Jak działa klawiatura membranowa?
Zasada działania klawiatury membranowej jest prosta. Pod klawiszami znajdują się trzy warstwy specjalnej folii (membrany). Ich zetknięcie, wywołane naciskiem opadającego klawisza, powoduje zwarcie ścieżek i tym samym wywołanie sygnału. Ten zostaje przekazany do komputera poprzez prosty kontroler. To oczywiście ogólny zarys, bo producenci wielokrotnie i na różne sposoby modyfikowali ten schemat działania.
Wśród klawiatur membranowych panuje zróżnicowanie nie mniejsze niż wśród mechanicznych. W najprostszych klawiaturach membranowych pod samym klawiszem mamy właściwie tylko wspomniane membrany, zwykle z prostą gumką w roli aktywatora, a sam klawisz powraca do stanu początkowego wypychany poprzez gumową kopułkę pełniącą jednocześnie rolę “hamulca” dla opadającego przycisku. Klawisz “trzymany” jest jedynie kilkoma pinami. To nie jest najtrwalsze rozwiązanie. Precyzja też jest dość ograniczona, bo taki klawisz często nieco przesuwa się na boki.
W bardziej solidnych modelach stosowanych jest więcej elementów mających łagodzić tzw. odpowiedź klawiszy. Najczęściej są to różne dodatkowe gumki, mające spowalniać opadanie klawisza w końcowej fazie aktywowania przycisku. Mimo wszystko takie klawisze sprawiają wrażenie bardziej “gumowych”. Dla wielu użytkowników to spora wada.
Bardziej zaawansowany typ klawiatur, które nadal są membranowymi, to klawiatury nożycowe. Nadal mamy do czynienia z urządzeniem działającym dzięki dociśnięciu membrany za pomocą znajdującej się pod przyciskiem gumowej kopułki. To co je jednak odróżnia od typowych klawiatur membranowych to mechanizm nożycowy. To on odpowiada za prowadzenie klawisza. Dzięki temu nacisk na gumową kopułkę jest równomierny, czego nie można powiedzieć o zwykłych “membranówkach”. Klawisze tego typu stosowane są bardzo często w laptopach, głównie ze względu na ich niski profil (skok w klawiszach nożycowych może być wysokości ledwie kilku milimetrów) oraz większą trwałość niż w przypadku zwykłych klawiatur membranowych.
Odmianą klawiatur nożycowych są tzw. motylkowe. Zasada działania jest bardzo podobna jak w klawiaturach nożycowych. Tego typu mechanizmy znajdują się np. w klawiaturach Apple i niektórych modelach Logitecha (np. w Logitech Illuminated Keyboard K740).
Istnieją jeszcze klawiatury wykorzystujące mechanizm typu plunger (ang. tłok). Podczas używania takich klawiatur w pierwszym momencie mogą wydawać się bardzo podobne do modeli mechanicznych. Są to jednak klawiatury membranowe, w których keycap (czyli ten element, który widzimy “na zewnątrz” jako klawisz) opiera się na plastikowym “klocku”. Ten natomiast znajduje się wewnątrz większej, zwykle prostokątnej ramy, która stabilizuje klawisz.
Nie jest to popularne rozwiązanie, bo koszt produkcji jest wyższy niż przy typowych klawiaturach membranowych. Przyciski takie są jednak znacznie bardziej stabilne.
Mechaniczne, czyli właściwie jakie?
Klawiatury mechaniczne – uwielbiane przez graczy, doceniane przez osoby piszące naprawdę dużo (jak myślicie, na jakiej klawiaturze powstaje ten tekst?). Skąd bierze się tak dobra opinia o nich i czy jest uzasadniona?
Najstarszym typem klawiatur komputerowych są właśnie klawiatury mechaniczne. Jedną z pierwszych była Alps SCB1A163 powstała w 1972 roku. Zasada jej działania była trochę inna niż współczesnych klawiatur.
Przede wszystkim każdy klawisz posiadał osobną, hermetyczną obudowę, wewnątrz której znajdowały się dwa styki. Pod nimi znajdował się… magnes. Kiedy klawisz opadał styki zbliżały się do siebie pod wpływem działania siły magnetycznej. Obwód był zamknięty, a klawisz tym samym aktywowany.
