato numero di combinazioni disponibili da un numero ridotto di tasti consente di immettere testo o comandi con una sola mano, lasciando libera l'altra. Un vantaggio secondario è che può essere integrata in un dispositivo (come un computer tascabile o il manubrio di una bicicletta) troppo piccolo per contenere una tastiera di dimensioni normali.

Douglas Engelbart introdusse la tastiera a combinazioni con accordi come interfaccia per computer nel 1968, in quella che viene spesso definita "la madre di tutte le demo".

Principi di funzionamento

Ogni tasto è associato a un numero, a una lettera o a un comando corrispondente. Premendo due o più tasti contemporaneamente, l'utente può generare numerose combinazioni. Nella mappatura originale di Engelbart, venivano utilizzati cinque tasti: 1, 2, 4, 8, 16. I tasti erano mappati come segue: a = 1, b = 2, c = 3, d = 4 e così via. Se l'utente premeva i tasti 1 e 2 contemporaneamente e poi li rilasciava, 1 e 2 venivano sommati a 3 e, poiché C è la terza lettera dell'alfabeto, appariva la lettera "c". A differenza di quando si preme un accordo su un pianoforte, l'accordo viene riconosciuto solo dopo aver rilasciato tutti i tasti o i pulsanti del mouse. Da quando Engelbart introdusse la tastiera a combinazioni, sono stati sviluppati diversi progetti basati su concetti simili.

Ad esempio, ogni dito potrebbe controllare un tasto corrispondente a un bit di un byte, in modo che utilizzando sette tasti e sette dita si possa digitare qualsiasi carattere del set ASCII, se l'utente riesce a ricordare i codici binari. Grazie al numero ridotto di tasti richiesti, la codifica con accordi è facilmente adattabile da un ambiente desktop a uno mobile.

I dispositivi pratici generalmente utilizzano accordi più semplici per i caratteri comuni (ad esempio, Baudot), o possono avere modi per rendere più facile ricordare gli accordi (ad esempio, Microwriter), ma si applicano gli stessi principi. Questi dispositivi portatili sono diventati popolari per la prima volta con il movimento dei computer indossabili negli anni '80.

Thad Starner del Georgia Institute of Technology e altri hanno pubblicato numerosi studi che dimostrano che l'inserimento di testo con accordi a due mani era più veloce e produceva meno errori rispetto a una tastiera QWERTY. Attualmente le macchine per stenotipia detengono il record per l'inserimento di parole più veloce. Molti utenti di stenotipia possono raggiungere le 300 parole al minuto. Tuttavia, gli stenografi in genere si formano per tre anni prima di raggiungere livelli professionali di velocità e precisione.

Storia

La prima tastiera a combinazioni conosciuta faceva parte della stazione telegrafica "a cinque aghi", progettata da Charles Wheatstone e William Fothergill Cooke nel 1836, in cui due qualsiasi dei cinque aghi potevano puntare a sinistra o a destra per indicare le lettere su una griglia. Era progettata per essere utilizzata da operatori non addestrati (che avrebbero determinato quali tasti premere guardando la griglia) e non veniva utilizzata dove erano disponibili operatori telegrafici addestrati.

Il primo utilizzo diffuso di una tastiera con accordi fu nella macchina stenotipica utilizzata dai cronisti giudiziari, inventata nel 1868 e ancora in uso. Il risultato della stenotipia era originariamente un codice fonetico che doveva essere trascritto in seguito (di solito dallo stesso operatore che aveva prodotto il risultato originale), anziché un testo arbitrario, tramite software di conversione automatica, oggi di uso comune.

Nel 1874, il codice Baudot a cinque bit e una tastiera a 5 tasti abbinata furono progettati per essere utilizzati con l'operatore che componeva manualmente i codici. Il codice è ottimizzato per la velocità e la bassa usura: gli accordi furono scelti in modo che i caratteri più comuni utilizzassero gli accordi più semplici.

Alcune delle prime macchine perforatrici dette keypunch (dispositivi che consentono di perforare con precisione schede di cartoncino in punti specifici) utilizzavano una tastiera composta da 12 tasti etichettati che permettevano di praticare con precisione i fori nelle schede di cartoncino. I numeri da 0 a 9 erano rappresentati da un solo foro; le 26 lettere erano rappresentate da combinazioni di due fori, e i simboli erano rappresentati da combinazioni di due o tre fori.

Il Braille (un sistema di scrittura per non vedenti) utilizza 6 o 8 "punti" tattili da cui vengono formate tutte le lettere e i numeri. Quando Louis Braille lo inventò, veniva prodotto con un ago che forava successivamente tutti i punti necessari in un foglio di cartone. Nel 1892, Frank Haven Hall, sovrintendente dell'Illinois Institute for the Education of the Blind, creò l'Hall Braille Writer, che era come una macchina da scrivere con 6 tasti, uno per ogni punto in una cella braille. Il Perkins Brailler, prodotto per la prima volta nel 1951, utilizza una tastiera a 6 tasti (più una barra spaziatrice) per produrre output braille e ha avuto molto successo come prodotto di massa accessibile. Il Braille, come Baudot, utilizza un simbolo numerico e un simbolo Maiusc, che può essere ripetuto per il blocco maiuscole, per adattare numeri e maiuscole ai 63 codici offerti da 6 bit.

