2024年5月1日发(作者:)

第12卷第1期 

工业工程 

V01.12 No.1 

2009年2月 

Industrial Engineering Journal 

February 2009 

运用人因工程的笔记本键盘布局探讨 

陆德谋,徐学军,赖朝安,华 赞 

(华南理工大学工商管理学院,广东广州510641) 

摘要:对国内不同行业的笔记本用户进行了按键敲击记录,并根据键盘敲击的方便程度把键盘分成3个不同的效率 

区域进行分析,结果显示部分常用的按键没有布置到容易接触到的区域,最后结合用户的输入习惯和键盘的效率域 

对目前的按键布局进行了改善。 

关键词:笔记本电脑;键盘布局;人因工程 

中图分类号:F407.67;TP334.2+3 文献标识码:A 文章编号:1007-7375(2009)01-0088-04 

Study on the Keyboard Layout of Laptop Computer based on Human Factors 

Lu De—non,Xu Xue-jun,Lai Chao-an,Hua Yun 

(School of Business Administration,South China University of Technlogg,Guangzhou 510641,China) 

Abstract:By collecting adequate first—hand record of keyboard use,and by dividing the keyboard into 

three efifciency sections according to convenience levels when used,the most commonly used keys and 

those less used were distinguished.and the result showed that the most commonly used keys were not ar_ 

ranged in positions most easily reachable.Improvement was made on existing keyboard layout according to 

the input habits to enhance the efifciency of laptop computer keyboard. 

Key words:notebook computer;layout of keyboard;human factors engineering 

电脑用户在使用电脑过程中,经常会发现键盘 易出错,但是只要会读就可以打出来,而且不需要记 

布局不符合输入习惯,即使是使用电脑多年的用户, 忆,入门比较容易,不必背口诀、记代码。2种输入法 

也会觉得键盘有些别扭。其实,这并非一个小问题, 

各有优点,对键盘布局的需求也有所不同。五笔输 

经研究证明,不合理的键盘布局不但会影响工作效 

入法以86版的王码五笔输入法和极点输入法居多。 

率,而且会导致累积性骨骼肌肉损伤,影响生理健 相比而言,语音输入较具人性特点,随着语音输入软 

康_l J。经过对国内电脑用户的统计数据显示,有些 

件的不断完善,智能程度的不断提高,输入速度得到 

常用的按键并没有安排到手指容易接触到的地方。 了很大的提高 J。目前市场上已经有很多比较优秀 

中文输入习惯与英文输入习惯有所不同,英文 

的语音输入软件,比如搜狗输入法、清华紫光输入法 

输入法的布局并不完全适合中国人的输入习惯。在 

和加加拼音输入法等。对于非专业打字员来说,使 

国内的中文输入中,有字型输入法和语音输入法两 

用此类语音输入软件,其输入速度并不亚于五笔输 

类,其中字型输入法主要是五笔输入法 J,而语音输 

入法。拼音输入软件的不断发展和它本身不可比拟 

入即普通的拼音输入法。这两类输入法有所不同, 

的优点,使得目前使用拼音输入法的用户越来越多, 

五笔输入法准确率较高,打字速度也较快,但是难 

并逐渐成为主流。 

学,有些不常用的汉字难以打出来;拼音输入法则正 

另外,使用笔记本电脑的用户,一般具有较高的 

好相反,使用拼音输入法输入速度相对慢些,而且容 

学历,并且使用地点变动较大,所以需要轻巧的电脑 

收稿日期:2008-09-26 

基金项目:国家自然科学基金资助项目(7087203 1);教育部人文社科青年基金资助项目(07JC630038);广州市社会科学规划课 

题资助项目(08QO4) 

作者简介:陆德谋(1983.),男,广西壮族自治区人,硕士研究生,主要研究方向为生产系统优化与信息技术应用. 