Co ciekawe, model ten był wygłuszony specjalnymi gąbkami. Żywotność? Nieprawdopodobnie wysoka, ponieważ przełączniki są tu bezkontaktowe. Nieliczne zachowane do dziś egzemplarze działają nadal. Szacuje się, że żywotność takich przełączników to setki milionów aktywacji.
W podobnym czasie (1974) powstał IBM 3276 Data Entry Keyboard. Klawiatura także prezentowała nowatorski, dziś powiedzielibyśmy, że nieco dziwaczny, sposób działania. Najbliżej jej bowiem do współczesnych… ekranów dotykowych korzystających z technologii pojemnościowej.
Ostatecznie zwyciężył jednak stosowany do dzisiaj system przełączników. Opatentowane w 1973 roku przez, wówczas jeszcze amerykańską, firmę Cherry switche stosowane były w różnych urządzeniach niebędących klawiaturami komputerowymi.
Jak działają klawiatury mechaniczne?
Zacznijmy od wyjaśnienia ogólnej zasady działania, która w przypadku klawiatur mechanicznych jest znacznie bardziej złożona niż w modelach membranowych. Wszystko opiera się o przełączniki. O ile w przypadku klawiatur membranowych mamy jedną dla wszystkich klawiszy wspólną powierzchnię membran, tak w przypadku klawiatur mechanicznych za aktywację każdego sygnału odpowiadają osobne przełączniki. To one są podstawą działania klawiatur mechanicznych.
Zamiast opierać się na gumowych kopułkach, przełączniki mechaniczne stosują mechanizmy sprężynowe. Nie znaczy to jednak, że kopułek tu nie ma. Są, ale służą wyłącznie jako aktywator, a naciskając przycisk zupełnie ich nie “czujemy”.
O tym, jak “twardy” jest przycisk decyduje więc głównie sprężyna. Gumowa kopułka jest w tym przypadku znacznie bardziej elastyczna i miękka. Nie wpływa więc znacząco na to jak wyczuwamy klawisz. Dzięki takiej budowie producent przełącznika może dość dowolnie ustawić wysokość, na której dochodzi do aktywacji klawisza. Właśnie dlatego w wielu klawiaturach mechanicznych nie ma konieczności dociskania klawiszy do końca. To z kolei doceniają szczególnie użytkownicy, którzy dużo piszą.
Jakie przełączniki do pisania, a jakie do grania?
Skoro już wiemy, jak działają przełączniki klawiatur mechanicznych, warto zadać sobie pytanie, czym się różnią i jakie sprawdzą się lepiej w grach, a jakie powinni wybrać użytkownicy, którzy dużo piszą. A może są też modele bardziej uniwersalne?
Zacznijmy od tego, że firma, która opatentowała ponad cztery dekady temu przełączniki mechaniczne, pozostaje liderem branży i najbardziej cenionym ich producentem. Mowa o niemieckiej (acz pierwotnie amerykańskiej, siedziba przeniosła się do Niemiec w 1980 roku) firmie Cherry. Swoistego “kodu kolorów” stworzonego przez tego producenta używają także jego konkurenci.
Przełączniki Cherry MX, ale też innych producentów, dzielą się na dwa główne rodzaje: liniowe oraz nieliniowe. W przypadku pierwszym wciskając klawisz mamy przez cały czas tj. od początku do końca drogi klawisza, ten sam poziom twardości. Nie występuje w nich zjawisko określane jako tactile bump, czyli zwiększania się oporu stawianego przez klawisz, poprzedzonego charakterystycznym kliknięciem. W przełącznikach nieliniowych ów efekt występuje.
Cherry MX czerwone
Czerwone switche Cherry MX są przykładem przełączników liniowych. Ich charakterystyczną cechą jest niski opór i wysoko położony punkt aktywacji. Chętnie wybierane przez graczy z racji bardzo szybkiej reakcji. Wymagają jednak sporo przyzwyczajenia, bo nacisk wymagany do aktywacji jest bardzo niewielki i wielu użytkowników niewprawionych w używaniu tego typu klawiatur dokonuje częstych przypadkowych naciśnięć.
