Analyse et optimisation

– kazé – 2024-11-04

Optimiser une disposition de clavier, ça consiste en quoi ?

À l’époque de Dvorak et Bépo la réponse était simple, mais ce domaine a complètement explosé ces 20 dernières années suite au développement de dispositions anglophones comme Colemak, Workman, MTGAP, ISRT, Sturdy…

Pour que chacun·e puisse comprendre en quoi Ergo‑L se distingue et quels sont ses avantages et inconvénients par rapport aux autres dispositions de clavier, il était grand temps d’écrire un article sur l’art délicat de l’analyse et de l’optimisation des layouts.

Les fondamentaux

Quelles sont les principales caractéristiques d’une bonne disposition de clavier ?

La heatmap

L’optimisation la plus évidente pour une disposition de clavier consiste à placer les touches les plus fréquemment utilisées aux meilleurs emplacements :

• sur les 8 positions de repos
  (ASDF et JKL; en Qwerty) ;
• sur les 4 positions des majeurs et annulaires de la rangée supérieure
  (WE et IO en Qwerty) ;
• sur les 2 positions des index de la rangée inférieure
  (V et M en Qwerty).

Ces positions correspondent à celles notées 1 à 2 par le projet Workman.

On notera au passage que la question de l’accessibilité hors du pavé central de 3×10 touches ne s’est jamais posée chez Workman : le principe 1DFH va de soi pour les dispositions anglophones.

La charge des doigts

Une autre optimisation de base consiste à équilibrer la charge de travail des doigts :

• les doigts forts (index, majeur) peuvent supporter plus de charge que les auriculaires, qui sont déjà très sollicités avec Entrée, Backspace, Tab, Shift…
• la charge est aggravée par l’utilisation de touches inconfortables, c’est-à-dire celles notées 3 ou plus par le projet Workman (voir ci-dessus).

On affiche en bleu la charge liée aux touches notées 1 à 2, en jaune celle des touches notées 3, et en orange celles notées 4 ou plus — ce qui inclut les touches trop excentrées pour être évaluées par Workman, et qui enfreignent le principe 1DFH, auquel nous autres Ergonautes sommes si attaché·e·s.

Les bigrammes

Un bigramme est un enchainement de deux touches. Tout bigramme appartient à l’une des catégories suivantes :

• alternance de mains : une touche sous chaque main ;
• bigramme de même main : les touches sont sous deux doigts différents d’une même main ;
• bigramme de même doigt (SFB, pour same-finger bigram) : deux touches différentes à enchainer avec le même doigt ;
• répétition (SKB, pour same-key bigram) : la même touche est pressée deux fois de suite.

On affiche les SKB en jaune et les SFB (plus gênants) en orange. Le nombre de SFB dépend fortement de la disposition de clavier, alors que le nombre de SKB dépend essentiellement du corpus utilisé — mais l’utilisation d’une touche morte est de nature à augmenter le nombre de SKB. On ne peut jamais gommer complètement ces SFB et SKB, mais on fait en sorte de les placer préférentiellement sur les doigts forts, en évitant tout particulièrement les auriculaires.

Lors d’un enchainement rapide de deux touches, il est fréquent (voire systématique) que la deuxième touche soit pressée avant que la première ne soit relâchée. C’est particulièrement vrai pour les bigrammes de même main.

Les bigrammes de même main sont plus délicats à qualifier. On distingue :

• roulement intérieur : l’enchainement se fait confortablement de l’auriculaire vers l’index (le meilleur enchainement qui soit) ;
• roulement extérieur : l’enchainement se fait confortablement de l’index vers l’auriculaire (confort comparable à une alternance de mains) ;
• ciseau : l’enchainement requiert un changement de rangée inconfortable, comme CR en Azerty ou Qwerty ;
• extensions (LSB, pour lateral stretch bigram) : l’enchainement inclut une touche d’une colonne excentrée ou de la rangée des chiffres.

Le taux de SFB (ou SFU, pour same-finger usage) est le principal indicateur du niveau d’optimisation d’une disposition de clavier ; on peut donc être tenté de l’utiliser comme indicateur de qualité générale. Mais attention, un SFU très bas cache parfois des défauts rédhibitoires ailleurs — notamment sur les ciseaux, les extensions, ou la charge des doigts.

Les trigrammes

Les trigrammes sont des enchainements de trois touches. Ils peuvent souvent être interprétés comme la composition de deux bigrammes distincts : par exemple, OUR en Qwerty ou Azerty peut être considéré comme la composition du roulement OU et de l’alternance UR. Cette approximation est suffisante dans la plupart des cas.