第l期 陆德谋,徐学军,赖朝安,等:运用人因工程的笔记本键盘布局探讨 89 

且配备精巧的键盘。在操作内容方面,笔记本用户 

与专业打字员有所不同,前者大多数时间并不是从 

机械工程师)的笔记本用户进行为期为一个多月的 

连续记录,得到了大量的一手按键信息,并从中随机 

截取每位用户的5万次敲击记录进行分析,敲击次 

数汇总如表1所示。 

表1键盘敲击次数统计 

事文本的录入,即使进行文本操作,也不会像打字员 

那样频繁地进行,更多地还是以阅读、文本编辑和软 

件操作为主,文字输入相对较少。这就要求功能键 

要比较齐全,并且容易操作。 

亭号键盘名称 敲击次数 序号

1 Space 89 913 43 

键盘名称 敲击次数 

5 4 873 

目前普遍使用的键盘是1971年由国际标准化 

组织选用的QWERTY键盘_4 J。但众多研究表明,该 

键盘的键位布局并不符合人机系统高效、舒适的要 

求,不利于发挥键盘的信息输入效率。由此,科学家 

们提出了一些替代键盘。 

其中,比较典型的有K键盘、分离键盘、TONY 

键盘和槽式键盘等 J。另外,在一些具体研究方面, 

Gerard等 研究了键盘按键启动力对打字力、手指 

肌肉的肌电活动和主观舒适感的影响。研究表明, 

按键启动力越大,打字力越大,肌电信号越强,疲劳 

也越明显。赵英新与陈淑 从人机工程学的角度研 

究了以静态人体姿势为主的键盘设计,并从实践和 

美学理论两方面对键盘的外形进行了优化设计。张 

学成等 针对键盘与显示屏之间的距离对眼睛的不 

同影响、操作键盘时双手姿势不自然以及键盘布局 

不合理所带来的操作效率低等问题,对当前笔记本 

电脑键盘的缺点进行了分析,由此提出后移键盘位 

置、“A”形分离式键盘以及键盘布局等人性化的改 

进与设计。 

本文仅针对笔记本键盘的按键布局进行深入研 

究,利用专用软件对笔记本电脑用户的操作过程进 

行实时记录,根据记录数据进行分析,并对键盘的不 

同区域进行分析研究,由此设计出效率更高、更符合 

本国用户使用的按键布局。 

1 统计分析 

1.1 软件介绍 

研究使用的软件为黑洞键盘记录器,该软件采 

用系统消息钩子技术,能实时记录当前活动窗口的 

名称和所按按键的名称,将记录结果自动保存为文 

本文件,并随时自动更新;该软件每次系统登录之后 

自动启动,没有对话窗口,也无需操作,不会影响使 

用者的正常使用。需要查看结果的时候打开该文本 

文件就行。 

1.2统计分析 

通过使用键盘记录软件,对20名不同行业(包 

括5名管理学院学生、3名材料学院学生、2名美术 

系学生、3名建筑工程师、4名化学技术人员和3名 

2 I 69 005 44 W 4 650 

3 N 65 525 45 Down 4 386 

4 Back 59 7O6 46 K 4 372 

5 A 57 581 47 7 4 126 

6 U 42 247 48 4 4 0ll 

7 G 41 323 49 Q 3 695 

8 Return 38 798 50 P 3 356 

9 Ctrl 36 735 51 ; 2 617 

10 O 34 610 52 Alt 2 4O2 

11 E 34 364 53 Tab 2 094 

l2 H 32 547 54 Home 1 695 

l3 — 32 332 55 Esc 1 694 

14— 20 O46 56 End 1 478 

15 Y 19 922 57 l 392 

16 D 19 584 58 / 1 386 

17 S 19 153 59 F4 1 232 

l8 C 16 412 60 = 1 139 

19 Z 15 088 61 \ l 109 

20 Shift 13 179 62 F2 924 

21 J 13 l17 63 Up 708 

22 L 12 994 64 ] 688 

23 X 12 809 65 — 675 

