仮想キーボード

仮想キーボードは、物理的なキーを必要とせずに文字を入力できるソフトウェアコンポーネントです。 ^[1]仮想キーボードとのやり取りは主にタッチスクリーンインターフェースを介して行われますが、仮想現実や拡張現実では別の形で行われる場合もあります。

デスクトップ コンピューターでは、従来のキーボードを使用できない障害を持つユーザー、異なる文字セットやアルファベットを頻繁に切り替える多言語ユーザー (時間が経つと混乱する可能性がある)、または従来のキーボードがないユーザーに対して、仮想キーボードが代替入力メカニズムを提供する場合があります。

仮想キーボードでは以下が利用できます。

• タッチスクリーンレイアウトまたはセンサーを備えた仮想キーボード^[2]
• 文字のバリエーション、句読点、その他の特殊文字は、メニュー、キー/マウスの組み合わせ、またはセンサーのダブル/トリプル/長押しでアクセスできます。
• 数字入力を容易にするテンキー機能。^[3]
• 光学的に投影されたキーボードレイアウトまたは同様の「キー」または感知領域の配置^{[4] [5]}
• 光学的に検出された人間の手と指の動き^[6]
• 設定変更を必要としない複数の言語セット

ウェブブラウザ上では様々なJavaScript仮想キーボードが作成されており、ユーザーは外国語のキーボードで自分の言語を入力できる。マルチタッチスクリーンにより、タブレットコンピュータ、^{[7] 、}タッチスクリーン、タッチパッド、有線手袋用の仮想コードキーボードを作成できます。^{[8] [9]}

仮想キーボードは、ポケットコンピュータ、携帯情報端末（PDA）、タブレットコンピュータ、タッチスクリーン搭載の携帯電話など、物理的なキーボードのないデバイスで、画面上の入力方法としてよく使用されます。テキストは通常​​、仮想キーボードをタップするか、指でなぞって入力します。^[10]仮想キーボードは、コンピュータのキーボードよりもボタンが少ないシステムの エミュレーションソフトウェアにも搭載されています。

PDAにテキストを入力するための主な4つのアプローチは、スタイラスで操作する仮想キーボード、外付けUSBキーボード、手書きキーボード、ストローク認識でした。Microsoftのモバイルオペレーティングシステムのアプローチは、完全に機能するキーボードをシミュレートすることでしたが、その結果、レイアウトが過負荷になりました。^[11] マルチタッチテクノロジをサポートしていないため、PDAの仮想キーボードには使いやすさの制約がありました。

2007年にAppleがiPhoneを発表したとき、物理キーボードが搭載されていないことは欠点と見なされていました。^[12]しかし、Appleはマルチタッチ技術をデバイスに導入し、PDAの使いやすさの問題を克服しました。

最も一般的なモバイル オペレーティング システムであるAndroidとiOSでは、開発者コミュニティがカスタム仮想キーボードを個別に開発することができます。

Android SDK は「InputMethodService」を提供します。^[13]このサービスは入力方法の標準実装を提供し、Android 開発コミュニティが独自のキーボード レイアウトを実装できるようにします。InputMethodService は、Keyboard View に同梱されています。[ ^14] InputMethodService を使用してキーとジェスチャの入力をカスタマイズできますが、Keyboard クラスはキーボードのXML記述を読み込み、キーの属性を保存します。^[15]

その結果、Androidデバイスに異なるバージョンのキーボードをインストールすることが可能となり、キーボードは単なるアプリケーションとなり、その中で最も頻繁にダウンロードされるのはGboardとSwiftKeyであり、Androidの設定メニューから簡単に有効化することが可能となった。^[16]

AppleのiOSオペレーティングシステムではカスタムキーボードの開発が可能ですが、辞書や一般的なキーボード設定にはアクセスできません。iOSは、ユーザーがテキスト入力フィールドにテキストを入力すると、システムキーボードとカスタムキーボードを自動的に切り替えます。^{[17] [18]}

UIInputViewControllerは、カスタムキーボードアプリ拡張機能の主なビューコントローラです。このコントローラは、カスタムキーボードのユーザーインターフェイス、補助辞書の取得、カスタムキーボードの主な言語の変更など、カスタムキーボードを実装するためのさまざまなメソッドを提供します。^[19]

2000年代初頭のさまざまな科学論文では、スマートフォンが発明される前から、ユーザーが入力している内容に基づいて単語を予測すると、入力速度が向上することが示されていました。^{[20] [21]}このキーボード機能の開発当初は、予測は主に静的辞書に基づいていました。Google は2013年にAndroid 4.4で予測方法を実装しました。この開発は主にSwiftKeyやSwypeなどのサードパーティのキーボードプロバイダーによって推進されました。^{[22] 2014年にAppleは}iOS 8を発表しました^[23]には、ユーザーが入力するとキーボードの上に単語の予測を表示するQuick Typeと呼ばれる新しい予測入力機能が含まれています。

