數碼鍵盤中文輸入方法及其鍵位例的製作方法
2023-07-22 07:38:26 3
專利名稱：數碼鍵盤中文輸入方法及其鍵位例的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在數碼小鍵盤上進行數碼、完備中文輸入的方法及其多種鍵位例，適合於在行動電話(手機)、袖珍計算機(掌上機)、PDA(個人數字助理)、固定電話(座機)等設備中用來輸入和編輯文字信息。
在通信工具和個人數字設備上輸入中文，是通信技術和計算機技術相結合而產生的新需求，而且是一種緊迫的、迅速擴大的、有著巨大發展潛力的新需求。
技術的快速演進，使百年電報的歷史突然地結束了。短短二十年間，電話通信已經延伸和普及到了每一個偏僻的鄉村，其爆炸性增長的話務量已使電信成了最大的服務行業。但人們很快發現，在享受電話通信的實時性以及由其產生的互動性好處時，卻造成了巨大的浪費。電話信號體積龐大，需要多佔幾千倍的信道帶寬或時間，這導致高昂的成本開銷和帶寬資源的緊張。其實時性的好處也經常變成壞事，收信人在隨機發生的通信時間裡不在指定位置的端點接收將造成通信的失敗。雖然成本更高的移動通信部分地緩解了接通率的矛盾，但另一個問題卻凸現出來了，那就是，無論有線或無線電話通信的碼系統，均與任何普算控制的指令系統不能接口。另外，通信成本也需要降低4個數量級，起碼目前需要降低1～2個數量級，才不致於對需求產生嚴重的遏制作用。
有理由相信，一種通信技術的變革，或者說主要是通信內容和業務形式的變革即將在電信行業中發生，即聯網文字通信將大部分地取代電話通信。聯網文字通信發祥於網際網路的電子郵件通信，近幾年中已迅速地轉移到無線行動電話網上，成為所謂「手機簡訊」服務，目前又正向固定電話網進軍，固話網與移動網的「簡訊」互通也即將實現。其最後的歸宿將是全部融入網際網路，成為個人數位化生存的主要通信形式。由於文字編碼與任何普算應用的指令系統均能接口，各種現在還難以描述的普算應用將被迅速啟動。因此，文字通信將成為電信業務的主要角色，電信將融入網際網路，這一點實現之日，普算時代就將真正到來。
文字通信的信號體積只及電話通信的幾千分之一，通信成本不及其千分之一，並且與網絡及其計算機節點的任何處理功能全面兼容，具有觸發普算革命的潛力。但是，當文字通信由傳統的網際網路轉移到傳統的電信網時，其輸入就成了大問題。在通信工具和個人數字設備上輸入文字，是一個迄今未解決好的技術難題，其難就難在數碼鍵盤上。
數碼鍵盤是指至少包含數碼「1」～「0」10個數碼鍵、以及「*」、「#」2個控制鍵的小鍵盤。這是一種工業標準，實際應用中還可能包含幾個擴充的功能鍵，擴充鍵因廠家而異。數碼鍵盤配置於固定電話機上並形成標準，已經有很長的歷史了，其原本功能只在輸入電話號碼。近若干年來迅速發展的行動電話(手機)、掌上計算機、PDA(個人數字助理)等設備，沿用了這種標準，也簡單地沿用了其數碼輸入功能。
數碼鍵盤沒有字母鍵，在其發展的歷史中，原來是沒有這種需求。在後來的應用中，隨著功能的提升和技術的演進，如前所述，輸入字母、符號和大字符集字符(例如漢字)的需求也迅速地產生了，而且成為了一種勢不可擋的技術發展潮流。但是，手機、掌上機、PDA等這些設備都很小，而且做得越來越小巧，不可能為其配置包含幾十個鍵位的文字輸入鍵盤。
用小鍵盤進行字母輸入時，由於小鍵盤鍵數少，從鍵盤的鍵集合映射到拉丁字母集，只能一鍵對應多個字母。現有技術的解決方法通常是將多個字母「復用」到一個鍵上，通過多個字母和數字的輪流轉換加確認操作，或者通過定義狀態轉換加直接單擊、雙擊、三擊甚至四擊，來實現在一個鍵上輸入不同的字母。
以諾基亞3810型行動電話的文字輸入為例，它將眾多的符號全部定義在「1」鍵上，將26個字母定義在「2」～「9」這8個數碼鍵上，每個鍵上有1個數碼和3～4個字母。輸入時，在標有字母或符號的鍵位上重複敲擊，該鍵上的數碼和字母輪流轉換顯示，當所需字母或符號出現時，敲擊「#」鍵、或敲擊其他數碼鍵即可輸入該字母或符號。用這種方法輸入字母需要緊張的人機互動，操作非常繁瑣，速度很慢，擊鍵次數很多。
申請號為99117205.1的中國專利申請對此作了改進，它將26個字母「復用」到「2」～「9」這8個數碼鍵上，通過定義文字輸入狀態和1～4擊來輸入字母。這種方案的性能比諾基亞方法略有提高，但擊鍵次數還是太多，假設字母等概率出現，平均也需擊2.15個鍵才能輸入1個字母。而且，最主要的麻煩還不在這裡，由於標示鍵位的字母順序暗示著擊鍵的次數，因此，輸入每個字母的過程是1)首先找到要輸入的字母所在的鍵位—→2)讀取該字母標示排序序號—→3)得到擊鍵次數—→4)敲擊該鍵相應次數輸入該字母。雖然熟練後第1)步和第2)步可以合併，但後面的心理反應過程不能省，因而輸入速度還是很慢。
以上兩種方法在用於中文輸入時，由於增加了麻煩的中文編碼字母序列轉換成漢字的解碼步驟，很容易出現輸入前一字母而忘了後一字母、輸入後一字母卻忘了整個句子的糟糕情況。因此，對於新手來說，用該法輸入速度很慢，操作中容易造成心理疲勞。實際使用中，大部分人難以適應和接受這種輸入方法。
