Clavier (informatique)

Un clavier d’ordinateur est une interface homme-machine, un périphérique d’entrée de l’ordinateur composé de touches envoyant des instructions à la machine une fois actionnées. Les touches sont un ensemble d’interrupteurs électroniques similaires aux boutons d’une souris, d’une télécommande ou d’une manette sur une console de jeu. Elles sont fréquemment imprimées ou gravées de symboles, lettres, chiffres, mots ou images et permettent essentiellement à un utilisateur de saisir des caractères pour écrire du texte avec l’alphabet d’un langage. La dactylographie permet d’apprendre à taper sur un clavier d’ordinateur de manière optimisée en utilisant tous les doigts des mains comme sur une machine à écrire. Un clavier est parfois accompagné de pédales, de la même manière que peut l’être le clavier d’un instrument de musique.

Sommaire 1 Historique 2 Clavier 105 touches 2.1 Touches spéciales 3 Disposition des caractères sur les touches 4 Qualité et précision 4.1 Ergonomie 5 Critiques 6 Claviers propriétaires 6.1 Clavier Apple 6.2 Clavier PC 6.3 Clavier Windows 6.3.1 Gestion Windows 6.4 Clavier Sun 6.5 Claviers Compaq 6.6 Clavier Optique 7 Connectique 8 Divers 9 Notes et références 10 Voir aussi 10.1 Articles connexes

Historique

Les premiers claviers informatiques sont apparus au début des années 1960, en même temps que les premiers systèmes utilisables en ligne de commande. Ils se répartissaient en quatre classes :

• terminaux à boules, avec ou sans mise en tampon d’une ligne de texte avant envoi (exemple IBM 2741) ;
• claviers couplés à un écran-tampon ;
• claviers de type télétype, avec ou sans lecteur/perforateur de ruban (ASR33, KSR33) ;
• claviers couplés à des écrans full-screen à zones programmables (série IBM 327x).

Vers la fin des années 1970, le texte prenant de plus en plus d’importance dans les données traitées, les claviers furent systématiquement personnalisés en fonction des pays, soit par les grands constructeurs eux-mêmes, soit par des entreprises locales (il n’en coûtait que le brûlage d’une ROM et la sérigraphie de quelques touches).

Les claviers informatiques sont similaires en apparence, et parfois dans leur fonctionnement, aux claviers des machines à écrire afin de ne pas dérouter les utilisateurs. Dans les années 1980, chaque ordinateur familial avait le clavier intégré dans l’unité centrale. Ceci signifie que chaque ordinateur avait potentiellement un clavier différent. Cependant, des particularités nationales ont fini par apparaître.

Le clavier PC a été repris par IBM, suivi par tous les constructeurs, d’après les préconisations du rapport d’Yves Neuville^[1], qui a débouché sur la norme ISO régissant la disposition des claviers. Les claviers des machines fonctionnant avec Mac OS et Sun ont été conçus par leurs firmes respectives (Apple et Sun).

Des ajouts successifs ont eu lieu : pavé numérique, touches de fonctions, touches multimédias.

La majorité des claviers d’ordinateur commercialisés sont des claviers « droits ». Cette appellation est trompeuse car leur forme est un héritage des machines à écrire et les rangées de touches sont décalées de deux manières : la rangée du haut est plus haute que celle du bas et les touches sont en escalier ; les rangées sont décalées. Cette forme est reconnue pour ne pas être ergonomique. Des alternatives récentes proposent des claviers plats à l’image des clavier d’ordinateur portable, des claviers où les touches sont placées en matrice et non en escalier, des claviers optimisés pour la saisie avec une seule main ou encore des claviers à très peu de touches fonctionnant par accords, pour le braille notamment.

Les claviers se transforment physiquement et prennent des formes nouvelles pour s’adapter aux nouveaux « ordinateurs » : clavier d’un téléphone portable, clavier en forme de manette, écrans tactiles sur de nombreux objets électroniques, pavés numériques optimisés pour la saisie des nombres, ajout de pédales pour faciliter la saisie du texte… Dans l’industrie, on utilise des claviers très variés sur les machines-outils assistées par ordinateur. Ce sont généralement de grands pavés de touches disposées en matrice et programmées pour des tâches plus spécifiques que pour l’utilisation d’un ordinateur personnel.