Dopo la seconda guerra mondiale, con l'avvento dell'elettronica per la lettura degli accordi e la consultazione delle tabelle dei "codici", gli uffici postali iniziarono a ricercare soluzioni accordi che per poter impiegare personale diverso dai dattilografi specializzati e costosi. Nel 1954 fu scoperto un concetto importante: la produzione di accordi è più facile da padroneggiare quando viene eseguita al rilascio dei tasti anziché quando vengono premuti.

I ricercatori dell'IBM studiarono le tastiere a combinazioni sia per le macchine da scrivere che per l'inserimento dati al computer già nel 1959, con l'idea che potesse essere più veloce della digitazione a tocco se alcuni accordi fossero stati utilizzati per inserire parole intere o parti di parole. Un progetto del 1975 di Nat Rochester, IBM Fellow, aveva 14 tasti con fossette sui bordi e sulla parte superiore, in modo che un dito potesse premere due tasti adiacenti per combinazioni aggiuntive. I loro risultati furono inconcludenti, ma la ricerca continuò almeno fino al 1978.

Douglas Engelbart iniziò a sperimentare con la tastiera a combinazioni da utilizzare con il mouse a metà degli anni '60. In una famosa dimostrazione del 1968, Engelbart introdusse un'interfaccia uomo-computer che includeva la tastiera QWERTY, un mouse a tre pulsanti e una tastiera a combinazioni a cinque tasti. Engelbart usava la tastiera a combinazioni con la mano sinistra e il mouse con la destra per digitare testo e immettere comandi. I pulsanti del mouse contrassegnavano le selezioni e confermavano o annullavano i comandi.

Gli utenti dell'Augmentation Research Center di Engelbart presso lo SRI International (originariamente Stanford Research Institute) acquisirono dimestichezza con il mouse e la tastiera a combinazioni. Negli anni '70, i finanziamenti che il gruppo di Engelbart riceveva dall'Advanced Research Projects Agency (ARPA) furono tagliati e molti membri chiave del team di Engelbart andarono a lavorare per lo Xerox PARC, dove continuarono a sperimentare con il mouse e la tastiera a combinazioni. Quest'ultima fu utilizzata allo Xerox PARC all'inizio degli anni '80, insieme a mouse e interfacce grafiche (GUI) sulle workstation Xerox Star e Alto. Una versione del mouse a un pulsante fu incorporata nell'Apple Macintosh, ma Steve Jobs decise di non incorporare la tastiera a combinazioni con tasti.

Standard

Storicamente, le tastiere Baudot e Braille erano in una certa misura standardizzate, ma non sono in grado di replicare l'intero set di caratteri di una tastiera moderna. Il Braille si avvicina di più, essendo stato esteso a otto bit.

L'unico standard moderno proposto, GKOS (o Global Keyboard Open Standard) può supportare la maggior parte dei caratteri e delle funzioni presenti sulla tastiera di un computer, ma ha avuto scarso sviluppo commerciale. Esiste, tuttavia, un'applicazione per tastiera GKOS disponibile per iPhone dall'8 maggio 2010, per Android dal 3 ottobre 2010 e per MeeGo Harmattan dal 27 ottobre 2011.

Stenografia

Le macchine stenotipiche, a volte utilizzate dagli stenografi giudiziari, utilizzano una tastiera con accordi per rappresentare i suoni: sulla tastiera standard, U rappresenta il suono e la parola "tu" (in inglese "you"), e il trigramma a tre tasti KAT rappresenta il suono e la parola "gatto" (in inglese "cat"). La tastiera per stenotipica è ordinata in modo esplicito: in KAT, K, a sinistra, è il suono iniziale. P, S, e T, che sono suoni iniziali e finali comuni, sono disponibili su entrambi i lati della tastiera: POP è un accordo a 3 tasti, che utilizza entrambi i tasti P.

Progetti open source

Sono disponibili diversi progetti di tastiere a combinazioni open source, come il pickey, un dispositivo PS/2 basato sul microcontrollore PIC; lo spiffchorder, un dispositivo USB basato sulla famiglia di microcontrollori Atmel AVR; il FeatherChorder, un chorder BLE basato sull'Adafruit Feather, una scheda all-in-one che incorpora un microcontrollore compatibile con Arduino; e il driver della tastiera GKOS per Linux così come la libreria GKOS per la scheda open source Atmel/Arduino.

Plover è un programma multipiattaforma, open source e gratuito, pensato per offrire la tecnologia stenografica in tempo reale non solo agli stenografi, ma anche agli hobbisti che utilizzano qualsiasi cosa, dalle macchine Stenotype professionali alle tastiere da gioco NKRO a basso costo. È disponibile per Linux, Windows e macOS.

