為什麼手機計算機和撥號鍵盤的數字排序不一樣?

作者 | 發布日期 2019 年 02 月 07 日 0:00 | 分類 周邊 , 科技趣聞 , 鍵盤滑鼠 follow us in feedly

也許你沒有留意到這個細節:手機計算機和電話撥號鍵盤的數字都是 3×3 排列,然而兩者數字排序相反。



▲ 左為手機計算機程式,右為電話撥號鍵盤。

計算機從上往下 3 行是「789-456-123」,電話撥號鍵盤則是「123-456-789」。兩者功能雖然迥然不同,然而主要功能都是輸入數字。

如今這兩個功能整合到智慧手機,互動卻保持獨立,這都要從計算機和電話撥號鍵盤的演變講起。

計算機的數字鍵盤沿用超過 100 年

如今手機計算機的數字按鍵順序,沿用自早期計算機,這介面的歷史長達 100 多年。

▲ 計算機鍵盤順序的早期專利。(Source:美國專利與商標局

早在 1916 年,名為 David Sundstrand 的美國人以機床公司 Sundstrand Corporation 名義,獲得一個 3×3 鍵盤鍵位排序專利。編號為 US001198487 的專利,用更有邏輯和符合使用習慣的方式,重新排列數字鍵盤的鍵位。

3×3 的鍵位排列中,數字從左往右、從下往上排行,9 在右上角, 1 在左下角,0 在 9 個數字鍵的下方。

這鍵位排列讓操作人員能單手快速輸入數字,提高易用性。

1964 年夏普生產的首款全電晶體電子計算機 CS-10,是世界第一部具現代意義的電子計算機。夏普前社長佐佐木正帶領團隊研發出電子計算機的液晶顯示螢幕、太陽能儲電板等,讓液晶電子計算機成為人手一部的計算工具,他也因此被稱為「計算機之父」。

▲ 早期卡西歐 001 計算機,體積龐大且價格昂貴。

卡西歐、夏普、三洋等是當時計算機市場貼身肉搏的對手,這些電子廠商之間的競爭,讓計算機價格在短短十年內不斷下降,從昂貴的辦公設備變成普通人買得起的電子設備。他們後來生產的個人計算機,都沿用「789-456-123」的鍵盤。

如今實體計算機、電腦鍵盤右側的小鍵盤、智慧手機的計算機功能,以及一些數據統計、收銀類機器的數字輸入介面,依然被這個 100 多年前的設計影響。縱使計算機的功能越來越多,新增不少功能按鍵,但數字鍵依然是「祖傳」排列。

有人認為,計算機的設計曾受早期收銀機的影響。由於「0」在計算數值時特別重要,經常會放大、加粗或標紅,這個設計和使用習慣也一直沿用至今。

電話鍵盤順序的唯一最優解

如今電話按鍵最常用的是 3×3 排列,1 在左上角、9 在右下角、0 在最下面,最早由美國電話電報公司 AT&T 設計推廣。

▲ Jean Heiberg 設計的全電木外殼電話。(Source:Holger.Ellgaard 08:21, 15 October 2007 (UTC) [GFDL or CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

鍵盤式電話普及前,轉盤撥號電話使用很廣泛。英語單詞表示撥號的「Dial」就出自旋轉撥號盤。1931 年,Johan Christian Bjerknes 和 Jean Heiberg 共同設計了世界最經典的轉盤撥號電話,電話外殼首次全部使用酚醛樹脂(俗稱電木),聽筒放在撥號盤後方,外觀是典雅的黑色。

由於轉盤使用太複雜,內部零件老化損耗後容易發出錯誤的電話信號,於是按鍵式(Push-Button)電話開始登上歷史舞台,並在 1970 年代逐漸取代轉盤撥號電話。

▲ 按鍵式電話的按鈕通訊原理。(Source:維基百科

按鍵式電話使用「雙音多頻」(Dual Tone Multifrequency)技術,每按下一個鍵,就會發送一個高頻和低頻的組合信號。比如按「8」,等於發出 852Hz 和 1,336Hz 的組合聲。

▲ 貝爾實驗室設想的 16 種電話按鍵排列方案及測試分組。

1960 年 7 月,AT&T 大名鼎鼎的貝爾實驗室公布他們確定電話按鍵布局的過程。貝爾實驗室一共準備了 16 個數字鍵盤方案:十字架、倒金字塔、圓環、半圓、斜排、橫排、直排、三行……

為了挑出數字鍵盤唯一最優解,他們邀請實驗用戶參與測試,選擇他們喜歡的方案,同時比對 16 個方法的撥號速度、精確度等。

▲ 入選第二回合的電話鍵盤方案。

經過第一回合競賽,5 個方案進入第二回合,分別是:

  • 3×3+1 布局(就是最後勝出的方案)
  • 雙行橫排
  • 雙行豎排
  • 與舊旋轉撥號盤相同
  • 速度計排列

▲ 「3×3+1」與「5+5 橫排」兩種鍵盤排列的撥號效果很接近。

這回合競爭中,由於參與測試的用戶並不喜歡雙行排列,因此這兩個方案被捨棄。然而「3×3+1」與「5+5 橫排」這兩種,輸入效率和錯誤率都很接近。

▲ 貝爾實驗室得出的電話鍵盤排列最優解。

貝爾實驗室的工程師對按鍵距離、尺寸、製造難易程度等綜合考量,最終才選定「3×3+1」。後續,方案應用到 AT&T 生產的電話機,並對全球電話廠商產生影響。

計算機鍵盤在 1916 年面世,貝爾實驗室做電話鍵盤測試時,也曾將計算機鍵盤當作測試方案之一。然而整個測試中,計算機鍵盤的使用效果並沒有在前三名。

貝爾實驗室的測試顯示,同樣輸入一串常見的電話號碼,計算機鍵盤需要 5.08 秒,電話鍵盤是 4.92 秒。兩者雖然相差不算太大,然而計算機鍵盤明顯處於下風。

如今銀行 ATM 的數字鍵盤,大部分使用電話鍵盤,也有部分使用計算機鍵盤。一些 ATM 還會多設「00」鍵,簡化用戶操作,以分擔「0」的使用壓力,延長鍵盤壽命。

智慧手機的計算機功能並沒有重新設計,除了將實體計算機的功能移到手機,UI 也盡可能與之相似,這種「懶惰」法,能讓用戶憑先驗知識使用新介面,降低用戶的學習成本。

電子產品另一個有名的路徑依賴就是打字鍵盤。全世界最通用的 QWERTY 鍵盤,於 1867 年出自報社編輯克里斯多福·萊瑟姆·肖爾斯(Christopher Latham Sholes)之手。

事實上,這設計並不是為了打字更快,而是為了打字更慢。當時為了防止機器打字機的字母撞針碰撞卡住,肖爾斯就把出現頻率較高的字母分開,於是 QWERTY 鍵盤誕生了。

QWERTY 鍵盤的打字速度並不夠快,後來還有更「科學高效」的鍵盤來挑戰,但 140 多年來,這個打字鍵盤依然沒有變。

不僅沒有變,從桌機到筆電的實體鍵盤,再到手機鍵盤,依然是 QWERTY 鍵盤的天下。

路徑依賴能讓產品的設計者、生產者、使用者都變懶,縱使沿用舊方案可讓新產品的生產和推廣更省事,但有時也會妨礙產品創新進步。

追求快速更新的時代,已越來越少人會像當年的貝爾實驗室,為了區區鍵盤找 15 個人逐步測試 16 個方案了。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:pixabay