對於中文輸入來說，許多早期的和正在繼續發展的方案採用了把漢字拆成筆畫、將筆畫一對一地定義到數碼鍵位上進行輸入的方法。中文手機中都裝有這些方案中的至少一種，但罕有人真正使用。其原因是，拆筆畫的方法心理反應過程複雜，輸入速度慢，明顯地不適合於「想打」這種大多數人的應用需求。而且，該類方法的中西文輸入方式之間，技術路線不統一，操作方法不兼容，因而受到冷遇。
綜上所述，用數碼鍵盤輸入文字，尤其是輸入中文，雖然有技術可用，但它們的使用難度大，無法大面積推廣應用。這一點是制約新需求和新應用(例如廉價的文字簡訊)、阻礙IT產業發展、制約電信業和網絡業融合和重組的一個技術瓶頸。
在數碼鍵盤中文輸入不過關的情況下，手寫識別輸入的研究得到了空前的重視。一些較為成熟的手寫中文輸入技術已經投放市場幾年了，取得了較為火爆的業績。但這類技術增加了單機成本，並且，對於絕大多數普通消費者來說，手寫的速度指標和勞動強度消耗，較之高效鍵盤輸入差異很大，因而是一種明顯不利的技術選擇。
本發明的目的是設計一種用於固定電話、行動電話(手機)、掌上計算機、PDA(個人數字助理)等系統中進行數碼和完備中文輸入的方法，以擴展這些設備的功能和應用範圍，或者構建新的應用系統和應用方式。本發明的任務還包括，根據方法構造若干種實用的鍵位(鍵盤)方案，供用戶依據自己的主要輸入方式進行選擇，以便利其在輸入和編輯以中文為主夾雜西文的文字信息時能顯著提高工作效率。
本發明的解決方案是在數碼鍵盤中擴充足夠數量的虛擬鍵，每一個虛擬鍵均定義為兩個相鄰實鍵的組合，其間標有虛擬鍵鍵名，並擊兩相鄰實鍵等價於擊一次其間的虛擬鍵。實鍵與虛擬鍵組成擴充鍵盤，在擴充鍵盤上統一規劃和定義具有完備性的數碼、字母(或聲韻母)及功能鍵布設和操作方案，其中功能操作的簡約性擴充通過在特定實鍵上的單擊或連擊操作來實現，修改相應鍵盤定義軟體，認可相鄰實鍵並擊採樣信號並發送其鍵值，認可特定實鍵連擊信號並發送其鍵值，實現擴充鍵盤的全部字符和功能操作的鍵值傳送，配置中文輸入軟體，構成兼具數碼和中文輸入功能的設備。
在本發明的方案中，設置了數碼和中文及英文3種輸入狀態。數碼0～9以及*、#鍵定義在實鍵上，其分布同現有技術應用慣例，該定義在數碼輸入狀態下生效。字母(漢語拼音字母或聲韻母)鍵定義在實鍵或虛擬鍵上，該定義在中文和英文輸入狀態下生效，並分別解釋為漢語拼音字母(或聲韻母)和英文字母。中文輸入軟體具備常規轉換功能或者具備馬爾可夫序列解碼功能，對漢語拼音字母(或聲韻母)序列進行人機互動的主要依賴人工修改字詞錯誤的解碼轉換、或主要依賴自動化智能的低冗餘序列解碼轉換處理，將其譯成中文。英文狀態的設置目的是，使中文輸入功能在能夠連續輸入漢字和所有全形GB符號的基礎上，具備間或和連續輸入半角英文字母和全部ASCII符號的完備性。這裡，所謂生效是指，當定義被一種不使用該定義的狀態信息關閉(或日滅能)後，它就應該及時地被可能使用該定義的狀態的狀態信息打開(或日賦能)，這是由相應鍵盤定義軟體中的軟體開關實現的(下文中的「生效」同此)。
在本發明的方案中，將數碼和中英文輸入狀態切換、輸入編輯、中英文符號輸入、中文輸入狀態下的重碼選擇輸入等各類各種操作歸併為一個具有完備性的最簡功能操作集，然後選定3個方便操作的特定實鍵作為功能操作鍵。其中，高頻功能操作由單擊功能操作鍵實現；次高頻功能操作由雙擊功能操作鍵實現；低頻功能操作由三擊功能操作鍵或者並擊兩個功能操作鍵實現(在軟體菜單支持的情況下仍然可以作為並行的熱捷鍵保留)。這些定義在各功能操作可能發生的狀態下生效。
在本發明的方案中，擴充鍵盤的排布方案按下列優先順序描述的原則進行規劃1)字母鍵按字母順序排布；2)將高頻字母調整到就近的實鍵或者操作相對方便的虛擬鍵上；3)考慮字母序列的相關特性，將相續連接概率大的字母調整到運動路徑最短和最方便的相鄰或相近的鍵位上；4)將功能鍵定義在方便操作的邊沿(例如下排或右側)鍵位上，將最高頻功能鍵定義在轉角(例如右下角)健位上；5)全拼輸入方式下的字母鍵的排布方案根據全拼字母序列的統計規律進行調整，但仍大體遵循字母順序；6)雙拼輸入方式下的聲韻母鍵的排布方案根據聲韻母序列的統計規律進行專門設計，設計中注意使單字符聲韻母鍵位遵循字母順序，使高頻聲韻母儘可能安排在實鍵上，使同一字母開頭的韻母安排在其首字母鍵的附近鍵位上。
本發明的鍵盤定義軟體的作用主要是實現鍵盤操作的識別和輸出，它基本上就是用鍵盤解碼信號讀一個鍵值定義表，取得和輸出鍵值。由於擴充的虛擬鍵的操作是定義為兩個相鄰實鍵的並擊，因此其鍵盤解碼信號可以用門電路對兩鍵被擊而同時輸出的經過去抖動處理的相應低電位信號進行與邏輯檢測而得到，但這需要改動硬體。一個簡單的辦法是直接在軟體中進行這種處理，那就是認可相鄰實鍵被並擊的解碼採樣信號，進行與運算和定時長度檢測，其輸出用來控制虛擬鍵的鍵值發送。同樣，鍵盤定義軟體還應該認可作為功能鍵的特定實鍵的連擊信號，這用軟體計數器/定時器模塊即可實現，檢測到的連擊信號用來控制定義為連擊操作的功能鍵的鍵值的發送。