On distingue toutefois le cas des roulements de trois touches : enchainer deux roulements dans le même sens est bien plus efficace que d’enchainer deux alternances, car on ne fait toujours qu’un mouvement pour actionner les trois touches plutôt qu’un mouvement par touche.

Inversement, il y a aussi des trigrammes qui produisent des achoppements, et dont il faut tenir compte de façon spécifique :

• SFS (same-finger skipgram) : un SFB avec une touche d’un autre doigt intercalée au milieu, par exemple EAD ou BUT en Qwerty ;
• SKS (same-key skipgram) : un SKB avec une touche d’un autre doigt intercalée au milieu, par exemple ERE ou ELE en Qwerty ;
• redirection : enchainement de deux roulements de sens opposés, par exemple SAD ou MOK en Qwerty ;

Les SFS et SKS sont bien moins gênants que les SFB et SKB respectivement, mais ils doivent être pris en compte pour ne pas dégrader le confort de la disposition.

Les redirections peuvent être acceptables. C’est le cas du mot avec tapé en Ergo‑L, qui correspond à AVDW en Qwerty : un roulement intérieur suivi d’un roulement extérieur, avec un pivot sur l’index. Sans être aussi confortable qu’un simple roulement, ça reste un mouvement facile et peu sujet à l’erreur. Et plus généralement, on constate que si l’index intervient dans une redirection (donc soit en début, soit en pivot, soit en fin d’enchainement), le mouvement est confortable… ou le devient avec un peu de pratique.

On parle de mauvaise redirection quand l’index n’intervient pas dans le mouvement. C’est le cas de la chaine uti en Ergo‑L, qui correspond à ;KL en Qwerty. Ce type d’enchainement est inconfortable et très sujet à l’erreur, la pratique n’atténuant que partiellement la gêne. Et uti a beau être sur la home row en Ergo‑L, c’est bien moins confortable à taper que avec, même si celui-ci utilise les trois rangées.

Critères d’évaluation

Métriques indispensables

Un analyseur de disposition de clavier doit, en tout premier lieu, fournir des métriques sur les principaux critères :

Chacune de ces métriques est importante : chez les Ergonautes, on considère que la qualité ressentie d’une disposition est reflétée par sa pire métrique, voire son pire achoppement, bien plus que par une moyenne (fût-elle pondérée) de toutes ces métriques.

Ces métriques sont faites pour mettre en évidence des défauts, et ne sont pas de bons benchmarks. Par exemple, une diposition qui aurait 2 % de SFU serait bien plus confortable qu’une disposition qui n’en aurait que 1 %, mais concentré sur un auriculaire : dans le second cas, la métrique est meilleure mais un défaut en particulier rend toute la disposition insupportable. Et c’est pour cela que les bons analyseurs détaillent ce type de métriques par doigt, et ne se contentent pas d’une valeur moyenne.

Les trois premières métriques sont très consensuelles ; les deux dernières sont moins souvent prises en considération, mais de notre point de vue c’est une erreur majeure que de les négliger — et elles deviennent même primordiales pour les dispositions favorisant les roulements aux alternances de mains.

SHU, same-hand usage ?

Le SHU mesure la répartition entre alternances de mains et roulements.

À l’époque des machines à écrire mécaniques, le SHU devait être le plus bas possible car les roulements coinçaient souvent les marteaux : Qwerty et surtout Dvorak ont été développés dans cet objectif. C’est aussi le cas de Bépo et de ses nombreuses variantes.

Mais, de nos jours, les claviers informatiques n’ayant pas de contrainte de ce type, on ne cherche plus à minimiser cette métrique du SHU : elle permet juste de voir si une disposition privilégie les alternances de mains ou les roulements.

On constate même que la plupart des dispositions modernes privilégient les roulements, qui sont perçus comme plus confortables et moins sujets à l’erreur. C’est notamment le cas de Workman, qui a grandement inspiré Ergo‑L :

In designing Workman, I preferred a high SHU (low alternation) over a low SHU (high alternation). I think high alternation is beneficial if you’re typing on mechanical typewriters but not necessarily on modern keyboards.

It is much more efficient to ride the momentum of a single arm or wrist stroke and type a combo rather than just one key.

— Kevin DeLoach, disposition Workman

C’est un constat qui a également été fait par certains Bépoètes qui ont proposé des améliorations très significatives de Bépo. C’est notamment le cas de l’auteur de Béop :

La frappe d’un roulement facile peut être plus rapide, plus confortable et moins sujette à la faute de frappe qu’une alternance de mains.