Cherry MX czarne
Podobnie jak czerwone, czarne przełączniki to także model liniowy. Tu jednak, zamiast 45 g nacisku potrzeba już 60 g. I chociaż wydawać może się to niewielką różnicą to zapewniam: czarne są wyraźnie “twardsze”. Prawdopodobieństwo, że przypadkiem naciśniemy taki klawisz spada drastycznie. Ma to jednak swoją cenę: dłuższe pisanie na czarnych przełącznikach potrafi być męczące dla rąk. Za to dla graczy są to jedne z najlepszych przełączników na rynku.
Cherry MX niebieskie
Niebieskie switche z pewnością nie są lubiane przez współpracowników osób używających klawiatury z takimi przełącznikami. Wiem, bo sam irytowałem niegdyś brać biurową, korzystając z takiej właśnie diabelnie głośniej klawiatury. Gdy na myśl o klawiaturach mechanicznych przychodzi wam do głowy “dźwięk jak z maszyny do pisania” to prawdopodobnie mieliście już kontakt z tym właśnie rodzajem przełącznika. Są to bowiem najgłośniejsze z przełączników Cherry. Jak się na nich pisze? Moim zdaniem rewelacyjnie. Chociaż z pewnością wymagają pewnej wprawy. Ich zmienną twardość znakomicie obrazuje poniższy schemat.
O ile działanie liniowych modeli: czarnego i czerwonego da się łatwo określić jako twarde lub miękkie, to w przypadku przełączników nieliniowych, takich jak np. niebieskie, jest to bardziej zawiłe. To, co jest zaletą tych właśnie switchy to niewielki dystans widoczny na powyższym schemacie pomiędzy punktami oznaczonymi jako “Reset position” oraz “Operating position”. Drugi z nich to znajdujący się na “głębokości” 2,2 mm punkt aktywacji. Po dojechaniu klawiszem do tego właśnie miejsca klawisz zostaje uruchomiony, a sygnał przesłany do komputera. Pierwszy punkt, który możemy roboczo nazwać po prostu resetem, to miejsce w którym, przy wycofywaniu klawisza, dochodzi o jego dezaktywacji. Opanowanie, wyczucie tego krótkiego dystansu pozwana pisać bardzo szybko. Jednocześnie z powodu obecności charakterystycznego skoku te przełączniki raczej słabo nadają się do gier.
Cherry MX brązowe
Brązowe przełączniki Cherry to mniej ortodoksyjne podejście do nieliniowego działania niż w przypadku modelu niebieskiego. Co prawda daleko im do liniowości, ale raz, że różnica przed i po charakterystycznym kliku jest tu mniejsza, dwa, że tu tego kliku nie ma, a przynajmniej go nie słychać. Da się jednak go wyczuć.
Te przełączniki działają bardzo dobrze zarówno podczas pisania, jak i w grach, chociaż w pierwszym z zadań moim zdaniem ustępują nieco niebieskim, a w drugim czerwonym i czarnym przełącznikom. Cherry MX Brown są dość popularne w klawiaturach gamingowych, pomimo ich nieliniowego charakteru.
Cherry MX czerwone ciche
Przełączniki Cherry MX Silent Red mają wiele wspólnego ze “zwykłymi” przełącznikami tej samej barwy. Różnica sprowadza się do cichszego działania i odrobinę niższego skoku (3,7 mm zamiast 4 mm) i wyżej położonego punktu aktywacji (1,9 mm zamiast 2 mm). Są liniowe, więc nie występuje efekt zmiany niezbędnej do naciśnięcia siły. Przełączniki te stosuje się w klawiaturach gamingowych o niskim profilu. Dobrym przykładem jest Corsair Strafe RGB Cherry MX Silent.
Cherry MX Czarne ciche
Tak jak w przypadku przełączników czerwonych, także i czarne mają swoją bardziej dyskretną wersję. Taka sama jak w “oryginalnych” czarnych przełącznikach pozostała siła nacisku (60 g). I właśnie tym elementem różnią się one od Cherry MX Silent Red.
Cherry MX Speed srebrne
Cherry MX Speed Silver to jedne z nowszych przełączników. Bardzo wysoko umieszczony punkt aktywacji oraz niski opór stawiany przyciskowi skutkują bardzo dużą szybkością działania. Srebrne przełączniki są liniowe.
Warto dodać, że niegdyś Cherry MX produkowało też przełączniki zielone (bardzo twarde, nielinowe) oraz białe, nazwane Clear (takie “twardsze brązowe). Od początku były trudno dostępne i nie cieszyły się popularnością. Zniknęły więc niedawno ze strony producenta.