触覚フィードバックは、キーが正常にトリガーされたことを触覚的に確認する機能です。つまり、ユーザーはキーが押されたときに「クリック」という音を聞き、感じます。ヒステリシスを利用すると、物理キーの感触をさらに正確に再現できます。この場合、仮想キーが押されたときに最初に「クリック」という音が聞こえ、感じられますが、キーがトリガーされた後に指の圧力が弱まると、物理キーが元のクリックされていない状態に戻るかのような「クリック解除」の音と感覚がさらに生じます。この動作は、Aleks Oniszczak と Scott Mackenzie の 2004 年の論文「モバイル デバイス上のキーパッドの 2 つの入力方法の比較」で説明されており、この論文では仮想キーボードでヒステリシスによる触覚フィードバックが初めて紹介されました。^[24]

キーボードはさまざまなデジタル分野で必要とされています。スマートフォンや、仮想現実や拡張現実メガネなどの仮想世界を作り出すデバイスでは、テキスト入力機能を提供する必要があります。

光学式仮想キーボードは、1992年にIBMのエンジニアによって発明され、特許を取得しました。 ^[25]これは、人間の手と指の動きを光学的に検出して分析し、キーが塗装された表面など、物理的に存在しない入力デバイスに対する操作として解釈します。これにより、マウスやキーボードを含む無制限の種類の手動操作入力デバイスをエミュレートできます。すべての機械入力ユニットは、現在のアプリケーションとユーザーの生理機能に合わせて最適化されたこのような仮想デバイスに置き換えることができ、手動データ入力の速度、シンプルさ、および明確さを維持します。

この技術の一例は、サムスン電子が製造した携帯電話用キーボード技術「Selfie Type」である。これは、前面カメラ（セルフィーカメラ）を使用してユーザーの指を追跡し、ユーザーが携帯電話の前のテーブルやその他の表面にある「見えないキーボード」で入力できるようにすることを意図していた。^{[26] [27]これは、}コンシューマーエレクトロニクスショー2020で発表され、^{[28] [29] [30]}同年に発売されると予想されていたが、発売されなかった。

拡張現実環境における仮想キーボードの基本的な考え方は、ユーザーにテキスト入力の可能性を与えることです。一般的なアプローチは、Unity TouchScreenKeyboardなどを使用して、フラットなキーボードを拡張現実にレンダリングすることです。Microsoft HoloLens を使用すると、ユーザーは頭を動かしてキーボード上の文字を指すことができます。^[31]

2003年に韓国のKJIST U-VR研究所が研究した別のアプローチがある。彼らの提案は、ウェアラブルデバイスを使って指の動きを追跡し、物理的なキーボードを仮想キーボードに置き換えるというものだった。また、キーが押されたときにユーザーに視聴覚フィードバックを与えることも試みた。基本的なアイデアは、ユーザーが慣れている方法に基づいて、より自然な方法でテキストを入力できるようにするというものだった。^[32]

Magic LeapのMagic Leap 1は、拡張現実を備えた仮想キーボードを実装しています。^[33]

拡張現実と同様に、課題は、完全に仮想的な環境でユーザーにテキスト入力の可能性を与えることです。ほとんどの拡張現実システムは、ユーザーの手を追跡しません。そのため、利用可能なシステムの多くは、文字を指す可能性を提供しています。^[34]

2016年9月、GoogleはDaydream ^[35]仮想現実ヘッドセット用の仮想キーボードアプリをリリースしました。テキストを入力するには、ユーザーはコントローラーを使用して文字を指します。^[36]

2017年2月、ロジクールは自社のキーボードを仮想環境に導入する実験的なアプローチを発表しました。Vive TrackerとロジクールGゲーミングキーボードは、手袋をはめることなく指の動きを追跡します。50個のキットが専属開発者に送られ、ロジクールのBRIDGE開発者キットと組み合わせて、新技術のテストと実験を行うことができました。^{[37] [38]}

仮想キーボードは、キー入力の記録リスクを軽減するために、場合によっては使用されることがあります。^[39]たとえば、Westpacのオンラインバンキングサービスでは、TreasuryDirectと同様に、パスワード入力に仮想キーボードを使用しています（画像を参照）。マルウェアがディスプレイとマウスを監視して仮想キーボードで入力されたデータを取得することは、実際のキー入力を監視することよりも困難です。ただし、たとえば、一定間隔で、またはマウスをクリックするたびにスクリーンショットを記録することで可能です。 ^{[40] [41]}

ユーザーがマウスをクリックして「入力」するオンスクリーン キーボードを使用すると、次の理由により、ショルダー サーフィンによるパスワード漏洩のリスクが高まります。

• 通常、観察者はキーボードよりも画面を簡単に（そして疑念を抱かずに）観察でき、マウスがどの文字に移動するかを確認できます。
• オンスクリーン キーボードの実装によっては、クリックされた「キー」の視覚的なフィードバック (たとえば、キーの色が一時的に変わる) が提供される場合があります。これにより、観察者は画面からデータを読み取るのがはるかに簡単になります。最悪の場合、実装によって、次の仮想キーがクリックされるまで、最後にクリックされた「キー」にフォーカスが置かれたままになることがあります。これにより、マウスが次の文字に移動し始めた後でも、観察者は各文字を読み取る時間が与えられます。
• ユーザーは、キーボードで入力するのと同じ速さで「ポイント アンド クリック」できない可能性があるため、観察者にとっては簡単になります。

• カルデラ ソフトキーボード(1997)
• アクセスのしやすさ
• 指で携帯電話に触れる
• 入力方法
• マウスキー
• マルチタッチ

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