本發明配置的中文輸入軟體，應該具有所述的輸入和編輯控制功能，同時能人機互動地實時完成從全拼或雙拼序列到漢字的轉換。這類技術很多，而且很成熟，可以方便地進行移植。最簡單的就是調字庫裡的同音字進行人工選擇，自動化程度最高和應用效果最好的一種設計是應用隱式馬爾可夫建模的低冗餘序列解碼軟體。這種軟體具有自動樣本管理和自適應自學習智能，能夠對低冗餘拼音序列完成音節切分、語詞切分和序列解碼等自動化操作，在低內存容量和低CPU速度的資源條件下，也能夠達到90％以上的解碼正確率。馬爾可夫信源模型的序列處理技術是一個專門的研究領域，本發明推薦這種技術的應用，但並不要求將這種技術作為必要的特定組成部分來配置。當然，中文輸入軟體自動化程度的高低對應用效果具有較大的直接影響。
本發明的具體應用方案分為兩類，第一類為矩陣式小鍵盤方案，第二類為六角陣式小鍵盤方案，它們的實鍵鍵位排布、虛擬鍵擴充和使用方法各具特點。
在本發明的第一類具體應用方案中，只用同一行或同一列的相鄰兩個實鍵定義虛擬鍵和在其間標註鍵名。對於m(行)×n(列)＝mn個實鍵的小鍵盤，最多能定義2mn-(m+n)個虛擬鍵，構成具有最多3mn-(m+n)個鍵位的擴充鍵盤。
在此類具體應用方案中，數碼鍵盤為固定電話、行動電話、掌上計算機、PDA等系統中廣泛配置的至少有12個鍵位的小鍵盤，包含數碼「1」～「0」10個數碼鍵以及「*」、「#」2個控制鍵。以該12個鍵位為實鍵基礎，擴充17個虛擬鍵，組成29鍵位的矩陣式擴充鍵盤，設置數碼輸入、中文輸入和英文輸入3種工作狀態。其中，數碼輸入狀態使用原來的12個實鍵及其定義；中文輸入狀態使用26個鍵位定義字母(全拼方式)或聲韻母(雙拼方式)，構成中文輸入完備性的英文輸入狀態使用中文態下定義的26鍵位字母；所餘另外3個實鍵及其組合用於定義功能操作。
在本發明的第二類具體應用方案中，在上述應用設備中的12鍵數碼鍵盤的基礎上，另外擴充1個實鍵，構成3列或3行分別為4鍵、5鍵、4鍵共13個鍵位的六角陣式擴充鍵盤。其中的任何3個相鄰的鍵位均構成正三角形，每條邊上擴充有1個虛擬鍵。整個陣列中擴充的虛擬鍵恰為26個，順序定義為「A」～「Z」的26個字母鍵，加上「1」～「0」的10個數碼鍵，共計36個字符鍵。這種鍵位例只需設置中英文兩種輸入狀態，在兩種輸入狀態下均無需轉換即可直接輸入數字。當輸入內容全部為數碼時，解釋和控制採用原數碼鍵盤的方案不變；當輸入內容中包含有字母時，解釋和控制即自動轉換為中文或英文輸入狀態。將擴充的1個實鍵定義為空格(SP)鍵，加上原來的「*」鍵和「#」鍵，共有3個非字符鍵，將其定義為文字輸入功能鍵。
需要說明的是，本來，對於有n個實鍵的鍵盤，取兩鍵的組合數為(n，2)＝n*(n-1)/2。按照每兩鍵擴充一個虛擬鍵的方法，最多可以擴充n*(n-1)/2個虛擬鍵。但考慮到小鍵盤操作的方便性以及虛擬鍵的鍵名標註空間的需要，本發明的具體應用方案捨棄了上述的絕大部分組合，而將虛擬鍵僅僅定義於幾何位置上相鄰的兩個實鍵之間。這樣，所有虛擬鍵的鍵名都可以標註在兩個實鍵之間，只有極個別可以不標註鍵名也能記住的低頻功能鍵屬於例外。
為了使用戶在使用擴充鍵盤時擊鍵更準確，本發明的鍵盤在機械結構上還作一些小的改進。這些改進或設計要求是鍵盤實鍵的俯視圖形可以是矩形、圓形或正六邊形，其頂部應為中間下凹周沿略高的造形；鍵的大小、高度和間距尺寸應依據人的食指的尺寸分布進行恰當的選擇，使鍵的最小對徑加兩倍最小鍵間距離大於較大手指的尺寸，使兩鍵的周沿最高點之間的最小距離的最大值不大於較小手指尺寸的三分之一，以方便對實鍵和虛擬鍵進行單指操作(固定電話機可以除外)，兩實鍵之間應留有能標註虛擬鍵名的空間。這些改進雖小，但非常重要，對發明方法的適用性有著關鍵性的影響。例如，鍵帽形狀改為凹面、鍵間限制距離的改進，顯然有利於對虛擬鍵進行準確的單指操作。現有小鍵盤的鍵帽一般都是凸面形狀的，彼此距離也較大，要在這種鍵形下對設置的虛擬鍵進行單指並擊操作，是難以保障其成功率的，而對袖珍型數碼小鍵盤進行雙指操作又是不方便或不可能的。
本發明設置3種輸入狀態的方法，是改造數碼鍵盤、使其功能多樣化卻又同時使鍵位設置低冗餘化的關鍵方法，這使設計數碼和中文的完備輸入功能成為可能。本發明「每相鄰兩鍵間設一虛擬鍵，以並擊兩鍵之法操作」的方法使擴充的虛擬鍵數足夠多，可以達到實鍵數的1～2倍。虛擬鍵名標於兩實鍵之間，就不需記憶實鍵的組合，操作起來一目了然。虛鍵不佔實際位置，和實鍵交替排布，比起在實鍵之間增設實鍵能節省很多空間，鍵位更清晰明了，更容易定位，只需一個手指就可以進行字母或拼音的輸入，充分地利用了袖珍鍵盤的幾何空間。虛擬鍵技術增加了有效鍵數，這使得輸入1個字母的擊鍵次數降為1次，僅考慮這一因素，就可以使輸入速度提高1倍。雖然引入虛擬鍵會增加由定位不準而產生的輸入錯誤，但在改進按鍵的表面結構以後，就能減少這種錯誤的發生。由於去掉了多個字母復用一個鍵的情況，也就去掉了由按鍵次數的誤差而產生的輸入錯誤。