Clavier 105 touches

La configuration de la plupart des claviers informatiques et bureautiques est régie par la norme ISO 9995. Cette norme est le fruit de travaux initiés en 1984 par l’Association française de normalisation (AFNOR) sous la direction de Bernard Vaucelle, à la demande d’Alain Souloumiac^[2]. Diverses péripéties ayant conduit à l’interruption de ces travaux en France, ils furent repris au plan international par les plus grands spécialistes mondiaux réunis à Berlin en 1985. Ils ont été menés à leur terme au sein de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) sous la direction d’Yves Neuville^[1].

Le nombre de touches et leur disposition dépendent du pays ou de la langue utilisée mais un clavier d’ordinateur de bureau comporte toujours un peu plus de 100 touches (102 en France pour le PC de base, qui passent à 105 avec l’adjonction de trois touches sur de nombreux modèles). Les claviers sont héritiers pour leur partie « texte » des dispositions des machines à écrire.

Touches spéciales

• Touches de combinaison
  • Ctrl, maj, option, ou Alt (à partir de la 3^e génération), sur clavier Mac
  • Alt Gr, commande ou méta sur clavier du MIT, Windows, fn
• Touches de verrouillage : Arrêt défil, Verr num (Num Lock), Verrouiller maj (Caps Lock)
• Touches mortes et compose
• Touches de navigation : flèches directionnelles, défilement (page précédente, suivante, début et fin)
• Touches de texte : espace, entrée, retour arrière, inser, suppr, tab, pavé numérique
• Touches systèmes : Syst ou Impr. écran, pause Attn, échap, menu, fonction, touches de gestion d’alimentation (I/O, mettre en veille, réveiller)

Disposition des caractères sur les touches

Les claviers se caractérisent par leurs particularités nationales (caractères nationaux) et parfois techniques (touches muettes). L’ordinateur - ou au moins l’unité de contrôle quand il y en a une - doit donc posséder une table spécifique (plan de codage) associant un scan code (code hardware de la touche) à un caractère ASCII d’une page de code donnée ou à une séquence Unicode sur les systèmes plus récents.

De nombreuses dispositions des touches existent : clavier AZERTY, clavier QWERTY, clavier QWERTZ et clavier DVORAK. Pour chacune de ces dispositions, des variantes nationales existent. Par exemple, l’AZERTY français n’est pas le même que l’AZERTY belge, et le QWERTZ allemand n’est pas le même que le QWERTZ suisse.

Qualité et précision

Malgré leur aspect semblable, tous les claviers ne sont pas égaux devant la technologie et la précision. Dans le choix d’un clavier, plusieurs caractéristiques doivent être prises en considération.

Tout d’abord, la personne qui recherche un clavier performant doit s’assurer que la disposition de ses touches lui permettra d’effectuer un travail rapide et précis, en lui évitant d’interrompre la frappe pour chercher une touche pas assez accessible à la main. Ensuite, il s’agit de tester la précision de la touche.

Il existe deux technologies de clavier mécaniques. La première nous vient d'IBM. Elle date des années 80 avec les modèles F, puis les plus connus modèles M qui leurs firent suite. Elle se trouve aussi sur des modèles plus anciens encore. Elle est connue sous le nom "buckling spring". La pression du doigt sur la touche (autour de 30 à 40g cf. http://www.clickykeyboard.com/) comprime un ressort hélicoïdal. Celui-ci travail longitudinalement, jusqu'à ce qu'il atteigne un point critique où il sort brutalement de son axe de travail. Ce comportement est appelé flambage, n'a rien d'aléatoire et est couramment employé dans ce genre de dispositif (http://fr.wikibooks.org/wiki/Les_ressorts/Lois_de_comportement). C'est le dégagement latéral du ressort qui actionnera un interrupteur.

