自作キーボード Advent Calendar 2017 の 24 日目の記事です。

最近、Helix という自作キーボードキットの GB を行いました。参加頂いた方ありがとうございます！
現在は来年の発送に向けて準備を進めているところで、GB を取りまとめるのもなかなか大変な事だと思いながらも楽しく毎日を過ごしています?

Helix の配列

さて、その Helix のデフォルトキー配列は現在の所以下のようになっています。

これは Preonic のデフォルト配列を元に拡張したものになっています。

キー配列の好みは人それぞれですから、デフォルトをそのまま使うという人はあまりいないかと思います。なのでそこまでこだわって決めたわけではありません。

強いて言えば日本語対応で英数、かなキーを入れたところでしょうか？（Windows は Alt +` になります）

デフォルトはそれで良いとして、でもせっかく新しいキーボードを作ったわけですからもうちょっと配列にも踏み込んでみたいなぁという気もありました。

また今まではあまり感じていませんでしたが、キー数の少ないキーボードを使うようになって無駄な動きをしたくないという気持ちが強くなっていました。でも配列を変えるというのは結構勇気のいることで、今まで伸ばし伸ばしにしていたのです。

そんなところで、先日のゆかりさんの記事の「ぼくのかんがえるさいきょうのインターフェイス」で火がつきまして、ちょっと考えてみようかと思った次第です。

効率の良い配列とは

今までさんざん語りつくされてきた話題かと思いますのでくどくど書きませんが、概ね以下のようなものと思います。

指の動きを最小限にする
- 良く使うキーはホームポジション付近に置く
- 親指も活用する
- 小指に負担をかけない
手や指に偏りがなく交互に打てる
- 母音を片方に寄せる
- 同じ指を連続で使わないようにする
学習コストを下げる
- QWERTY からの変更を少なくする
- ショートカットに使うキーは出来るだけ変えない

つまり、指の動きをいかに少なくして交互打鍵が出来るかということになります。

学習コストに関しては、生涯コストを減らすためには必要なコストと考え、あまり重要視しないという方向で行きたいと思いますが、vim などで使いたいキーも残しておきたいという葛藤もあるので辛いこところです。

また、日本語入力を考えるとかな入力＋英数などが良いのかと思いますが、今回はローマ字入力を前提で考えていきます。

総合的に考えると先ほどの記事の Eucalyn 配列（仮）が良さそうでしたので、オリジナルの配列を考える前にまずは他の目ぼしい配列とも合わせて評価してみたいと思います。

評価方法

ベンチマークプログラムは Keyboard Layout Analyzer など有るようですが、Pythonの勉強がてら簡単なものを書いてみました。

https://github.com/MakotoKurauchi/keyboard_layout_benchmarker

テストに使う文字列ファイルと、キー配列とコストそれぞれの json 形式のファイルを読み込ませると、指先の移動によるコスト（Position cost）と交互打鍵出来なかった時のコスト（Hand/Finger cost）を元に評価値が出ます。

$ python klbm.py data/sample.txt keymaps/qwerty.json data/cost.json
Position cost   : 237
Hand/Finger cost: 241
Total cost      : 478

Position cost は後述のキーの位置によるコストです。Hand/Finger cost は交互打鍵にならなかった時に追加加算されるコストで、異なる指を使うより、同じ指を連続して使った方がより高く加算されるようにしています。

また、ヒートマップも出すようにしたのでどの位置のキーの使用頻度が高いかが視覚的に分かるようになっています。

（ヒートマップは seaborn を使っていますが、キーの文字を入れるやり方が分からなかったので以下のヒートマップ画像はそこだけ手で合成するというカッコ悪いことになっています…）

使用データ

Position cost は以下のようになっています。

ホームポジションを１として、離れるほど入力しづらいほど数字が高くなっています。小指はなるべく使いたくないので数字は高めになっています。また、人差し指も行が変わるより列が変わるほうが高くなるようにしています。

また、評価に使うテキストは、QMK からC言語のソースの一部の約 50 万文字と、ローマ字用として自分のブログの記事データ約 10 万文字分を使いました。英文用のテキストは用意していませんが、C 言語のソースに含まれるコメント文で賄えるのではないかと思います。

結果

以下のようになりました。

			C言語		ローマ字
名称	年	変更率	Position	H/F Cost	Position	H/F Cost	総合
QWERTY	1874	–	261	268	234	270	1033
Dvorak	1936	93%	236	224	177	216	853
Colemak	2006	57%	218	243	180	256	897
Workman	2010	63%	216	254	175	251	896
Minimak	2012	13%	237	245	227	248	957
Norman	2013	50%	217	261	183	268	929
Eucalyn	2017	77%	227	245	180	182	834

Eucalyn の優勝ですｗ

Eucalyn は C 言語の時も悪くないですが、やはりローマ字入力を考えられているので交互打鍵評価の H/F Cost が圧倒的に良いです。

私は研究家でもなく深く考えられた評価プログラムでもないので、スコアはあくまでも参考程度ではありますが、使ってみようかなという気になる結果でした。

以下は各配列の評価です。なお、スペースキーに関しては使用頻度が高すぎたため、集計から除外しています。

QWERTY

明らかに分散しています。ホームポジションから動くことが多いので当然スコアは悪くなります。

Dvorak

母音が左手のホームポジションにあるので交互打鍵に優れています。さすが平均して良いです。ただ QWERTY からかなり変わっているのでショートカットで良く使うC V Zキーが右手にあるのが辛いところです。といってもショートカットは別レイヤーにマクロを組むという方法もあると思うので割り切ればそれでも良いかもしれません。

ローマ字では、K が左手側にあるのでカ行とア行が続くと左手が辛くなりそうです。