— extrait des notes de conception de Béop

Et c’est un sujet qui a été longuement détaillé par Nuclear Squid dans sa conférence « Ergonomie clavier : l’ère post-Dvorak » (vidéo).

Attention : les dispositions de clavier qui privilégient les roulements prennent le risque d’avoir un taux élevé de mauvaises redirections.

Distance parcourue ?

Une métrique historique consiste à mesurer la distance parcourue par les doigts pendant la saisie d’un texte : c’est facile à calculer, et toujours amusant de savoir combien de kilomètres nos doigts parcourent pour saisir un texte. :-)

CarpalX et KLA l’utilisent toujours, et Claude Marsan l’utilisait déjà en 1991 pour vanter les mérites de sa disposition de clavier :

Pour 100 000 frappes […], la distance projetée sur un plan horizontal parcourue par les doigts est de 1 400 mètres, alors qu’en AZERTY, elle est de 3 216 mètres.

— La fin de l’AZERTY ?!, p. 299

Les analyseurs modernes n’utilisent plus cette métrique, car elle n’est pertinente que si l’on suppose que tous les déplacements de doigt se valent — ce qui est totalement faux, comme expliqué dans le paragraphe sur la heatmap.

Corollaire : cette métrique est une très mauvaise cible d’optimisation. À vouloir réduire la distance parcourue sans distinction de doigts, l’optimum n’est atteint que quand les auriculaires font autant de distance que les index — ce qui va grossièrement à l’encontre des objectifs ergonomiques communément admis.

Cette métrique est amusante, mais à n’utiliser qu’à titre de curiosité !

Note globale ?

Certains analyseurs de layout proposent une note globale, qui est une moyenne pondérée de plusieurs critères plus objectifs. Si vous connaissez les critères utilisés et êtes d’accord avec leur pondération, cette note globale peut donner une évaluation générale appréciable lors des premières phases d’optimisation.

Mais il y a deux choses importantes à garder à l’esprit :

• une note globale ne rend pas compte des pires défauts de la disposition : ils sont soit noyés dans la moyenne, soit complètement ignorés ;
• quelle que soit sa qualité, une note globale ne sera jamais une bonne cible d’optimisation.

Lorsqu’une métrique devient un objectif, elle cesse d’être une bonne métrique.

— loi de Goodhart

Optimiser pour une note globale ?

Ça peut être contre-intuitif, mais optimiser pour une note globale est voué à l’échec : chercher à atteindre la meilleure valeur va nécessairement dégrader les métriques qui ne sont pas (ou pas suffisamment) prises en compte par la note globale.

Pour s’en convaincre, il y a deux exemples assez caricaturaux : CarpalX et Optimot.

L’approche CarpalX

S’il existait une note globale pertinente, n’importe quel développeur aurait pu déterminer une disposition de clavier optimale pour un corpus donné en appliquant un algorithme de recuit simulé.

C’est ce qu’a fait CarpalX, qui est le projet le plus ancien et le plus connu dans le domaine. Sa note globale est un score d’effort qui est basé sur un modèle assez complexe prenant en compte de multiples critères, notamment :

• l’alternance des mains ;
• le SFU ;
• les roulements ;
• la réduction de la charge des auriculaires ;
• la limitation des enchainements complexes.

CarpalX a ainsi abouti à la disposition QFMLWY, qui a le meilleur score d’effort possible. Et la disposition Qwerty-Flip a un score d’effort quasi identique à Dvorak, alors qu’elle est très proche de Qwerty — et donc bien plus simple à apprendre, tout en conservant les raccourcis clavier usuels.

Et pourtant, personne n’utilise ces dispositions. Deux hypothèses :

• soit c’est un simple manque de notoriété : elles sont très bonnes mais trop peu connues ;
• soit le score d’effort est une métrique imparfaite, et un très bon score d’effort peut masquer des défauts majeurs.

Et de fait : le score d’effort accorde bien trop peu d’importance au SFU. Il s’élève à 4,6 % pour QFMLWY, bien loin de Dvorak (2,7 %), Colemak (1,6 %) ou Ergo‑L (1,2 %). Quant à Qwerty-Flip, son SFU est très logiquement le même que celui de Qwerty, soit 5,7 %. Le résultat est constatable immédiatement, et ce n’est là que le principal défaut de ces dispositions.

The CarpalX layout seemed attractive due to its supposed scientific derivation. After getting up to 10 WPM, I think I preferred it to Dvorak. It seemed to have surprisingly high same finger usage — especially the right index. Digrams using A, F, I, and P felt uncomfortable, and common enough to really bug me. Seemed like a big oversight to an otherwise great layout.