擴充鍵盤設置了完備的功能鍵集。14大功能操作復用為3個鍵上的8種單擊或連擊操作，都較簡便，在鍵數如此少的鍵位上實現如此複雜的完備功能，記憶需求和效率損失的代價可以說是極小。實際上，對於行動電話上的文字輸入來說，由於機器上通常都含有刪除鍵和確認鍵，這種情況下可以省去「左刪除」和「回車」這兩個功能鍵。如果小鍵盤的實鍵數再稍有增多，連擊復用的定義就可以改變，完全消除其不便性。此外，是否存在「恢復(Undo)」功能鍵並不影響功能操作的完備性，但是增設該鍵能有效地降低由於誤操作而造成的損失，這種好處在中文輸入時尤其能體現出來。
本發明的方法及其鍵盤方案具有不同於現有技術的實質性特點和顯著的進步，在使用中能產生積極的效果。
本發明以數碼鍵盤為基礎，根據「每相鄰兩鍵間設一虛擬鍵，以並擊兩鍵之法操作，據以構成擴充鍵盤。在其上定義數碼、字母及編輯操作」的發明思路和得以產生的技術特點，可以構成多種鍵位簡明的鍵盤方案，在保留原來的數碼輸入功能的同時，構造了完備的中文輸入功能，適合於進行連續的中文、符號和西文的混合輸入。輸入過程中，全拼方式下一鍵輸入一字母，雙拼方式下兩鍵輸入一個漢字，操作起來簡易快捷。本發明在某些方面，例如易學性、易操作性等方面，其性能不亞於甚至可能超過大鍵盤。其完備的輸入和編輯控制功能可以使數碼、字母、漢字、符號的輸入和編輯變得很方便。符號輸入和編輯功能是很多現有技術方案沒有解決的問題，用戶往往會因為這些功能的缺乏而感到很痛苦。
擊鍵次數的減少、額外的另類思維的消除、符合語文規範的自然思維的連續性的發揮，使本發明在手機、掌上機、PDA及電話座機等設備上輸入簡訊、編輯文字的工作能順利進行。
較之「一鍵多符」類和「中文拆筆畫」類的現有技術，本發明的方法及其鍵位例將使用戶輸入文字的平均擊鍵次數大為減少(50％以上)，並使輸入過程的附加思維得以簡化或消除，以便集中腦力於行文造句的思考，從而提高工作效率和工作質量。這一點特別重要，如前文所述，尋找和決定擊幾次鍵的附加思維，以及想好了句子及其用字又要逐字拆筆畫、找鍵位輸入的思維，是一種文字輸入過程中的「另類」思維，非常有害，極可能干擾和破壞作文造句思維的自然性和連續性，使文字輸入思維變得很亂、很累、很沒效率，甚至無法進行。無數人的實踐已經證明了這一點。本發明的鍵盤上標註的字符均為一鍵輸入字符，而且完全符合文字規範，這就全部消除了上述另類思維的幹擾，因而在降低勞動強度和提高效率方面可以取得明顯的積極效果。
較之「手寫輸入」類的現有技術，本發明的方法及其鍵盤方案使用戶能利用現有的小鍵盤直接輸入文字，其速度要快1倍以上，在降低用戶的勞動強度和減少其擁有成本方面具有非常明顯的效果。
本發明綜合考慮了數碼、中西文輸入的所有操作需求，設計了完備的鍵盤排布方案和功能鍵，並通過虛擬鍵技術有效地提高了小鍵盤上的輸入效率，使得在數碼鍵盤上高效地輸入中文成為切實可行的技術。這種技術進步可以對相關技術和產業的發展產生重大的影響。如果經過實踐證明，本發明具有普遍的實用意義，那麼，不出幾年，「簡訊傳輸」的通信方式就會在現有的無線移動通信網和固定電話網上普遍開花結果，並且將躍居電信業務的首位。再進一步，文字通信為主的電信網與網際網路的融合，將開闢出許許多多現在還無法枚舉的普算應用，從而對社會信息化進程產生巨大的促進作用。
下面結合附圖對本發明的方法及其鍵盤方案作進一步的詳細說明。
圖1是兼容全拼方式中文完備輸入的29鍵擴充鍵盤鍵位分布圖(一)。
圖2是兼容全拼方式中文完備輸入的29鍵擴充鍵盤鍵位分布圖(二)。
圖3是兼容雙拼方式中文完備輸入的29鍵擴充鍵盤鍵位分布圖。
圖4是兼容全拼方式中文完備輸入的39鍵擴充鍵盤鍵位分布圖(一)。
圖5是兼容全拼方式中文完備輸入的39鍵擴充鍵盤鍵位分布圖(二)。
圖6是兼容全拼方式中文完備輸入的39鍵擴充鍵盤鍵位分布圖(三)。
圖7是適合於單指並擊的矩形鍵和正六邊形鍵的鍵帽形狀改進示意圖。
參照圖1，這是兼容全拼方式中文完備輸入的29鍵擴充鍵盤鍵位分布圖。在12鍵數碼鍵盤上，共有12個實鍵和17個虛擬鍵，構成29鍵位的擴充鍵盤。26個拉丁字母順序排布在擴充鍵盤上，底行的3個實鍵為功能鍵。部件1為一個實鍵，其左上角標的數字「6」為數碼鍵盤鍵值，其定義在數碼狀態下生效；右下角標的字母「M」為擴充鍵盤中的鍵值，其定義在中西文狀態下生效。部件2為一個虛鍵，其鍵值「X」為擴充鍵盤中的鍵值，標註在小鍵盤底板上實鍵「9」與「#」之間，在中西文輸入狀態下生效。並擊「9」與「#」兩鍵相當於擊該虛鍵。部件3、4、5均為實鍵，其左上角所標符號為數碼鍵盤中的鍵值，其餘部分所標的符號為擴充鍵盤中的功能鍵鍵值單擊部件3為左移光標，雙擊部件3為左刪除，單擊部件4為右移光標，雙擊部件4為恢復，單擊部件5為輸入一個空格，雙擊部件5為切換到符號輸入狀態，三擊部件5為回車。其功能鍵操作定義如表1，編碼碼元為實鍵上的數碼輸入態下的鍵值(其餘所有各表亦同此)。