Cette rupture à la fois sensible et audible permet à l'utilisateur un meilleurs contrôle de la touche en lui indiquant, sans qu'il ait besoin de vérifier à l'écran, que la frape a bien été prise en compte, et cela de manière certaine.

Il existe une seule technologie alternative de claviers mécaniques. Ce sont certain claviers de la marque Cherry. Il y a deux sous catégories : les interrupteurs de types MX et de type LX. Les seconds ont une course plus courte que les premiers, leur durée de vie est aussi deux fois moindre avec 20 million d'activation par touche. Les seconds se déclinent en trois sous catégories. Une première est dite linéaire : la course de la touche ne rencontre aucun obstacle. La seconde est dite sensitive avec clic audible : elle imite le toucher des claviers originaux IBM, quoiqu'en nécessitant une force d'activation moindre. La troisième est une variante de la seconde mais avec un retour sensitif moindre et sans retour auditif.

En 2009 il n'existe pas de troisième voie mécanique. Les claviers comme le DasKeyboard utilisent des connecteurs Cherry (sensitif audible "bleu").

La technologie buckling spring est actuellement propriété de la société Unicomp (Kentucky).

La disposition Neuville qui distingue la partie fonction, la partie alphanumérique, la partie édition et la partie numérique a certes permis de réaliser de grands progrès. Beaucoup reste à faire en matière de disposition des signes alphanumériques. La disposition actuelle (QWERTY ou AZERTY) remonte à la seconde moitié du XIX^e siècle et s’explique par la volonté de ses inventeurs : éloigner, sur le clavier des machines à écrire, les couples récurrents de lettres afin d’éviter le croisement des tiges métalliques et le blocage de la machine. Ces claviers ont évincé d’autres normes concurrentes comme le clavier Dvorak, réputé supérieur par ses « défenseurs ». La science économique s’est notamment intéressé à cette controverse dans le cas d’étude sur la standardisation des normes et les échecs de marché^[3].

Ergonomie

Le clavier actuel étant encore chargé de l’héritage des claviers de machine à écrire — bien que n’ayant plus les mêmes contraintes techniques — il est sujet à critique du point de vue de l’ergonomie. Des tentatives, sans grande adhésion pour le moment, ont donc été faites pour mieux adapter le clavier à l’usage qui en est fait.

La grande majorité^{[réf. nécessaire]} des claviers annoncés comme ergonomique ont opté pour une méthode consistant à séparer les mains l’une de l’autre, afin de pouvoir orienter les touches dans l’axe du bras. Malheureusement, l’orientation des touches, en particulier celles sous la main gauche, ne va pas dans le sens de cette démarche.

D’autres constructeurs proposent de réaligner les touches en colonnes, afin que les rangées de touches ne soient plus décalées les unes par rapport aux autres^[4].

Enfin, un dernier type de clavier ergonomique dispose d’un agencement des touches en trois dimensions pour augmenter encore leur accessibilité et donc le confort^[5].

Beaucoup de constructeurs rajoutent des touches spécifiques à leur matériel : multimédias ou qui permettent de lancer ou de contrôler une application.

Les claviers récents tendent à la simplicité en devenant plus compacts en se séparant de leur pavé numérique, des touches directionnelles et de défilement.

Le milieu de la barre d’espace doit être au milieu du visage. Les coudes doivent être près du corps et les 8 doigts reposent au milieu du clavier dont deux doigts sont sur des touches repères (f et j pour un clavier AZERTY)^{réf. à confirmer : [6]}.

Critiques

Les claviers avaient plusieurs inconvénients : manque d’autonomie, d’ergonomie et pollutions électromagnétiques. Le manque d’autonomie a été compensé par l’apparition des claviers sans fil. Mais la difficulté est la nécessité de les alimenter en énergie, ce qui conduit à remplacer régulièrement les piles ou à les recharger, ce qui induit par extension une pollution supplémentaire due au recyclage des piles.