— u/fullyassociative

La démarche de CarpalX est basée sur un modèle d’effort très précis, qui donne l’illusion qu’optimiser pour ce score d’effort aboutira de façon scientifique à la meilleure disposition possible ; et, intuitivement, on a envie d’y croire ! On voit ici que bien que cet utilisateur ait rapidement perçu les principaux défauts de cette disposition, il cherche à minimiser son ressenti à cause de la confiance qu’inspire cette métrique.

Mais, en pratique, toutes les dispositions issues de ce type d’optimisation ont des défauts rédhibitoires qui sont noyés dans la moyenne du score d’effort. Ce score, aussi élaboré soit-il, ne parvient pas à rendre compte de la qualité d’une disposition.

À l’usage, on a constaté que CarpalX trouvait rapidement des dispositions correctes avec un SFU pas trop élevé et une bonne répartition de la charge des doigts, puis qu’à chaque itération il proposait des dispositions marginalement meilleures pour le score d’effort mais où le SFU se dégradait fortement. On atteint là les limites de l’optimisation mono-critère.

L’approche Optimot

S’il existait une note globale pertinente mais que vous n’aviez pas les compétences requises pour la mise en œuvre d’un algorithme d’optimisation tel que CarpalX, vous pourriez passer par un analyseur en ligne qui propose une évaluation similaire ; et, à force d’essais, vous obtiendriez une disposition très bien notée pour votre langue cible — probablement le français, si vous lisez cet article.

C’est l’approche retenue par Optimot, une variante non libre de Bépo. Étonnamment, l’analyseur retenu est KLAnext, qui est loin d’être le plus abouti. Ayant optimisé sa disposition pour KLAnext, l’auteur d’Optimot affirme ainsi que sa disposition est la meilleure en français, puisque c’est celle qui a la meilleure note sur KLAnext.

Faisons abstraction du raisonnement circulaire et intéressons-nous à l’anglais : dans cette langue, Optimot a une note KLAnext quasi équivalente à celle de Colemak et MTGAP, qui sont deux des meilleures dispositions anglophones modernes. Comment est-ce possible, alors qu’Optimot dédie beaucoup de bonnes touches aux lettres accentuées du français ? Et alors que son auteur confirme que l’anglais n’est qu’un objectif secondaire de cette disposition ?

Je peux modifier légèrement Optimot pour optimiser un peu plus pour l’anglais (mais au détriment du français). Mais ce n’est pas mon choix parce que nous sommes en France et que je m’adresse à des personnes qui écrivent d’abord en français.

— Pyjam, auteur d’Optimot

Là encore, deux hypothèses sont envisageables :

• soit les meilleurs auteurs de dispositions anglophones qui ont travaillé le sujet au cours des vingt dernières années sont totalement incompétents ;
• soit la note globale de KLAnext comporte des failles trop importantes pour rendre compte de la qualité d’une disposition.

Fatalement, la deuxième hypothèse est de loin la plus probable. Et de fait, la note globale de KLAnext comporte des failles évidentes.

• Elle pénalise les roulements, qui sont pourtant les meilleurs enchainements possibles sur un clavier informatique. Optimiser pour KLAnext suppose donc de casser les roulements et ainsi de dégrader la disposition.
• Elle ne pénalise ni les extensions de doigts, ni les ciseaux : le EN d’Ergo‑L et le WH de Bépo (DF et ]. en Qwerty) ont la même pénalité, alors qu’il s’agit respectivement du meilleur et du pire enchainement possible. Optimiser pour KLAnext fait privilégier les ciseaux aux roulements.
• Elle ne semble pas prendre en compte l’équilibre de la charge des doigts : Optimot a une charge de plus de 11 % sur l’auriculaire droit en français, ce qui est exceptionnellement élevé pour une disposition de clavier (ergonomique ou non), et souvent rédhibitoire. Un travers de la distance parcourue ?
• Elle est plus sensible à la géométrie du clavier qu’à la disposition des touches. Ainsi, pour l’anglais, Bépo sur Ergodox a une meilleure note que Sturdy sur ANSI — s’agissant là respectivement de la pire et de la meilleure disposition qui soient pour cette langue, cette note ne traduit pas du tout l’écart de confort ressenti.

Le cas de KLAnext est un peu caricatural, mais à mon sens le problème ne vient pas tant de l’analyseur que du mésusage de sa note globale : elle peut donner une première appréciation générale, mais elle n’est pas une bonne cible d’optimisation.

