Un clavier d’ordinateur est une interface homme-machine munie de touches permettant à l'utilisateur d'entrer dans l'ordinateur une séquence de données, notamment textuelle.
Les touches sont généralement des boutons en plastique reliés chacun à un interrupteur électronique. D'un point de vue électronique, elles sont similaires aux boutons d’une souris, d’une télécommande ou d’une manette de console de jeu, mais d'un point de vue pratique, elles ont des qualités propres à leur fonction : un symbole, une lettre, un chiffre, un mot ou une sont habituellement imprimées ou gravées sur la touche, autrement appelée Keycap, afin de permettre à l'utilisateur de saisir les caractères, pour écrire du texte ou pour exécuter une fonction particulière.
Les claviers peuvent aussi être virtuels ou tactiles. vignette|alt=téléphone cellulaire avec un clavier pour envoyer un message|Image d'un clavier virtuel dans un téléphone cellulaire.
Afin d'assurer une certaine familiarité des usagers avec les différents modèles de clavier, ceux-ci sont l’objet de plusieurs normes..
La technique de frappe au clavier se nomme dactylographie. Pour une meilleure efficacité, un dactylographe vise à utiliser tous ses doigts.
Histoire vignette|alt=Ancien clavier japonais.|Ancien clavier japonais. vignette|alt=Clavier d'ordinateur pour la langue croate|Clavier d'ordinateur pour la langue croate. vignette|alt=Clavier ajustable Apple de type M1242.|Clavier ajustable Apple de type M1242 : 69 touches sur le clavier principal et 43 sur le pavé numérique séparé. vignette|redresse=0.8|alt=Clavier pliable.|Clavier pliable. Héritage Au début des années 1960, les premiers claviers informatiques apparaissent, en même temps que les premiers systèmes d'exploitation utilisés en ligne de commande. Pour ne pas dérouter les utilisateurs, ces claviers se sont inspirés de ceux des téléscripteurs et des machines à écrire, qui se répartissaient en quatre classes : Terminaux à boules (la frappe au clavier fait tourner une boule portant les différents caractères qui s'impriment), avec ou sans mise en tampon d'une ligne de texte avant envoi (exemple : ) ; Appareils de type télétype, avec ou sans lecteur-perforateur de ruban (exemple : ), très robustes, mais beaucoup plus bruyants, et lents (typiquement, entre la frappe d'une touche et l'impression du caractère en mode local, parfois le triple en mode échoplex) ; Écrans associés à un tampon mémoire ; Claviers (couplés à des écrans « plein écran » ; ), dont certaines touches ou combinaisons de touches sont programmables (exemple : série IBM 327x).
Clavier intégré À la fin des années 1970 et au début des années 1980, le clavier est intégré au boîtier de l'ordinateur personnel qui contient l'unité centrale, chaque fabricant élaborant sa propre disposition des touches.
Clavier indépendant vignette|droite|Fonctionnement du système de ressort dit « buckling spring », brevet américain, présent dès le clavier modèle M.
Vers la fin des années 1970, les claviers sont déclinés en fonction des pays, par les grands constructeurs ou des entreprises locales (il n'en coûtait que le gravage d'une ROM et la sérigraphie de quelques touches).
En 1981, l'IBM PC d'IBM reprend le clavier préexistant de 83 touches, le Modèle F d'excellente qualité mécanique, mais dont la disposition des touches s'avère peu pratique.. Trois ans plus tard, pour le PC/AT, lui succède le Modèle F à 84 touches avec une disposition plus proche du standard actuel. Le clavier modèle M (commercialisé sous le nom d', « clavier amélioré » en français) à 101-106 touches suivra en 1985-1986.. vignette|IBM Model F XT (83 touches). vignette|IBM Model M (101 touches).
La configuration de la plupart des claviers informatiques et bureautiques européens 105 touches est régie par la norme ISO 9995. Cette norme est initiée en 1984 par l'Association française de normalisation (AFNOR) sous la direction de Bernard Vaucelle, à la demande d'Alain SouloumiacRapport Perspectives de l'Informatique dans l'administration, La Documentation française, 1983, .. La démarche est menée à son terme au sein de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) sous la direction d'Yves Neuville qui propose une répartition des touches, comprenant le bloc alphabétique et des zones de blocs logiques : diacritique, lettres accentuées, ponctuation, numérique, arithmétique et informatique.
Les préconisations du rapport d'Yves NeuvilleYves Neuville, Le clavier informatique et bureautique, Cedic-Nathan, 1985. sont adoptées lors d'une réunion de l'ISO à Berlin et sont immédiatement reprises par tous les constructeurs de compatibles PC.
Claviers dérivés Aujourd'hui, de nombreux autres types de claviers existent : claviers téléphoniques ; claviers tactiles ; pavés numériques optimisés pour la saisie des nombres ; claviers en forme de manette de jeu ;
L'industrie utilise des modèles 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 spécifiques.
Principes de fonctionnement vignette|alt=Codes matériels de touches, scan codes|En bleu, codes matériels de touches (scan codes) d'un clavier de PC à 105 touches, accompagné à titre illustratif d'une disposition de clavier allemande MF2
D'une façon simplifiée, l'appui sur une touche émet un code (appelé ) qui est récupéré par l'ordinateur ; le système d'exploitation associe ce code à un caractère, qui est par exemple affiché à l'écran si l'utilisateur utilise un traitement de texte. Un code peut aussi être associé à une action, par exemple l’augmentation ou la diminution du volume sonore. La gestion logicielle du clavier et de ses touches est spécifique à chaque système d’exploitation.
La partie électronique des claviers comprend en général un microcontrôleur, qui envoie les , qui filtre les éventuels , et qui contrôle l'allumage ou l'extinction des voyants du clavier.
