二維碼的優(yōu)勢及應(yīng)用

劉國信

近年來，隨著二維碼的廣泛應(yīng)用，這個(gè)不起眼的黑白相間的“馬賽克”，正悄然改變著我們的生活方式。只要消費(fèi)者用手機(jī)攝像頭對著這個(gè)小方塊“掃”一下，就能夠讀取更多的數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用服務(wù)，二維碼的使用使得商品流通追溯更加便捷，對于商品防偽和食品安全來講都具有重要意義。那么，究竟什么是“二維碼”？相比條形碼有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？

解讀“二維碼”

近年來，各類商品、戶外廣告、各大網(wǎng)站、報(bào)紙雜志上的二維碼隨處可見。但當(dāng)你頻繁和它照面的時(shí)候，你有沒有過這樣的好奇：為什么用手機(jī)掃一下就會看到一個(gè)“花花世界”？二維碼的顏色為什么是黑白相間？這些不規(guī)則幾何圖形中究竟藏著怎樣的“秘密”？

根據(jù)國家物聯(lián)網(wǎng)二維碼公共服務(wù)平臺提供的解釋，二維碼是用某種特定幾何形體按一定規(guī)律在平面分布來記錄數(shù)據(jù)的信息技術(shù)?，F(xiàn)在最常見的二維碼是OR二維碼（OR是一種碼制），下面以它為例來解讀。

看一個(gè)二維碼，最先看到的是幾何圖形。這些圖形中，藏了不少重要的“部件”。首先，OR二維碼的三個(gè)“角”上有三個(gè)方塊，它叫位置探測圖形。有了這三個(gè)點(diǎn)，不管是從哪個(gè)方向讀取二維碼，信息都可以被識別。也許你會問，為什么不是四個(gè)角上都有方塊呢？的確可以設(shè)更多的點(diǎn)，但幾何知識告訴我們，3點(diǎn)就可以確定一個(gè)平面，節(jié)省出的一個(gè)角可以嵌入更多的信息。

另外，二維碼上還有一些圖形混雜在幾何圖形中，是肉眼看不出來的，比如定位圖形和分隔符。定位圖形就是圖中連接三個(gè)位置探測圖形之間的兩根“線”，它的作用是決定二維碼符號中模塊的坐標(biāo)，而分隔符的作用是將位置探測圖形與符號的其余部分分開。也就是說，通過掃描能讀取的數(shù)據(jù)信息在二維碼中的位置是由定位圖形和分隔符決定的。

還有兩個(gè)圖形肉眼也難以發(fā)現(xiàn)，位于左下角位置探測圖形上面的是“版本信息”，每個(gè)二維碼都有一個(gè)版本號，我們常說的V1.0、V2.0就是版本；包圍在3個(gè)位置探測圖形周邊的則是“格式信息”，這指的是這個(gè)二維碼采用的編碼格式。

為什么二維碼是黑白相間的？因?yàn)楹谏矶M(jìn)制的“1”，白色代表二進(jìn)制的“0”。之所以對二維碼進(jìn)行掃描能讀出那么多信息，就是因?yàn)檫@些信息被編入了二維碼之中。制作二維碼輸入的信息可以分成3類：文本信息，比如名片信息；字符信息，比如網(wǎng)址、電話號碼；以及圖片信息，甚至還可以包括簡短的視頻。

那么，這些數(shù)據(jù)信息是怎么被編入的呢？信息輸入后，首先要選擇一種信息編碼的碼制?，F(xiàn)在常見的二維碼都是以QR碼作為編碼的碼制。QR碼是矩陣式二維碼，它是在一個(gè)矩形空間內(nèi)，通過黑、白像素在矩陣中的不同分布，來進(jìn)行編碼的。由于電腦使用二進(jìn)制（0和1）來貯存和處理數(shù)據(jù)，而在二維碼中，用黑白矩形表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)——用肉眼能看到的黑色表示二進(jìn)制的“1”，白色表示二進(jìn)制的“0”，黑白的排列組合確定了矩陣式二維條碼的內(nèi)容，以便于計(jì)算機(jī)對二維碼符號進(jìn)行編碼和分析。和數(shù)據(jù)信息混合編入二維碼的還有糾錯(cuò)碼信息，這是因?yàn)閷ΧS碼進(jìn)行掃描時(shí)，不能保證掃的每一位信息都正確，這就需要依賴糾錯(cuò)碼信息了。