Tout ceci n’invalide pas les qualités d’Optimot : comme on le dit dans notre comparateur, cette disposition reste une belle amélioration de Bépo pour le même objectif, écrire en français sur un clavier standard. Mais elle n’est pas optimisée pour l’anglais, comme le reconnait son auteur à juste titre ; et, si l’optimisation basée sur KLAnext a permis de réduire significativement le SFU, elle n’a pas permis de corriger ni le nombre de ciseaux, ni le mauvais équilibre de la charge des doigts, ni le manque de compatibilité avec les claviers compacts, trois défauts hérités de Bépo mais ignorés par KLAnext.

Une autre note globale est-elle possible ?

Après avoir constaté que les notes globales de CarpalX et KLA/KLAnext étaient mauvaises, j’ai longtemps été persuadé qu’il devait forcément y avoir une bonne métrique globale ailleurs.

Mais, à l’usage, on s’est rendu compte que toute note globale présentera les mêmes défauts :

• c’est une notation très subjective, puisque la pondération des différents critères change complètement le résultat ;
• ce n’est pas une bonne cible d’optimisation, car cela pousse à négliger les défauts peu punis par la notation ;
• ce n’est pas un bon critère d’évaluation non plus, une disposition pouvant avoir un défaut rédhibitoire sans que cela affecte la note globale.

Durant la conception d’Ergo‑L, on a perdu beaucoup de temps à tenter des optimisations mono-critères avec un algorithme génétique ou de recuit simulé. Certains outils plus aboutis comme Keyboard Layout Optimizer, qui a été utilisé pour Neo2, nous semblaient prometteurs ; mais, à l’usage, ils ont été bien moins utiles que de simples boucles pour explorer des possibilités par force brute, que Nuclear Squid a codées vite fait.

Les chiffres sont aux analystes ce que les lampadaires sont aux ivrognes : ils fournissent bien plus un appui qu’un éclairage.

— Jean Dion

Il faut se méfier quand une note globale est mise en avant plutôt que des métriques objectives, car c’est souvent une façon (délibérée ou non) de passer sous silence les pires aspects d’une disposition de clavier. Et ça devient franchement trompeur quand la disposition a été optimisée pour cette note globale.

Optimiser façon Ergonaute !

Comme on vient de le voir, ce n’est pas tant l’analyseur que son utilisation qui est en cause : vouloir évaluer ou optimiser des dispositions à l’aune d’une note globale est voué à l’échec. Il faut procéder autrement.

L’état de l’art

Avant de se lancer dans l’élaboration d’une disposition de clavier, il est vivement recommandé de chercher un maximum d’informations sur le sujet. Les mille et une variantes de Bépo qui ont fleuri laissent penser que la plupart des adeptes francophones d’ergonomie clavier sont restés sur les principes Dvorak, qui, datant des années 1930, concernaient les machines à écrire.

Or, beaucoup de choses ont changé depuis une petite vingtaine d’années, avec notamment :

• des dispositions de clavier basées non plus sur l’alternance de mains, mais sur les roulements — Colemak a ouvert la voie, suivie de bien d’autres ;
• les claviers compacts et l’approche 1DFH, qui réduisent drastiquement les mouvements de doigts ;
• des analyseurs qui, utilisés avec soin, permettent de sortir de l’évaluation « au doigt mouillé ».

On essaye de regrouper et vulgariser un maximum d’informations à ce sujet sur ce site et sur le serveur Discord, en espérant que ça puisse aider les auteurs et autrices de dispositions. Côté anglophone, r/KeyboardLayouts et le Keyboard Layouts doc sont des mines d’or.

La méthode

Elle repose sur deux idées fortes :

Quelle que soit la disposition de clavier, son pire défaut se ressentira toujours plus que ses meilleures qualités.

— crédo ergonaute

Soyez pas cons : ayez des stats.

— Ergonomie clavier : l’ère post-Dvorak

C’est l’approche qu’on propose sur notre comparateur et qu’on a suivie pendant toute la mise au point d’Ergo‑L. On a itéré comme suit :

1. Identifier le pire achoppement de la disposition (SFB, ciseau, redirection…).
2. Améliorer notre analyseur pour qualifier et mesurer cet achoppement.
3. Trouver une modification du layout qui, sur la foi de l’analyseur, réduise cet achoppement.
4. Utiliser ce layout jusqu’à détecter un autre achoppement (généralement moins grave).
5. GOTO 1.

On n’a donc jamais eu aucun usage d’une note globale. Au contraire, on regarde toujours la pire note et les pires enchainements pour évaluer une disposition et proposer des améliorations.