Les rebonds ont été réduits par des filtres logiciels. Il n’empêche que pour cette raison, alliée à leur pauvre ergonomie (QWERTY - Scholes), ils sont souvent qualifiés de machines à erreur et sont la cause d’un gaspillage de travail considérable.

Quand enfin, avec les claviers et les ordinateurs portables, ce sont des sources de pollution radioélectriques, interdit de fonctionnement pour cette raison dans divers endroits, dont les avions.

Claviers propriétaires

L’électronique de tous ces claviers fonctionne de manière similaire sous tous les systèmes d’exploitation, qui ne la voient d’ailleurs pas. Elle comprend en général un microprocesseur qui filtre les éventuels rebonds, et trois voyants proches ou non des touches respectives qui commandent leur allumage ou extinction.

La différence essentielle entre les claviers de type IBM et de type Unix est la séparation des fonctions, dans les premiers, entre touches de caractères (qui frappent un caractère ou un accent qui altèrera le prochain caractère), et touches de fonction servant à effectuer des demandes spécifiques. Au départ banalisées (de F1 à F12), les touches de fonction se complétèrent de 13 touches débanalisées (Origine, Fin, Page précédente, Page suivante, Insertion, flèches de curseur…) au fil du temps, auxquelles s’ajoutèrent encore sur certains claviers des touches Internet et Multimédia.

Clavier Apple

Sur les claviers Apple, on trouve deux touches particulières : la touche commande (ou touche pomme) et la touche option (équivalent de la touche Alt des PC, dont le nom apparaît sur la touche option depuis la 3^e génération). La touche commande est située de part et d’autre de la barre d’espace, et la touche option est située entre la touche contrôle (ou Ctrl) et la touche commande.

Pour les aficionados des Macintosh, ces touches sont ainsi mieux placées, mieux pensées (comme la touche @ directement accessible). De cette manière, expliquent-ils, la touche qui sert à la plupart des raccourcis clavier, la touche commande, est située sous le pouce (de part et d’autre de la barre d’espace), pouce qui ne sert que peu à la frappe. Cette touche est donc facilement atteignable et permet d’utiliser un grand nombre de raccourcis. Dans la pratique, les touches Ctrl et Alt (à gauche) du PC se commandent elles aussi avec le pouce, ainsi qu’Alt-Gr (à droite).

Clavier PC

Le clavier PC est le plus répandu.

Il a introduit le standard des touches débanalisées :

• insertion et suppression ;
• début et fin ;
• page précédente et page suivante ;
• plus douze touches dites « de fonction » reprises des claviers de mainframes (où elles occupaient en revanche la place du pavé numérique, en 4 lignes de 3).

Il existe un standard par couple langue/pays. Le clavier au standard français se caractérise par une disponibilité directe de la touche µ (pour microseconde, microfarad, microampère, etc.).

Clavier Windows

Il n’existe pas réellement de clavier Windows, même si plusieurs claviers de PC disposent de une à trois touches Windows. En revanche, la façon dont est géré le clavier (de manière logicielle) est spécifique à chaque système d’exploitation, et parfois même à une méthode d’entrée dans le seul sous-système graphique de celui-ci (cas d’X Window System).

Gestion Windows

Microsoft, par sa taille, a la possibilité d’influer sur beaucoup de choses en informatique. Elle a cependant peu fait pour améliorer l’ergonomie du clavier PC, hormis le Natural Keyboard, qui rencontra un succès d’estime.

La disposition du clavier reste donc essentiellement celle du clavier AT défini en 1983, seule innovation depuis le premier clavier de PC de 1981 : blocs de touches mieux espacés, commandes de flèches en T inversé, et les trois voyants Verrouillage numérique, Verrouillage majuscules et Arrêt de défilement qui manquaient au premier PC.

Microsoft a ajouté une touche publicitaire, la touche Windows, évoquant la touche Commande des ordinateurs Mac OS, qui ouvre le menu démarrer et est utilisée dans des raccourcis. Les ordinateurs IBM Thinkpad n’avaient pas, jusqu’en 2006 et leur série 60, une touche Windows.