表1 29鍵位擴充鍵盤功能鍵操作定義編碼表
各功能操作的編碼、編碼定義及其所實現功能說明如下1)左刪除、前翻頁——快速雙擊「*」鍵無候選項時刪除光標前一個字符(英文字符、中文字符、全拼方式下的字母、雙拼方式下的聲母或韻母)，光標前沒有字符時空操作，有候選項顯示時顯示項向前翻頁，翻到頭後空操作；2)光標左移、前翻頁——單擊「*」鍵無候選項(候選詞或符號)顯示時左移光標一個字符，按住該鍵超過定時後以一定速率自動重複單擊，移到頭後空操作，有候選項顯示時顯示內容向前翻頁，翻到頭後空操作；3)光標右移、後翻頁——單擊「0」鍵無候選項顯示時右移光標一個字符，按住該鍵超過定時後以一定速率自動重複單擊，移到頭後空操作，有候選項顯示時顯示內容向後翻頁，翻到頭後空操作；4)恢復、後翻頁——快速雙擊「0」鍵無候選項顯示時恢復前一次輸入編輯狀態(Undo)，前溯到頭空操作，有候選項顯示時顯示項向後翻頁，翻到頭後空操作；5)中英數輸入狀態輪轉——並擊「*」和「#」鍵按照中文輸入態(全拼或雙拼方式之一種)、英文輸入態、數碼輸入態、中文輸入態的輪流轉換的順序跳轉一個狀態；6)空格、確認輸入、全拼音節切分、中文分詞——單擊「#」鍵英文態下，無首選符號顯示時輸入一個半角空格，有首選符號時確認輸入首選符號，同時關閉候選符號顯示；中文態下，光標前無待處理拼音序列和首選詞或首選符號顯示時，輸入一個全形空格；中文態下，光標前無待處理拼音序列但有首選詞或首選符號顯示時，確認輸入首選詞或首選符號，同時關閉候選詞或候選符號顯示；中文態下，光標前有待處理拼音序列且光標前一字符是該序列的末字母(全拼方式)時，對該序列進行音節切分處理，當光標前字母序列不構成音節時空操作，當構成音節時在最長音節後加半角空格切分出該音節(雙拼方式下用二分頻信號全自動切分音節，顯示全拼形式音節，音節間加半角空格)；中文態下，光標前有待處理拼音序列且已自動或人工切分好音節因而光標前一字符為半角空格(全拼或雙拼方式下)時，則強制分詞，其操作是用解碼首選詞(或字)代替該詞(或字)的音節序列，同時顯示候選詞；7)符號——雙擊「#」鍵首先執行6)所述操作，然後分別調出英文或中文符號(包括標點、序號、數學符號、圖形、科技符號、希臘字母、日文假名、俄文字母、表格線等)，這些符號種類按使用頻度降序排列，每一種符號內部亦按降頻序排列(字母按自然順序排列)，同一種類符號中的最高頻字符直接顯示在編輯行，其餘符號分頁顯示為候選項頁，下次調用符號時，前次調用種類優先顯示；8)回車——三擊「#」鍵中英文態下，若無6)和7)所述處理任務直接回車換行，英文態下光標前有首選符號則確認輸入該符號，中文態下光標前有拼音序列，或有首選詞，或有首選符號，則執行6)和7)的操作，切分音節，然後切分語詞，輸入首選詞或首選符號，全部完成後回車換行；9)選擇輸入——單擊「1」～「9」鍵中之一鍵候選行有候選項顯示時，單擊「1」～「9」鍵中之一鍵，選擇輸入對應的候選項。
圖1所示的29鍵位擴充鍵盤的數碼、全拼方式中文完備輸入的字母編碼方案如表2。
表2 29鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(一)
參照圖2，這是兼容全拼方式中文完備輸入的29鍵擴充鍵盤的另一種鍵位分布圖。其中26個拉丁字母的鍵位依據中文全拼方式輸入的統計規律作了調整，從而更利於中文輸入。
在這種鍵位例中，字母的排布規律是兼顧字母順序和拼合統計規律兩個原則規劃的，前者照顧初學者循規律找鍵位，後者則主要是照顧熟練者的操作方便性，提高其速度和效率。實現第一個規則的辦法是在一個矩陣平面上照顧字母順序排布，將26個字母分為ABCDE、FGH、IJK、LMN、OPQ、RST、UVW、XYZ共計順序的8組，按照一定的路線和區域排布在鍵盤上，一目了然，容易熟悉和記住。按這種方法處理的目的，主要是為了在其中實現第二個規則，那就是考慮統計規律，實現易操作性、方便性和高速高效性。從圖中可以看到，既構成單韻母、又是複合韻母的首字母的A、E、I、O、U這5個高頻的元音字母，以及既構成聲母、又代表複合韻母組成音素的N、G和參與組成舌後音聲母的H這3個極高頻的輔音字母，共計8個特殊字母，被全部排在單擊的實鍵上。而an、ai、ao、en、er、in、ou、ue、un、uo、ang、eng、ing、iang、uang，以及ch、sh、zh等這樣的字母組合的位置都是好找好記的，並且，它們的組成字母間的距離和方向均是方便操作的和有利於提高速度的，等等。可見，這是一個特別適合於提高全拼輸入方式的工作效率、方便用戶的中文輸入鍵位方案。這個方案對於輸入英文的效率也幾乎沒有什麼犧牲，對於初學者，循其排布路徑，也是容易找到的。
圖2對應的功能鍵操作定義仍如表1，其字母編碼如表3。
表3 29鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(二)