Cela dit, il y a bien une métrique que l’on regarde plus que les autres, c’est le SFU : ça donne assez rapidement une idée de la marge d’optimisation qui reste. Pour autant, et même si on est très fièr·e·s du SFU d’Ergo‑L en français comme en anglais, ça n’est pas un objectif en soi : Nuclear Squid a même rejeté des expérimentations qui avaient des SFU incroyablement bas, mais qui causaient d’autres problèmes plus sournois à l’usage.

C’est notamment le cas d’une expérimentation qu’on a faite un peu par accident sur la fin du projet Ergo‑L, et qui est devenue Colemak French Touch. Le SFU était terrifiant (0,7 %) et le fait de coller à une disposition très connue était un avantage auquel on était sensible, à tel point qu’on a envisagé d’annuler la sortie (alors imminente) d’Ergo‑L 1.0 ! Mais deux problèmes sont apparus assez vite :

• la charge des doigts était trop déséquilibrée, surtout en anglais étrangement ;
• la redirection OUI était très inconfortable. Et on est retombés sur une conclusion qui nous était déjà apparue plus tôt dans le projet : soit on répartit ces trois lettres sur les deux mains, soit il faut que l’une des trois soit sous un index.

On constate que les enchainements inconfortables évoluent de deux façons possibles avec la pratique : soit ils deviennent acceptables, soit ils se révèlent insupportables. D’où l’intérêt de pratiquer la disposition qu’on utilise — et, idéalement, d’être plusieurs personnes à pratiquer. Les zones d’inconfort sont propres à chacun·e d’entre nous, et cela peut dépendre autant de la personne que du type de clavier.

En ce qui me concerne, mes premiers tests d’Ergo‑L remontent à la version 0.7, qui ne diffère que très légèrement d’Ergo‑L 1.0. Et, bien qu’Ergo‑L 0.7 ait des métriques excellentes, le bigramme if (LP en Azerty ou Qwerty) m’était très inconfortable. Ergo‑L avait beau être meilleur que Lafayette dans l’ensemble, le fait qu’il soit pire sur un point aussi désagréable me dissuadait totalement de changer de disposition. Le problème a été résolu par Moussx avec une permutation de trois touches : ça peut paraitre anecdotique, mais ça a complètement changé mon expérience de cette disposition de clavier.

Il faut évidemment avoir des stats solides, et savoir les faire évoluer tout au long de l’optimisation d’une disposition de clavier ; mais il nous semble tout aussi essentiel d’alterner entre des phases d’optimisation et des phases d’expérimentation pour mettre en lumière les enchainements inconfortables… et les résoudre.

Les outils

Les itérations de développement ont été facilitées par :

• x‑keyboard, pour tester nos layouts ;
• kalamine, pour générer et installer les pilotes ;
• notre analyseur maison.

On a développé notre propre analyseur pour plusieurs raisons :

• aucun analyseur existant ne prenait en compte les touches mortes, alors que toutes les dispositions francophones en font usage — et c’est même un élément fondamental d’Ergo‑L ;
• au fur et à mesure de l’avancement du projet, on a voulu mettre en lumière certains défauts de la disposition qui n’étaient pas toujours pris en compte par les autres analyseurs : part des extensions dans la charge des doigts, qualification des redirections, repérage des ciseaux…
• x‑keyboard, qui avait été développé bien plus tôt, avait déjà beaucoup des fonctionnalités requises pour développer un analyseur ;
• c’était simple et fun à faire. :-)

Bien évidemment, on a vérifié que, pour un même layout et un même corpus, notre analyseur donnait les mêmes résultats que les analyseurs existants. Et, bien sûr, tout est disponible sous licence libre pour que chacun·e puisse étudier, modifier, utiliser et rediffuser le tout comme bon lui semblera.

Outre les métriques, cet analyseur a pour but de lister tous les bigrammes et trigrammes qui peuvent causer de l’inconfort. Ce n’est pas tant un benchmark qu’un outil d’optimisation.

La communauté

Faire une disposition de clavier pour soi-même est relativement aisé ; en faire une qui convienne au plus grand nombre, c’est une autre histoire.

En particulier, on a tou·te·s des niveaux de tolérance différents à certains défauts de layout : pour moi les extensions d’auriculaire sont particulièrement pénibles, alors que d’autres préfèrent ça plutôt que d’utiliser AltGr ; certain·e·s s’accommodent bien des ciseaux (notamment les adeptes de claviers 3D), d’autres pas du tout ; et les mauvaises redirections sont le point le plus clivant : certain·e·s s’y font, mais beaucoup trouvent ça rédhibitoire à l’usage.