Inni producenci przełączników
Cherry MX nie jest jedynym producentem przełączników mechanicznych do klawiatur komputerowych. Podobne konstrukcje tworzą chiński Kailh, duńskie SteelSeries czy amerykański Razer i japońskie Topre.
Każdy z producentów oferuje kilka rodzajów przełączników, chociaż oferta Cherry MX jest najbardziej bogata. Ciekawe switche produkuje Topre. Nie korzystają one z kodu kolorystycznego, a jedynie z gramatury nacisku.
Razer ma w ofercie trzy rodzaje przełączników: zielone, pomarańczowe i żółte. Pierwsze z nich przypominają charakterystyką switche niebieskie, ale są bardziej miękkie i nieco szybsze, mają wyżej położony punkt aktywacji. Przełączniki pomarańczowe, chociaż także nieliniowe, nie wydają charakterystycznego kliknięcia i tym samym mogą przypominać brązowe Cherry MX. Są jednak odrobinę bardziej miękkie i mają szybszy czas aktywacji. Ostatnie, żółte, to jedyne liniowe przełączniki Razera. Przypominają swoją charakterystyką trochę czerwone Cherry, ale przez bardzo płytko położony punkt aktywacji należy ocenić je jako bliższe srebrnym.
Konkurent Razera, SteelSeries, także tworzy własne przełączniki, chociaż stosuje je w nielicznych modelach. Duńska firma bazuje głównie na przełącznikach Cherry MX, a własne switche montuje aktualnie tylko w klawiaturach Apex M750.
SteelSeries QX2 Switch, bo tak nazywają się nowe przełączniki rodem z kraju Andersena i klocków LEGO, mają wbudowane podświetlenie LED RGB, a charakterystyką zbliżone są do czerwonych Cherry MX. Ta sama głębokość, ten sam punkt aktywacji, taki sam, 45-gramowy nacisk.
Czy warto kupić klawiaturę mechaniczną?
Wszystko jest kwestią gustu. Nie każdemu spodobają się głośne przełączniki niebieskie albo ultraczułe czerwone. Na szczęście jest wiele modeli przełączników i bazujących na nich klawiatur, że właściwie każdy zdoła znaleźć coś właściwego dla siebie. Ale czy w ogóle warto kupować klawiatury mechaniczne, skoro są kilka razy droższe niż modele membranowe?
Moim zdaniem tak. Przede wszystkim ze względu na komfort używania. Kiedy wybierzecie klawiaturę mechaniczną, raczej nie wrócicie do urządzeń wykorzystujących technologię membranową. Po pierwsze dlatego, że dobrze dobrana do tego, co na komputerze robimy, klawiatura mechaniczna spełnia swoją rolę po prostu lepiej. Pisząc długie teksty na wyposażonej w przełączniki niebieskie, będziemy odczuwali zmęczenie palców dużo później niż przy większości nawet dobrych modeli membranowych. Wasza reakcja w grach, szczególnie szybkich FPS-ach poprawi się odrobinę, kiedy sięgniecie po błyskawicznie działające przełączniki czerwone lub srebrne. A dość uniwersalne brązowe switche wydają się być idealne dla dużo piszących użytkowników, którzy lubią też czasem pograć.
Kolejny powód to żywotność. O ile klawiatury membranowe z czasem “wyrabiają się”, o tyle modele mechaniczne przez właściwie cały czas swojego życia funkcjonują tak samo. A jest to żywot dość długi, większość producentów podaje 50 milionów aktywacji. A nawet zużycie przełącznika nie oznacza konieczności wymiany klawiatury – można wymienić sam switch.
Moim zdaniem, oszczędzanie na urządzeniu, które jest jedną z podstawowych dróg komunikacji z komputerem, jest po prostu mało rozsądne. Dobra klawiatura mechaniczna przetrwa kilka membranowych, jednocześnie dając większą wygodę. Oszczędność byłaby więc pozorna.
O tym że klawiatury mechaniczne stają się naprawdę popularne, może świadczyć fakt, że trafiają już do laptopów. I chociaż na tę chwilę są stosowane w nielicznych konstrukcjach gamingowych, jestem pewny, że wkrótce zobaczymy modele biznesowe, wyposażone właśnie w takie akcesoria. | CHIP