24 l1 701 66 F10 462 

25 2 10 193 67 Cap 441 

26 M 10 161 68 r 431 

27 t 9 730 69 Fn 336 

28 B 9 669 70 F1 246 

29 V 8 345 7l F6 206 

3O Del 8 068 72 Insert 189 

31 0 8 037 73 F8 91 

32 . 7 298 74 Scroll 84 

33 . 7 ll3 75 F5 82 

34 V 6 774 76 F7 77 

35 T 6 620 77 Fl1 75 

36 R 6 559 78 F12 67 

37 F 6 374 79 F3 62 

8 1 6 243 80 、 44 

39 3 6 128 81 F9 28 

40 8 5 841 82 Win ll 

41 6 5 481 83 Mellll 7 

}2 9 5 034 84 Pause 0 

第l2卷 

统计结果显示,一部分按键如Space、I、N键等 疲劳度。结合按键的使用频率与键盘不同区域的效 

率分析,键盘的按键布局应该进行如下改善。 

3.1 Backspace键、方向键和Space键的改进 

使用频率比较高;另一部分如Fn、F12、F9等使用频 

率较低,甚至有的按键基本不使用,如Win、Memu、 

Scroll、Pause键(仅指在windows操作系统之下),不 

同的按键间使用频率差距相当大。另外,功能键的 

使用跟某些软件存在较大关系,如使用金山词霸会 

常用 键,使用大智慧就会常用F10,使用ofifce会 

从统计结果可以看出,Backspace键使用频率较 

高,传统键盘基本上都把它设置在右上角,离键盘中 

心较远,难以按到;使用时必须转动手腕并伸直小指 

方可按到 ,这样既浪费时间,又费事,因此,有必要 

进行改善。 

常用Ctrl+C和Ctr+V组合键,而使用QQ则会经常 

使用Ctr+Alt+z组合键。 

2键盘的有效控制区域 

键盘的总面积足以容下所有的普通按键,但是, 

并非每一个键盘区域都是高效的,在手指容易接触 

到的地方才能产生较高的使用效率,高效区安排非 

常用键和非高效区域安排常用按键都会降低键盘的 

使用效率。打字是通过l0个手指敲击键盘来完成, 

手指的移动主要通过2种方式:手指本身的直线运 

动和手腕的弧线运动。通过这2种方式,手指可以 

接触到大部分区域,如图1所示;而在这个区域之外 

的按键,则必须提起手掌,移动前臂才能够按到。所 

以,在设计键盘时,应该尽量把常用的按键布置到这 

个扇形区域内,以减少手臂的移动 』,提高使用 

效率。 

根据按键接触的容易程度,可将整个键盘表面 

分成3个区域,分别是:A区(高效区:斜阴影区域)、 

B区(中效区:竖直阴影区域)和c区(低效区:无阴 

影区域)。在A区,手指可以快速按到按键,而且准 

确率比较高;在B区,手指较难接触到按键,准确率 

较低;在c区,手指较难接触到按键,需要移动手臂 

和集中注意力去按,准确率中等。 

图1键盘分区 

3 改善方案 

从人体工效学的角度看,最容易接触到的地方应 

该设置最常用的按键,这样才能使键盘变得更加人性 

化,能更有效地发挥键盘效率,提高工作效率,降低 

另一方面,使用Space键时,习惯上都是用右手 

拇指按,而不用左手拇指,拇指接触按键的面积也不 

及目前Space键的1/3,其余部分基本闲置。因此, 

Space键可以相应缩短,腾出的部分可以安排其它 

按键。 

传统键盘的方向键设置在键盘的右下角,右下 

角是手最难接触到的地方,必须抬起前臂,转动手腕 

才能够得着,甚至有时候要抬起大臂才能按到,极不 

自然,效率也很低。而4个方向键的使用频率是比 

较高的,在修改、添加和删除文字时常用到。为了便 

于使用,应该将它们安排到较容易接触到的扇形区 

域内。 

针对这3个问题,可以对键盘布局做以下改善: 