Pour prendre en compte toutes ces particularités, notre analyseur ne se contente pas de mesurer chaque type d’achoppement mais les détaille en listant tous les bigrammes et trigrammes pouvant poser problème. Ça nous a fait gagner beaucoup de temps en facilitant les échanges de la communauté des Ergonautes pendant le développement d’Ergo‑L.

Les principaux analyseurs

Notre analyseur n’est ni le premier, ni le dernier à être développé. Petit tour d’horizon des autres analyseurs parmi les plus connus et les plus utiles.

CarpalX

CarpalX est un analyseur et optimiseur en Perl, proposé par Martin Krzywinski sous licence non libre (CC-BY-NC-SA 4.0). Le code source est disponible sur son site, la dernière modification (version 0.12) remonte à 2015.

CarpalX a un intérêt historique mais, comme mentionné plus haut, son score d’effort ne permet pas de fournir une évaluation fiable, loin de là. Il a globalement été une perte de temps pour le développement d’Ergo‑L.

KLA (Keyboard Layout Analyzer)

KLA est un analyseur libre en PHP et JavaScript, proposé par Patrick Gillespie sous licence libre (MIT). Le code source est disponible sur GitHub, la dernière modification remonte à 2019.

KLAnext est un fork non libre de KLA par Ian Douglas. Ce fork est lui-même dérivé de KLAtest (source) par Xay Vong, alias Shena’Fu ou Den. Sans accès au code, difficile d’évaluer ce qu’apporte KLAnext à l’original — mais, comme évoqué plus haut, il ne nous semble pas pertinent. C’est en référence aux failles de KLAnext que la plaisanterie « Qwerty-Lafayette est le meilleur layout du monde ! » est devenue récurrente dans la communauté ergonaute. :-)

Plus intéressant, SteveP a développé un fork libre de KLA (source) et détaille précisément les corrections apportées :

• le calcul de distance parcourue est remplacé par une évaluation de pénalité de distance, qui est pondérée par doigt pour prendre en compte la loi de Fitts — ça n’est pas aussi poussé que ce que proposent Workman ou Colemak-DH, mais c’est déjà un progrès très significatif ;
• le SHU n’est plus du tout pris en compte dans le calcul de la note globale, si bien que les roulements ne sont plus considérés comme une pénalité. Enfin !

Chaque variante de KLA a ses propres paramètres de pondération pour la note globale, qui est par nature très subjective. On recommande d’ignorer cette note.

Le fork de SteveP propose des métriques plus saines que KLAnext. À notre connaissance, c’est la version de KLA la plus utilisée. C’est aussi la version qui a été la mieux maintenue : son développement ne s’est arrêté qu’en mai 2021.

Toutefois, sur les 5 critères indispensables à nos yeux, seul le SFU est analysé par KLA. Attention à ne pas perdre de vue les 4 autres !

Colemak-DH

Colemak-DH est un projet qui a enthousiasmé beaucoup d’anglophones, à juste titre : c’est une belle amélioration de Colemak, qui lui confère un beau rééquilibrage de la heatmap, proche de celle de Workman (qui fait office de référence dans ce domaine), tout en réduisant significativement les extensions latérales (LSB).

Et comme c’est un projet d’ampleur, ses contributeurs — dont un certain SteveP — ont développé un analyseur qui reflète les choix de cette disposition, notamment la recherche de bons roulements et d’une bonne répartition de la charge des doigts. Le code source (JS) de cet analyseur est disponible sous licence libre (CC0).

C’est un analyseur plus complet que KLA, qu’il semble avoir remplacé — au moins auprès des développeurs qui y ont contribué. Le dernier commit remonte à juin 2022.

Il remplace la mesure de distance parcourue par une évaluation globale de la heatmap basée sur un score d’effort associé à chaque touche, selon un modèle plus précis que celui de Workman (qui vise surtout à être un ordre de grandeur pour les humains). Le résultat est intéressant, bien plus pertinent qu’une mesure de distance parcourue, mais reste assez subjectif — et donc débattable en tant que benchmark.

Contrairement à KLAnext, il introduit la notion de roulement sous la forme de « bigramme de doigts voisins », une notion plus restrictive que la définition du roulement qu’on propose ici, et qui, étrangement, exclut l’index — probablement pour éviter de favoriser les LSB, un défaut rédhibitoire chez Colemak dont Colemak‑DH cherche a se débarrasser.