On peut reprocher à la gestion par Windows du clavier :

• le choix de la touche Contrôle (Ctrl) pour les raccourcis claviers, la plus excentrée, donc difficile d’accès, et qui oblige à déplacer la main pour y accéder, donc à interrompre la frappe ;
• l’absence de touche majuscule, remplacée par une touche haut de casse (Shift), comme sur les machines à écrire du XIX^e siècle (qui ne permet pas d’utiliser la ponctuation ou les accents). Ainsi, il n’existe pas de façon directe de faire un É sur un clavier français Windows, à moins d’utiliser une combinaison de codes indiqués par la table des caractères : il faut maintenir la touche Alt enfoncée pendant la frappe de son code 0201 à l’aide du pavé numérique, puis de relâcher la touche Alt^[7].

Clavier Sun

Les claviers Sun se distinguent notamment par un bloc de 10 touches sur la gauche, dont une touche sert à copier la sélection, et une touche à coller (mécanisme de copier-coller). Ils disposent également d’une touche Compose permettant d’entrer des caractères spéciaux, notamment les caractères accentués de l’alphabet latin, en utilisant des combinaisons telles que « Compose+o », puis « e » pour obtenir « œ » ou « Compose+e » puis apostrophe pour « é ».

Ce système est très répandu sur les machines tournant sous Unix (telles que les stations Sun), mais il est également mis en œuvre sous Linux (on doit alors souvent se contenter de la touche Windows).

Claviers Compaq

Compaq a fabriqué quelque temps des claviers dont les voyants Verrouillage numérique, Verrouillage majuscules et Arrêt de défilement se trouvaient insérées dans les touches même permettant d’en changer l’état, ce qui évitait un effort de mémorisation à l’utilisateur. Ces touches ne sont plus beaucoup utilisées depuis la généralisation de Windows, des petits programmes gratuits permettant même d’inhiber le fonctionnement des deux premières. Sur les claviers de Macintosh, une diode est, aujourd’hui encore, présente dans les touches de verrouillages majuscule ou numérique.

Clavier Optique

Le clavier optique est un clavier développé dans les années 1980 par la Société QUINTEL pour améliorer la fiabilité de la frappe et sécuriser l’information en conservant la technologie keyroll over des claviers rapides.

Le principe du clavier optique réside dans la détection de l’enfoncement d’une touche par l’interruption d’un faisceau lumineux^[8].

Ce système offre plusieurs avantages : alors que les claviers électroniques classiques ont une durée de vie et une fiabilité limitées, les claviers optiques se caractérisent par des performances exceptionnelles. L’interrupteur Switchop, qui équipe les claviers optiques développées par la société Quintel, a été testé plus de 2 milliards de manœuvres sans une erreur (voir notamment les essais d’endurance du Centre Électronique de l’ARmement - CELAR).

La très grande majorité des claviers présents sur le marché possède l’inconvénient d’émettre des ondes radio-électriques. Ces ondes compromettantes permettent d’espionner à plusieurs centaines de mètres de distance les opérations de saisie^[9].

Pour contrer ce type d’espionnage, le département de la Défense américain a édicté les fameuses normes Tempest. En protégeant le clavier par un blindage électromagnétique on évite l’émission des signaux compromettants.

Par nature, le clavier optique n’émet aucune onde de ce type et ne nécessite à cet égard aucune protection particulière ainsi que l’ont démontré les essais d’homologation mené par le Centre Électronique de l’ARmement. C’est un clavier Tempest par nature.

De par ses caractéristiques intrinsèques, il a vocation à équiper les micro-ordinateurs, convenablement aménagés, pour être utilisé dans les avions sans perturber les instruments de bord et dans tous les environnements où cette la question des rayonnements présente un caractère vital.

Connectique

Les claviers des premiers PC (PC/G, PC/XT et PC/AT) utilisaient des connecteurs de type DIN. Le connecteur nommé PS/2, plus petit, le remplaça en 1987, en conservant toutefois la compatibilité électrique avec le connecteur DIN.