參照圖3，這是兼容雙拼方式中文完備輸入的29鍵擴充鍵盤鍵位分布圖。其中，26個字母順序排列，功能鍵集中於底行。這是一個按字母順序、按所有音節拼合中聲母無交集之韻母共鍵規則、按韻母主要類型分類、按多字符韻母與其首字母鍵位就近定義原則、按聲韻母使用頻度等多規則統一規劃得出的數碼、中文雙拼完備輸入擴充鍵盤的聲韻母編碼方案。該鍵位方案是研究了大量的統計資料以後設計出來的，A、E、I、U等高頻單韻母被照顧到了實鍵上，其餘韻母的位置兼顧了好找和注意使用頻度的原則。高頻聲母zh、ch、sh也安排到了極為方便的實鍵位置上。
圖3與圖1表面上的區別在於它標註了韻母鍵位，實際上標註的是兼容英文字母輸入的雙拼鍵位。如果產品被設計成可由用戶按需求來自定義雙拼鍵位，則需要增加相關的軟體支持。是否增加這樣的軟體不影響本發明的實施。
圖3對應的功能鍵操作定義仍如表1，其拉丁字母編碼、聲母、韻母編碼如表4。
表4 29鍵位擴充鍵盤兼容雙拼方式中文完備輸入的字母和聲韻母編碼表
參照圖4，這是一種兼容全拼方式中文完備輸入的六角陣式39鍵擴充鍵盤鍵位分布方案。其中的任何相鄰的3個實鍵均構成等邊三角形，每條邊上定義一個虛擬鍵，共有26個虛擬鍵。26個拉丁字母排在虛鍵上，10個數碼排在實鍵上，功能鍵集中於底部。
這種鍵盤是由標準數碼鍵盤經過上提中間一列並在下面增加一個實鍵的辦法得到的數碼鍵盤方案，其增加的虛擬鍵數為26。這種鍵位例只需設置中西文兩種輸入狀態，在兩種輸入狀態下均無需轉換即可直接輸入數字。當輸入內容全部為數碼時，解釋和控制採用原數碼鍵盤的方案不變；當輸入內容中包含有字母時，解釋和控制即自動轉換為中文或西文輸入狀態。擴充的1個實鍵定義為空格(SP)鍵，加上原來的「*」鍵和「#」鍵，共有3個非字符鍵，均作為功能鍵定義。
圖4對應的功能鍵操作定義如表5，其字母編碼如表6。
表5 39鍵位擴充鍵盤功能鍵操作定義編碼表
表中各功能鍵的編碼操作定義及其所實現功能說明同表1，(SP)2、(SP)3表示雙擊、三擊該鍵，表6 39鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(一)
參照圖5，這是一種兼容全拼方式中文完備輸入的六角陣式39鍵擴充鍵盤鍵位分布方案。其中的任何相鄰的3個實鍵均構成等邊三角形，每條邊上定義一個虛擬鍵，共有26個虛擬鍵。26個拉丁字母排在虛鍵上，10個數碼排在實鍵上，功能鍵集中於底部。與圖5不同的是，其字母的順序排列方式與圖4方案略有區別。
圖5對應的功能鍵操作定義仍如表5，其拉丁字母編碼如表7。
表7 39鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(二)
參照圖6，這是另一種兼容全拼方式中文完備輸入的六角陣式39鍵擴充鍵盤鍵位分布方案。它是將圖4、圖5中的小鍵盤改成橫向設計後的方案，實鍵和虛鍵的排布也跟著作了相應調整。26個拉丁字母排在虛鍵上，10個數碼排在實鍵上，功能鍵集中於右側。
在這個方案中，將12鍵位數碼鍵盤擴充1個實鍵，構成3行分別為4鍵、5鍵、4鍵共13個鍵位的六角陣式擴充鍵盤。其中任何3個相鄰的鍵位均構成正三角形，每條邊上擴充1個虛擬鍵。整個陣列中擴充的虛擬鍵恰為26個，順序定義為「A」～「Z」的26個字母鍵，加上「1」～「0」的10個數碼鍵，共計36個字符鍵。這種鍵位例只需設置中英文兩種輸入狀態，在兩種輸入狀態下均無需轉換即可直接輸入數字。當輸入內容全部為數碼時，解釋和控制採用原數碼鍵盤的方案不變；當輸入內容中包含有字母時，解釋和控制即自動轉換為中文或英文輸入狀態。擴充的1個實鍵定義為空格(SP)鍵，加上原來的「*」鍵和「#」鍵，共有3個非字符鍵，將其定義為文字輸入功能操作鍵。其功能操作定義編碼仍如表5，字母編碼方案如表8。
表8 39鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(三)
參照圖7，這是一種適合於單指並擊的矩形鍵和正六邊形鍵的鍵帽形狀改進示意圖。左邊是方形按鍵的設計，右邊是正六邊形按鍵的設計。在這種設計中，其頂部為中間下凹周沿略高的造形。這種改進的目的在於保障發明方法的適用性，具體說來是為了對虛擬鍵進行準確的單指操作。
權利要求
1.數碼鍵盤中文輸入方法及其鍵位例，適合於在配有該種鍵盤的固定電話、行動電話(手機)、掌上計算機、PDA(個人數字助理)等系統中進行數碼和中文兼容輸入，以擴展這些設備的功能和應用範圍，或者構建新的應用系統和應用方式，其特徵是在數碼鍵盤中擴充足夠數量的虛擬鍵，每一個虛擬鍵均定義為兩個相鄰實鍵的組合，其間標有虛擬鍵鍵名，並擊兩相鄰實鍵等價於擊一次其間的虛擬鍵，實鍵與虛擬鍵組成擴充鍵盤，在擴充鍵盤上統一規劃和定義具有完備性的數碼、字母(或聲韻母)及功能鍵布設和操作方案，其中功能操作的簡約性擴充通過在特定實鍵上的單擊或連擊操作來實現，修改相應鍵盤定義軟體，認可相鄰實鍵並擊採樣信號並發送其鍵值，認可特定實鍵連擊信號並發送其鍵值，實現擴充鍵盤的全部字符和功能操作的鍵值傳送，配置中文輸入軟體，構成兼具數碼和中文輸入功能的設備；