Attention : les ciseaux ne sont pas pris en compte par cette métrique, ce qui peut donner des résultats surprenants ! Aucun souci sur Colemak-DH, puisque c’est une variante de Colemak, qui fait déjà très attention aux ciseaux ; mais c’est susceptible d’être une source d’erreurs si on utilise cet analyseur sur d’autres dispositions. Par exemple, les bigrammes SH et YO d’Optimot (K> et XE en Qwerty) sont considérés comme les deux meilleurs roulements de cette disposition (en anglais), alors qu’il s’agit en fait de deux de ses pires ciseaux.

Oxeylyzer ❤️

Oxey est un auteur de dispositions de clavier très reconnu, notamment pour Sturdy qui est d’une efficacité redoutable en anglais : un SFU très bas (0,9 %), beaucoup de roulements, très peu de ciseaux. Du grand art !

Oxey propose aussi un analyseur très complet avec Oxeylyzer, dont le code source (Rust) est disponible sous licence libre (Apache 2.0). Cet « Oxeylyzer » est à nos yeux le meilleur analyseur du moment :

• des métriques précises, complètes et pertinentes : sa notion de « mauvaises » redirections, notamment, nous a été très utile ;
• facile à interpréter grâce aux codes de couleur (vert, c’est bien ; rouge, c’est mal) ;
• pas de note globale (tant mieux !), mais efficace pour vite repérer les points faibles d’une disposition ;
• très pratique pour tester des permutations de touches.

Contrairement à Colemak-DH, aucune métrique d’ensemble ne cherche à qualifier la heatmap : elle est mise en avant telle quelle, c’est simple et objectif.

Oxeylyzer est limité aux dispositions 1DFH (3×5 touches par main), ce qui nous semble très pertinent d’un point de vue ergonomique, mais ça serait un inconvénient pour des dispositions du type Bépo, qui font le choix d’étaler les lettres sur deux colonnes supplémentaires afin de moins recourir aux touches mortes.

C’est vraiment l’analyseur de référence pour nous. On le recommande vivement ! Et le projet est activement maintenu, le dernier commit datant de moins de 6 mois à l’heure où j’écris ces lignes.

Kalamine 🚀

Kalamine est avant tout le générateur de pilotes que l’on a développé pour Qwerty-Lafayette et Ergo‑L ; mais, au fil du temps, il s’est transformé en outil de mise au point tout-en-un pour les auteurs et autrices de dispositions de clavier. L’analyseur d’Ergo‑L vient ainsi d’être intégré à Kalamine, ce qui permet de visualiser directement l’impact de chaque modification de layout.

Le générateur est écrit en Python, l’analyseur en JavaScript, et l’ensemble du code source est proposé sous licence libre (MIT).

Il n’est pas encore au niveau d’Oxeylyzer mais il a pour nous des avantages importants, notamment :

• l’intégration de x‑keyboard pour visualiser la disposition et tester rapidement une modification sans avoir à l’installer ;
• et surtout, le support des touches mortes ! À notre connaissance, c’est le seul analyseur qui dispose de cette fonctionnalité.

On espère qu’en mettant notre analyseur maison à disposition dans Kalamine il pourra servir à d’autres projets qu’Ergo‑L et les dispositions de la famille Lafayette. Et il est toujours en développement actif, notamment pour les projets Erglace et Hypergol.

Conclusion

• Il n’y a pas de mauvais analyseur, juste des mauvaises façons de s’en servir.
• Il n’y a pas de bonne note globale, ni de bonne façon de s’en servir.
• Chaque métrique est importante, car on a toutes et tous nos préférences et nos ressentis :

Une dernière recommandation : l’ergonomie passe avant l’optimisation. Quand on dit qu’Ergo‑L est « ergonomique avant tout », ça n’est pas un simple slogan, c’est littéralement ce qu’on a fait : d’abord caler l’ergonomie (1DFH, raccourcis clavier…), puis optimiser les mouvements de doigts.

Un grand merci à Nuclear Squid, non seulement pour avoir initié et dirigé le projet Ergo‑L, mais plus prosaïquement pour sa contribution à la rédaction des chapitres sur les métriques et les analyseurs. Que le Grand Palmipède parsème son chemin de pétales de roses.

Merci aussi à Moussx, Meriem, aurelberra, Adrienm7, Ju__, Xiloynaha et Chouhartem pour la relecture, les suggestions et les corrections : on a eu plus de 400 points de discussion pour boucler cet article, sans compter les échanges sur Discord. Gros boulot ! La communauté des Ergonautes est fantastique. 🚀