Les claviers des ordinateurs Mac ont utilisé des connectiques ADB, puis l’USB a été généralisé en 1998. Pour les PC, différents types de connectique existent :

• (en)DIN : 5 broches de raccordement + blindage (rond) que l’on peut rencontrer sur d’anciens ordinateurs. Il a complètement disparu des ordinateurs modernes ;
• PS/2 : 6 broches de raccordement + blindage (rond). Il remplace dorénavant le connecteur DIN ; seule la connectivité physique étant modifiée, des adaptateurs permettent une interconnexion dans un sens ou dans l’autre entre ces deux modes de raccordement. Ce changement de connecteur, en 1987, ne pouvant se justifier par une quelconque raison technique (à l’exception, à la rigueur, des ordinateurs portables ou des contraintes de place sont présentes) certains voient là un argument marketing pour vendre de nouveaux claviers et adaptateurs… La vie de ce connecteur est aujourd’hui menacée par l’USB présenté ci-après ;
• USB : rectangulaire à quatre broches + blindage. Il remplacera probablement à court ou moyen terme le connecteur PS/2, qui a maintenant du mal à justifier sa présence au vu de l’omniprésence de l’USB sur tous les ordinateurs depuis 1998, qu’ils soient de type PC ou Macintosh. Mais cela présente un inconvénient : celui de monopoliser un port USB de plus, juste pour le clavier. Quand on sait que la quasi intégralité des périphériques PC et Mac courants (imprimantes, scanners, souris, modems, webcams, clés USB, disques durs externes, etc.) utilisent ce port, on est en droit de se demander si cela est une bonne chose : on peut se trouver à court de ports USB libres. L’utilisation de « hubs » (concentrateur ou dédoubleur de ports) USB résolvent ce problème, mais en posent beaucoup d’autres, (saturation de bande passante du port, sur-consommation de ressources machine, etc.). De plus, comme en 1987 lors de la disparition du connecteur DIN, cela permettra aux manufacturiers de vendre de nouveaux claviers et adaptateurs ;
• Liaison sans fil : infra-rouge IrDA (peu utilisé), Bluetooth, radio-émission. Les claviers utilisant cette technologie se développent à grande vitesse depuis 2004. Les technologies de transmission sans fil utilisent un récepteur qui est tributaire de l’un des modes de raccordement standard d’un clavier : USB ou port PS/2. Le sans-fil élimine donc la nécessité du fil, mais pas du connecteur (sauf dans certains cas pour les claviers Bluetooth si un récepteur de ce type est intégré à l’ordinateur).

Divers

Il existe un symbole « ⌨ » dans le jeu de caractères Unicode symbolisant un clavier (U+2328).

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Machine à écrire
• Clavier à membrane
• Interface Homme-machine
• Dactylographie
• Troubles musculosquelettiques
• Syndrome du canal carpien
• Raccourci clavier
• Clavier accord

Touches de claviers d’ordinateur
Modificateurs	Ctrl • Maj • Alt / option (Mac) • Alt Gr • fn (clavier compact) Super • Win • commande / pomme (claviers Apple) • méta (claviers MIT/Sun)
Verrouillage	Verr num • Verr Maj • Arrêt défil
Navigation	Touches directionnelles • Touches de défilement (page précédente, suivante, début et fin)
Saisie	Pavé numérique • Touches mortes • Touche compose • Touches de repos Barre d’espace • Retour chariot / Entrée • Retour arrière • Inser • Suppr • Tab
Système	Impr. écran/Syst • Pause/Attn • Échap • Menu • Touches fonction • Gestion d’énergie (Power, Sleep, Wake) • Touche de sélection de la langue d’entrée • Touche quelconque • Touche macro • F Lock

Les différents contrôleurs de jeu
Clavier • Écran tactile • Joystick • Manette de jeu • Paddle • Pistolet optique • Souris • Tapis de danse • Trackball • Volant

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