2.權利要求1所述的方法及其鍵位例，其特徵是設置數碼和中文及英文3種輸入狀態，數碼0～9以及*、#鍵定義在實鍵上，其分布同現有技術應用慣例，該定義在數碼輸入狀態下生效，字母(漢語拼音字母或聲韻母)鍵定義在實鍵或虛擬鍵上，該定義在中文和英文輸入狀態下生效，並分別解釋為漢語拼音字母(或聲韻母)和英文字母，中文輸入軟體具備常規轉換功能或具備馬爾可夫序列解碼功能，對漢語拼音字母(或聲韻母)序列進行人機互動的主要依賴人工修改字詞錯誤的解碼轉換、或主要依賴自動化智能的低冗餘序列解碼轉換處理，將其譯成中文，英文狀態的設置目的是使中文輸入功能在能夠連續輸入漢字和所有全形GB符號的基礎上，具備間或和連續輸入半角英文字母和全部ASCII符號的完備性；
3.權利要求1或2所述的方法及其鍵位例，其特徵是將數碼和中英文輸入狀態切換、輸入編輯、中英文符號輸入、中文輸入狀態下的重碼選擇輸入等各類各種操作歸併為一個具有完備性的最簡功能操作集，選定3個方便操作的特定實鍵作為功能操作鍵，其中，高頻功能操作由單擊功能操作鍵實現，次高頻功能操作由雙擊功能操作鍵實現，低頻功能操作由三擊功能操作鍵或者並擊兩個功能操作鍵實現(在軟體菜單支持的情況下仍然可以作為並行的熱捷鍵保留)，這些定義在各功能操作可能發生的狀態下生效；
4.權利要求1或2或3所述的方法及其鍵位例，其特徵是擴充鍵盤的排布方案按下列優先順序描述的原則進行規劃1)字母鍵按字母順序排布，2)將高頻字母調整到就近的實鍵或者操作相對方便的虛擬鍵上，3)考慮字母序列的相關特性，將相續連接概率大的字母調整到運動路徑最短和最方便的相鄰或相近的鍵位上，4)將功能鍵定義在方便操作的邊沿(例如下排或右側)鍵位上，將最高頻功能鍵定義在轉角(例如右下角)健位上，5)全拼輸入方式下的字母鍵的排布方案根據全拼字母序列的統計規律進行調整，但仍大體遵循字母順序，6)雙拼輸入方式下的聲韻母鍵的排布方案根據聲韻母序列的統計規律進行專門設計，設計中注意使單字符聲韻母鍵位遵循字母順序，使高頻聲韻母儘可能安排在實鍵上，使同一字母開頭的韻母安排在其首字母鍵的附近鍵位上；
5.權利要求1或2或3或4所述的方法及其鍵位例，其特徵是數碼鍵盤為固定電話、行動電話、掌上計算機、PDA等系統中廣泛配置的至少有12個鍵位的小鍵盤，以該12個鍵位為實鍵基礎，擴充17個虛擬鍵，組成29鍵位的矩陣式擴充鍵盤，設置數碼輸入、中文輸入和英文輸入3種工作狀態，其中，數碼輸入狀態使用原來的12個實鍵及其定義，中文輸入態使用26個鍵位定義字母(全拼方式)或聲韻母(雙拼方式)，構成中文輸入完備性的英文輸入態使用中文態下用26個鍵位定義的字母，所餘另外3個實鍵及其組合用於定義功能操作；
6.權利要求5所述的方法及其鍵位例，其特徵是功能鍵操作定義如表1，表1 29鍵位擴充鍵盤功能鍵操作定義編碼表
各功能操作的編碼、編碼定義及其所實現功能說明如下1)左刪除、前翻頁——快速雙擊「*」鍵無候選項時刪除光標前一個字符(英文字符、中文字符、全拼方式下的字母、雙拼方式下的聲母或韻母)，光標前沒有字符時空操作，有候選項顯示時顯示項向前翻頁，翻到頭後空操作，2)光標左移、前翻頁——單擊「*」鍵無候選項(候選詞或符號)顯示時左移光標一個字符，按住該鍵超過定時後以一定速率自動重複單擊，移到頭後空操作，有候選項顯示時顯示內容向前翻頁，翻到頭後空操作，3)光標右移、後翻頁——單擊「0」鍵無候選項顯示時右移光標一個字符，按住該鍵超過定時後以一定速率自動重複單擊，移到頭後空操作，有候選項顯示時顯示內容向後翻頁，翻到頭後空操作，4)恢復、後翻頁——快速雙擊「0」鍵無候選項顯示時恢復前一次輸入編輯狀態(Undo)，前溯到頭空操作，有候選項顯示時顯示項向後翻頁，翻到頭後空操作，5)中英數輸入狀態輪轉——並擊「*」和「#」鍵按照中文輸入態(全拼或雙拼方式之一種)、英文輸入態、數碼輸入態、中文輸入態的輪流轉換的順序跳轉一個狀態；6)空格、確認輸入、全拼音節切分、中文分詞——單擊「#」鍵英文態下，無首選符號顯示時輸入一個半角空格，有首選符號時確認輸入首選符號，同時關閉候選符號顯示，中文態下，光標前無待處理拼音序列和首選詞或首選符號顯示時，輸入一個全形空格，中文態下，光標前無待處理拼音序列但有首選詞或首選符號顯示時，確認輸入首選詞或首選符號，同時關閉候選詞或候選符號顯示，中文態下，光標前有待處理拼音序列且光標前一字符是該序列的末字母(全拼方式)時，對該序列進行音節切分處理，當光標前字母序列不構成音節時空操作，當構成音節時在最長音節後加半角空格切分出該音節(雙拼方式下用二分頻信號全自動切分音節，顯示全拼形式音節，音節間加半角空格)，中文態下，光標前有待處理拼音序列且已自動或人工切分好音節因而光標前一字符為半角空格(全拼或雙拼方式下)時，則強制分詞，其操作是用解碼首選詞(或字)代替該詞(或字)的音節序列，同時顯示候選詞，