把原来的Space键分成3个部分,左边为Backspace 

键,中间为向上方向键,右边为Space键(Space键使 

用频率比Backspace键高,而右手比左手灵活,所以 

右手拇指按Space键较合理),同时把其余3个方向 

键也一并移到原空格键的下方(经过对多款笔记本 

键盘进行测量和分析,发现空格键与触摸屏之间足 

以容下一排按键),改善效果如图2所示。经过改善 

之后,方向键和Backspace键可以轻易地按到,且不 

影响其他键的正常使用,有效地解决了这5个按键 

难按的问题。 

3.2数字键和F功能键的改善 

在日常使用中,经常需要录入一小串为数不多 

的数字,如密码、数值和号码等,在传统的数字排列 

方式下,若只用一只手操作,则手掌就需要在数字键 

行来回移动,如果用两只手操作,则两手之间难协 

调,感觉都不自然。如果能把数字键集中布置到键 

盘右上半行,则可以用右手来按,这样就可以很方便 

地找到所需要的目标按键,因此可以有效避免上述 

问题 ]。若需要快速输入大量数字,仍可使用传统 

的专用数字键盘(用Fn+Numlock开启)。 

数字按键集中布置后,F功能键可以相应地集 

中到键盘的左上角。调整后,数字键和F功能键都 

可以快速地找到,效率因此得到提高。 

第1期 陆德谋,徐学军,赖朝安,等:运用人因工程的笔记本键盘布局探讨 91 

3.3 L—shit键和L-ctfrl键的改善 

排,主要是考虑目前国内高端计算机用户使用英文 

输入法的频率还是比较高的,同一布局难以兼顾中 

英两种语言;另外,国内用户已经习惯了旧式键盘的 

布局方案,若完全依照使用频率来安排按键,适应起 

来有点困难,因此仍保留旧式的字母排列方式。 

从表1可以看到,L.Shit键(左Shift键)和L.f 

Ctrl键是使用频率相当高的按键,但从图2看到,L— 

Ctrl并不在A区内,所以用户会感觉此键使用不方 

便。对此,可采取如下改善:把Cap IJock键移到左下 

角,L—Shit键和L—fCtd键相应上移一个键位,改善结 

果如图2所示。改善之后,L.Shit键和L.fCtrl键更容 

易按到。 

4 结束语 

世界上各国之间的语言千差万别,同样的键盘 

图2键盘新布局 

3.4 Delet键的改善 

Delete键的使用频率虽然不是非常高,但也是常 

用键之一,把Delete键布置在靠近键盘的中心位置, 

更便于使用。从键盘的整个布局来看,在Space键的 

右侧仍有一定的空位,通过食指的移动即可按到,此 

空位从扇形效率区域分析来看,要比Delete键原位 

置效率更高。因此,把Delete键安排在Space键的右 

侧,更有利于对Delete键的操作。另外,给Delete键 

换个地方,还可以避免它与附近的按键产生操作冲 

突。Delete键距离键盘中心较远,位于键盘的右上 

角,一般用右手小指操作,由于操作时手指活动距离 

较远,且需要小臂的配合才能完成,如注意力没有集 

中在键盘操作上,就容易引起操作错误,按到其它按 

键,导致文本输入错误。把Delete键设置到Space键 

右侧,可以改善键盘这2个方面操作的效率。 

3.5其他改善 

Aft键使用频率比较低,Right—Ah键基本上不使 

用,即使需要Ah键所带功能,也可使用Left.Ah,则 

完全可以取消掉Right—Alt键。另外,在键盘的右下 

角还有部分空余空间,可以用来安排不同品牌电脑 

的个性化按键。 

3.6改良型键盘布局 

经过改善后的键盘布局如图2所示,此键盘布 

局兼顾效率和美观的原则,使用户用着舒服,看起来 

也舒服。但是,这个布局并没有改变英文字母的编 

布局难以适应众多的语言和相应的输入习惯,目前, 

国内外已有很多研究者正在研究适合本国使用习惯 

的键盘¨ ,并取得了很多成果。在进行国际化的同 

时,我国所引人的电脑键盘有必要进行本土化改善, 

与我国国民的输入习惯相匹配。 

通过对按键敲击次数的统计、布局和手势的分 

析,发现目前的键盘有很多不足之处,用起来不舒 

服,效率不高。当然,又不得不考虑另外一个比较重 

要的问题——用户的使用习惯。新布局的优点能否 

足以让消费者放弃已经形成的输入习惯是商家决定 

是否采纳新布局关键。对新键盘布局接纳程度的调 

查,本人将在以后的工作中进行。 

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