此外，二維碼中還藏著非常重要的校正圖形。當(dāng)二維碼遭到污染或者破壞時(shí)，校正圖形保證了沒有被破壞的信息仍然可以被識別。也就是說，掃描讀出的信息在二維碼中做了備份。即使二維碼的損毀面積高達(dá)50%，信息仍然可以讀取。即對著一個(gè)二維碼掃描時(shí)，不需要掃描整個(gè)圖形，只對著圖形的某一個(gè)部分，就可能成功獲取信息。

說到這里，掃描二維碼為什么能讀取信息就容易理解了。利用光電掃描器或者手機(jī)智能終端的掃描軟件進(jìn)行掃描，其實(shí)是一個(gè)解碼的過程，解碼恰恰是編碼的逆過程。具體說來，是位置探測圖形定位二維碼的區(qū)域，根據(jù)二維碼的編碼格式信息和糾錯(cuò)碼，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀。如果編碼時(shí)經(jīng)過加密處理，解碼時(shí)則需要加密時(shí)的密鑰信息。

二維碼正在被廣泛應(yīng)用

小小的“馬賽克”矩形圖，只要用手機(jī)攝像頭對著它“掃”一下，就能顯示出其蘊(yùn)含的大量信息……也許你還有個(gè)疑問，此前條形碼在生活里已經(jīng)有諸多應(yīng)用，比如超市貨架上的商品都有條形碼，二維碼相比條形碼有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？

據(jù)專家介紹，條形碼是一維的，而二維碼是采用縱橫向編碼，儲存的信息量就大很多。相比于一維條碼、RFID（射頻）等技術(shù)，二維碼在很小的面積內(nèi)能承載大量信息，印刷和識讀成本更低，安全保密性更強(qiáng)，識別效率也更高；另外，二維碼的空間利用率高，除了常見的OR碼，還可以用其他碼制進(jìn)行編碼；還有，前面說到的糾錯(cuò)能力和校正能力，以及加密功能等等，都是二維碼的優(yōu)勢。

其實(shí)，二維碼是在一維條碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出另一維度，使用矩形圖案來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，二維條碼的長度和寬度范圍內(nèi)都記載著數(shù)據(jù)，最多可以容納1850個(gè)大寫字母或2710個(gè)數(shù)字或1108個(gè)字節(jié)或500多個(gè)漢字，比普通條碼能夠儲存的內(nèi)容高出幾十倍；不僅如此，還可以對圖片、聲音、文字、指紋、網(wǎng)址等信息進(jìn)行編碼；相對于RFID射頻技術(shù)，二維碼無需芯片，易編碼，可以通過打印呈現(xiàn)在多重載體，識讀設(shè)備也比較簡單，因此，效率高而成本低。

許多用戶在掃二維碼時(shí)都有一個(gè)體驗(yàn)——不需要完全清晰對準(zhǔn)，甚至有時(shí)候只掃到二維碼的一部分就能讀到信息。如超市收銀員在掃商品條形碼時(shí)，盒子等平面上的條碼很容易掃到，但是例如饅頭、蔬菜這樣不平整的物品，條形碼有時(shí)候就沒法掃出來，只得手動輸入，而二維碼具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力，當(dāng)二維碼因穿孔、污損、被損壞或者彎折時(shí)，仍然可以識讀，甚至損毀面積達(dá)到50%也依舊可以恢復(fù)。

近年來，二維碼在生活上的運(yùn)用已覆蓋到方方面面，如移動支付、社交媒體、產(chǎn)品信息、手機(jī)客戶端軟件下載等。二維碼應(yīng)用在食品行業(yè)，使食品流通追溯更加便捷，對于商品防偽和安全等都有重要意義。舉個(gè)簡單的例子，食品的生產(chǎn)日期、保質(zhì)期等信息會由廠家在商品出廠時(shí)掃描進(jìn)二維碼，避免了人工篡改生產(chǎn)日期的情況出現(xiàn)。

當(dāng)手機(jī)攝像頭和二維碼識別軟件結(jié)合，每個(gè)手機(jī)用戶都擁有了一臺便攜式的讀碼機(jī)，可隨時(shí)識別二維碼獲取各種數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用服務(wù)。隨著3G的普及，二維碼為用戶提供了便捷的瀏覽網(wǎng)絡(luò)、下載應(yīng)用或網(wǎng)上支付等功能的入口。因此，二維碼作為一項(xiàng)更先進(jìn)、更有效率的編碼方式，正在逐步替代現(xiàn)有的一維條碼。endprint