Types de claviers vignette|alt=Sinclair 48K ZX Spectrum.|Sinclair 48K ZX Spectrum, clavier chiclet aux touches caoutchouc. vignette|alt=IBM : clavier modèle M. On remarque la différence de teinte entre les simples touches de caractères et celles de fonction|IBM : clavier modèle M. vignette|alt=Clavier à projection.|Clavier projeté. La typologie des claviers correspond à diverses caractéristiques portant sur la technologie de détection de la frappe, la disposition des touches, leur géométrie, les caractéristiques visuelles et tactiles…
vignette|alt=Membrane d'un clavier moderne à membrane.|Membrane d'un clavier moderne, avec une touche et son plot de contact en plastique déformable servant aussi de ressort de rappel (en vert).
Technologies de frappe. La détection de l'appui sur une touche peut être : à membrane : un clavier à membrane, ou clavier souple, est constitué de multiples couches de polyester imprimées, qui constituent le décor et les différents circuits : l'appui sur une touche va déformer une première membrane qui va entrer en contact avec une membrane située en dessous ; la connexion électrique permet, finalement, d'obtenir le code désiré ; à interrupteur mécanique : la première technologie de clavier mécanique est connue sous le nom : l’appui d’une touche comprime un ressort jusqu'à un point critique où celui-ci sort brutalement de son axe ; ce comportement, où le ressort plie au lieu de continuer à se comprimer, est appelé « flambage » (anglais : ) et n'a rien d'aléatoireVoir Les lois de comportement des ressorts sur Wikibooks ; un interrupteur est actionné après dégagement latéral du ressort, ce qui permet d'envoyer un signal électrique et, finalement, de produire le code désiré. IBM a popularisé cette technologie dans les années 1980 avec ses modèles F puis avec ses modèles M Information page on the IBM model M keyboard, based on the design of mechanical typewriters. quand une touche semble ne rencontrer aucun obstacle lors de la frappe ; quand une légère halte et un clic audible marquent la transition entre l'appui qui ne fait rien et l'appui qui provoque l'activation. optique : l’absence de pièces mécaniques assure à ce type de dispositifs une meilleure longévité, ; logicielle : avec un clavier virtuel, les touches sont déclenchées indirectement par un dispositif de pointage (tel une souris ou un écran tactile), via le système d’exploitation. Certains claviers modernes utilisent des technologies optiques ou mécaniques plus avancées, associées à des switches individuels et à des systèmes anti-ghosting, ce qui peut améliorer la réactivité, la durabilité et l’expérience de frappe pour certains usages spécialisés. La plupart des claviers ne gèrent pas correctement la pression simultanée de certaines combinaisons de touches, par exemple trois touches alphabétiques. Dans ce cas, des touches pressées peuvent être ignorées, ou des touches peuvent être à tort considérées comme pressées. Ce phénomène de est causé par un circuit électronique en grille. Il s’agit d’un problème bénin pour un usage bureautique mais significatif pour certains jeux vidéo, où effectuer trois voire quatre actions simultanées n’est pas rare. Certains claviers dits ou NKRO (pour l’anglais ) proposent de résoudre ce problème en détectant individuellement chaque touche. Ces claviers sont typiquement plus chers, leur câblage étant plus complexe.
Forme et agencement du clavier. Diverses altérations de l’agencement spatial des touches, ou de la disposition des caractères sur ces touches, peuvent améliorer considérablement l’ergonomie du clavier (voir les sections « #Disposition des touches » et « #Ergonomie et accessibilité ») : clavier : les touches sont espacées les unes des autres pour éviter des frappes multiples ; clavier matriciel : les touches sont disposées en grille plutôt qu’en quinconce ; clavier scindé : les touches sont réparties en deux blocs (un pour chaque main), qui sont soit fixés sur le même support mais orientés différemment (formant un V), soit sur des supports indépendants ; au sein d’un bloc, les touches peuvent être disposées en éventail ; clavier muni d’un coussinet repose-poignets ; disposition ergonomique des caractères : la répartition des caractères sur le clavier est optimisée pour la saisie d’une langue donnée (dispositions Dvorak pour l’anglais, BÉPO pour le français…) ; .
Forme et matière des touches. Les touches peuvent revêtir différentes formes : touches souples ou gommées ; touches dures ; touches plates, sphériques, ovoïdes… La pression sur une touche s'exprime en centinewton (cN) ; un centinewton équivalant environ au poids d’un objet ayant une masse d’un gramme, la pression nécessaire pour enfoncer une touche est aussi notée en grammes.
Aide visuelle. Un clavier peut signaler à son utilisateur la fonction de chaque touche par divers moyens : caractères sérigraphiés ou gravés sur les touches ; rétro-éclairage du clavier améliorant l'utilisation en environnements sombres ; touches pouvant s'allumer de plusieurs couleurs en fonction de leur état ou de leur utilité courante (par exemple lors d’un jeu vidéo) ; touches disposant d’un affichage LCD pour expliciter leur fonction courante ; LED d'activation reflétant l'état actuel du clavier (verrouillage des majuscules, du pavé numérique, langue en cours d’utilisation…).
Touches de fonction. La plupart des claviers d’ordinateurs actuels présentent des touches de « fonction » associées à des actions plutôt qu’à des caractères, qui améliorent l'ergonomie (réduction de la nécessité de basculer du clavier vers un autre mode d'interaction) : touches « multimédia » permettant de contrôler le son, les pistes sonores ou vidéo ; touches « bureautique » permettant de lancer diverses applications usuelles ; touches spécifiques (défilement, zoom…) ; touche « souris » permettant de déplacer le curseur sans repasser par la souris.