7)符號——雙擊「#」鍵首先執行6)所述操作，然後分別調出英文ASCII符號或中文GB符號(包括標點、序號、數學符號、圖形、科技符號、希臘字母、日文假名、俄文字母、表格線等)，這些符號種類按使用頻度降序排列，每一種符號內部亦按降頻序排列(字母按自然順序排列)，同一種類符號中的最高頻字符直接顯示在編輯行，其餘符號按降頻序分頁顯示為候選項頁，下次調用符號時，前次調用種類優先顯示，8)回車——三擊「#」鍵中英文態下，若無6)和7)所述處理任務直接回車換行，英文態下光標前有首選符號則確認輸入該符號，中文態下光標前有拼音序列，或有首選詞，或有首選符號，則執行6)和7)的操作，切分音節，然後切分語詞，輸入首選詞或首選符號，全部完成後回車換行，9)選擇輸入——單擊「1」～「9」鍵中之一鍵；候選行有候選項顯示時，單擊「1」～「9」鍵中之一鍵，選擇輸入對應的候選項；
7.權利要求5或6所述的方法及其鍵位例，其特徵是數碼、全拼方式中文完備輸入擴充鍵盤中的字母編碼方案如表2，表2 29鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(一)
8.權利要求5或6所述的方法及其鍵位例，其特徵是數碼、全拼方式中文完備輸入擴充鍵盤中的字母編碼方案如表3；表3 29鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(二)
9.權利要求5或6所述的方法及其鍵位例，其特徵是按字母順序、按所有音節拼合規律中聲母無交集之韻母共鍵規則、按韻母主要類型分類、按多字符韻母與其首字母鍵位就近定義原則、按聲韻母使用頻度統一規劃，得出數碼、雙拼方式中文完備輸入擴充鍵盤中的字母、聲韻母編碼方案如表4；表4 29鍵位擴充鍵盤兼容雙拼方式中文完備輸入的字母和聲韻母編碼表
10.權利要求1或2或3或4所述的方法及其鍵位例，其特徵是數碼小鍵盤為固定電話、掌上計算機、PDA等系統中廣泛配置的至少有12個鍵位的小鍵盤，另外擴充1個實鍵，構成3列分別為4鍵、5鍵、4鍵共13個鍵位的六角陣式擴充鍵盤，其中的任何3個相鄰的鍵位均構成正三角形，每條邊上擴充1個虛擬鍵，整個陣列中擴充的虛擬鍵恰為26個，順序定義為「A」～「Z」的26個字母鍵，加上「1」～「0」的10個數碼鍵，共計36個字符鍵，這種鍵位例只需設置中英文兩種輸入狀態，在兩種輸入狀態下均無需轉換即可直接輸入數字，當輸入內容全部為數碼時，解釋和控制採用原數碼鍵盤的方案不變，當輸入內容中包含有字母時，解釋和控制即自動轉換為中文或英文輸入狀態，將擴充的1個實鍵定義為空格(SP)鍵，加上原來的「*」鍵和「#」鍵，共有3個非字符鍵，將其定義為文字輸入功能鍵，其功能操作定義編碼如表5，這種鍵位例的字母的一種編碼方案如表6；表5 39鍵位擴充鍵盤功能鍵操作定義編碼表
表中各功能鍵的編碼操作定義及其所實現功能說明同表1，(SP)2、(SP)3表示雙擊、三擊該鍵表6 39鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(一)
11.權利要求10所述的方法及其鍵位例，其特徵是其字母的編碼方案如表7；表7 39鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表(二)
12.權利要求1或2或3或4所述的方法及其鍵位例，其特徵是將12鍵位數碼小鍵盤擴充1個實鍵，構成3行分別為4鍵、5鍵、4鍵共13個鍵位的六角陣式擴充鍵盤，其中任何3個相鄰的鍵位均構成正三角形，每條邊上擴充1個虛擬鍵，整個陣列中擴充的虛擬鍵恰為26個，順序定義為「A」～「Z」的26個字母鍵，加上「1」～「0」的10個數碼鍵，共計36個字符鍵，這種鍵位例只需設置中英文兩種輸入狀態，在兩種輸入狀態下均無需轉換即可直接輸入數字，當輸入內容全部為數碼時，解釋和控制採用原數碼鍵盤的方案不變，當輸入內容中包含有字母時，解釋和控制即自動轉換為中文或英文輸入狀態，擴充的1個實鍵定義為空格(SP)鍵，加上原來的「*」鍵和「#」鍵，共有3個非字符鍵，將其定義為文字輸入功能操作鍵，其功能操作定義編碼如表5，字母編碼方案如表8。表8 39鍵位擴充鍵盤兼容全拼方式中文完備輸入的字母編碼表全文摘要
數碼鍵盤中文輸入方法及其鍵位例,用於手機、掌上機、PDA及電話座機等設備輸入簡訊,編輯文字。中文輸入是傳統電信融入網際網路和開闢普算應用的難題之一。本發明在數碼鍵盤相鄰鍵間設虛擬鍵,以並擊兩鍵之法操作,據以構成12鍵矩陣式或13鍵六角陣式的29鍵或39鍵擴充鍵盤。在其上定義輸入狀態、碼元位及編輯操作,配以鍵位定義和中文解碼軟體,即兼具數碼和中文輸入功能。其鍵位完備簡明,一鍵一字母,雙拼兩鍵一字,簡易快捷。
文檔編號G06F3/023GK1367420SQ0210633
公開日2002年9月4日 申請日期2002年2月23日 優先權日2002年2月23日
發明者蔣子剛, 蔣弘山 申請人:蔣子剛, 蔣弘山