Joy2chord è un driver per tastiera con accordi per Linux. Con un file di configurazione, qualsiasi joystick o gamepad può essere trasformato in una tastiera con accordi. Questa filosofia di progettazione è stata adottata per ridurre i costi di realizzazione dei dispositivi e, di conseguenza, ridurre la barriera di accesso per acquisire familiarità con le tastiere con accordi. Anche i tasti macro e le modalità multiple sono facilmente implementabili con un driver in spazio utente.

Dispositivi commerciali

Una mezza tastiera è una tastiera appositamente progettata e programmata per essere utilizzata in situazioni di spazio limitato o quando il dattilografo ha bisogno di una mano libera per rispondere al telefono, tenere documenti, ecc.

Un esempio minimale di mezza tastiera con accordi è la Half-Qwerty di Edgar Matias, descritta nel brevetto US 5288158 del 1992 circa, che riproduce le lettere della metà mancante quando l'utente preme contemporaneamente la barra spaziatrice e il tasto speculare. INTERCHI '93 ha pubblicato uno studio di Matias, MacKenzie e Buxton che mostra come le persone che hanno già imparato a digitare a tocco possano recuperare rapidamente dal 50 al 70% della loro velocità di digitazione a due mani. Questa riduzione della velocità di digitazione contribuisce alla discussione sulla velocità di cui sopra. È implementata su due telefoni cellulari popolari, ciascuno dotato di disambiguazione software, che consente agli utenti di evitare di usare la barra spaziatrice.

I tastierini "multiambici" (chiamati keyer) da utilizzare con i computer indossabili sono stati inventati in Canada negli anni '70. I tastierini multiambici sono simili alle tastiere con accordi, ma senza tastiera, in quanto i tasti sono raggruppati in un cluster per essere tenuti in mano, anziché appoggiati su una superficie piana.

Le tastiere con accordi sono utilizzate anche come dispositivi di input portatili, ma a due mani, per ipovedenti (in combinazione con un display braille aggiornabile o con una sintesi vocale). Tali tastiere utilizzano un minimo di sette tasti, ognuno dei quali corrisponde a un singolo punto braille, tranne un tasto che funge da barra spaziatrice. In alcune applicazioni, la barra spaziatrice viene utilizzata per produrre accordi aggiuntivi che consentono all'utente di impartire comandi di modifica, come lo spostamento del cursore o l'eliminazione di parole. Il numero di punti utilizzati nell'elaborazione braille non è 6, ma 8, poiché ciò consente all'utente, tra le altre cose, di distinguere tra lettere minuscole e maiuscole, nonché di identificare la posizione del cursore. Di conseguenza, la maggior parte delle tastiere con accordi più recenti per l'input braille include almeno nove tasti.

Le tastiere con accordi touch screen sono disponibili per gli utenti di smartphone come metodo opzionale per l'inserimento di testo. Dato il numero ridotto di tasti, le aree dei pulsanti possono essere ingrandite e più facili da premere sul piccolo schermo. Le lettere più comuni non richiedono necessariamente accordi, come nel caso dei layout ottimizzati per tastiera GKOS (app Android), dove i dodici caratteri più frequenti richiedono solo singoli tasti.

La tastiera Bluetooth Chord DecaTxt, utilizzabile con una sola mano, di IN10DID, Inc., ha dieci tasti, due per ogni dito, ed è in grado di sostituire tutte le sequenze di tasti standard con combinazioni di quattro tasti o meno. È piccola, 8,25 x 5,75 cm, e pesa circa 57 g, il che la rende facilmente indossabile e utilizzabile con entrambe le mani mentre si cammina. DecaTxt è generalmente considerata una tecnologia assistiva poiché funziona con una varietà di handicap come problemi di vista, perdita di arti, tremori e scarse capacità motorie.

L'azienda CharaChorder commercializza dispositivi per l'inserimento di parole con accordi. Il loro primo dispositivo disponibile in commercio è il CharaChorder One, che presenta un design diviso in due parti, ciascuna dotata di 9 interruttori che possono essere spostati in cinque direzioni (su, giù, sinistra, destra e premuti) a differenza delle tastiere tipiche. Questo dispositivo consente sia l'inserimento di parole con accordi che l'inserimento di caratteri tradizionali. L'insieme di parole che possono essere composte con accordi può essere modificato dinamicamente dall'utente in tempo reale, ma per impostazione predefinita include le 300 parole più comuni nella lingua inglese. Questa funzionalità di inserimento di parole con accordi consente velocità di digitazione potenzialmente estremamente elevate, tanto che il fondatore dell'azienda è stato bandito dalle competizioni di digitazione online. Inoltre, hanno creato il Charachorder Lite con un design della tastiera più tradizionale. Il produttore ha affermato che gli utenti del Charachorder One possono raggiungere velocità di 300 parole al minuto, mentre gli utenti del Charachorder Lite possono raggiungerne 250.

Note