QR二維碼設(shè)計(jì)的基本原則及要點(diǎn)分析

孔猛

目前二維碼的設(shè)計(jì)越來越具有個(gè)性化，同時(shí)也造成了部分二維碼難以被準(zhǔn)確、高效地識(shí)讀。本文從QR二維碼設(shè)計(jì)中的符號(hào)結(jié)構(gòu)、功能圖形、編碼區(qū)、顏色、放置位置及載體選擇等方面介紹了QR二維碼在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)遵循的基本原則及注意事項(xiàng)。

二維條碼（二維碼）是在一維條碼的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它突破了一維條碼只能在單一方向上承載信息，信息容量有限的缺點(diǎn)，代之以能夠在兩個(gè)方向上同時(shí)表達(dá)信息，大大提高了編碼信息容量。不僅如此，二維碼還具有密度高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、可表示多種多媒體信息及文字信息、可引入加密機(jī)制、譯碼可靠性高等諸多優(yōu)勢(shì)。

目前，我國市場(chǎng)上使用的二維碼有多種，主要有QR碼、DM碼、PDF417碼、漢信碼、龍貝碼、GM碼等，其中QR二維碼是目前使用最廣泛，設(shè)備支持度最高的一種二維碼。

二維碼不同于普通的圖片，它是一種可供電子設(shè)備識(shí)讀的特殊圖形，是信息數(shù)據(jù)的重要載體，它在設(shè)計(jì)中的尺寸、糾錯(cuò)、光學(xué)特性等諸多方面都有著嚴(yán)格的要求。正確的設(shè)計(jì)是二維碼能被識(shí)讀設(shè)備準(zhǔn)確、可靠、快速識(shí)讀的關(guān)鍵。在二維碼無處不在的今天，越來越多的設(shè)計(jì)師已不滿足于僅以黑白方塊造型的二維碼設(shè)計(jì)，開始講究美觀、個(gè)性和富有沖擊力。與此同時(shí)，社會(huì)上也出現(xiàn)了一些雖然很有個(gè)性化，但卻很難識(shí)讀或不能識(shí)讀的二維碼。下面筆者以QR二維碼為例，簡(jiǎn)要介紹設(shè)計(jì)二維碼時(shí)應(yīng)該遵循的基本原則和規(guī)律。

認(rèn)識(shí)QR二維碼

QR二維碼又叫快速響應(yīng)矩陣碼（quick response code，QR code），是1994年由日本Denso公司研制出的一種矩陣式二維條碼符號(hào)，具有信息容量大、可靠性高、識(shí)讀速度快、可全方位識(shí)讀、能有效地表示中國漢字、保密防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

QR二維碼的可編碼字符集包括：數(shù)字型數(shù)據(jù)（0～9）；字母數(shù)字型數(shù)據(jù)（數(shù)字0～9，大寫字母A～Z，9個(gè)其他字符：space、$、%、*、+、-、·、/、：）；8位字節(jié)型數(shù)據(jù)及中國漢字字符（GB2312對(duì)應(yīng)的漢字和非漢字字符）?？删幋a字符容量：數(shù)字最多7089個(gè)字符，字母 最多4296個(gè)字符，8位字節(jié)數(shù)據(jù)最多2953個(gè)字符，中國漢字最多1817個(gè)字符。

QR二維碼的符號(hào)結(jié)構(gòu)見圖1，它是由正方形的模塊組成的矩陣圖，包含功能圖形和編碼區(qū)格式兩個(gè)部分。功能圖形用于符號(hào)標(biāo)識(shí)、確定符號(hào)位置、尺寸及還原旋轉(zhuǎn)變形等，包含位置探測(cè)圖形、位置探測(cè)圖形分隔符、定位圖形和校正圖形。編碼區(qū)域是數(shù)據(jù)編碼后的存儲(chǔ)區(qū)域，包含格式信息、版本信息、數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)碼字等。

QR二維碼的設(shè)計(jì)和制作

1. 功能圖形的設(shè)計(jì)

功能圖形是二維碼符號(hào)中關(guān)系到二維碼能否正確識(shí)別的重要因素，它的設(shè)計(jì)必須符合二維碼的顏色、模塊比例及完整性等要求，不能以美觀或個(gè)性化的角度隨意改變。

①尋像圖形

尋像圖形包括3個(gè)相同的位置探測(cè)圖形（見圖2），分別位于符號(hào)的3個(gè)角上，它們可以幫助二維碼識(shí)讀設(shè)備迅速地識(shí)別出視場(chǎng)中QR二維碼符號(hào)，并明確符號(hào)的位置和方向。每個(gè)位置探測(cè)圖形可以看作是由3個(gè)重疊的同心正方形組成，它們的寬度比為7∶5∶3，且模塊顏色順序?yàn)樯顪\深。要保證QR二維碼能夠被識(shí)讀，這里要注意的是A.3個(gè)回字形的位置探測(cè)圖形必須是完整的，不能殘缺也不能被遮蓋。B.模塊之間的比例要遵循1∶1∶3∶1∶1的模塊比。C.模塊的顏色必須是深淺深的排列。

②位置探測(cè)圖形分隔符

在每個(gè)位置探測(cè)圖形和和編碼區(qū)域之間有寬度為1個(gè)模塊的分隔符，它的功能是區(qū)分位置探測(cè)圖形和編碼數(shù)據(jù)區(qū)，它要設(shè)計(jì)成淺色，如果把分隔符設(shè)計(jì)成深色則很容易造成二維碼識(shí)讀失敗。

③定位圖形和校正圖形

定位圖形（見圖3）有水平和垂直的兩個(gè)，分別位于3個(gè)位置探測(cè)圖形之間，符號(hào)的第6行和第6列，由深色和淺色模塊交替組成。其作用是輔助定位并確定QR二維碼的版本和密度。

校正圖形（見圖4），與位置探測(cè)圖形類似，其模塊比為1∶3∶5，其作用是對(duì)每一個(gè)正方形模塊的圖像失真進(jìn)行校正。

由于QR二維碼具有強(qiáng)大的糾錯(cuò)能力，定位圖形和校正圖形可以部分遮擋，仍可以被識(shí)讀。

2.編碼區(qū)的設(shè)計(jì)

①格式信息

格式信息用來指出使用的糾錯(cuò)級(jí)別及掩膜編號(hào)，它的正確譯碼對(duì)整個(gè)二維碼符號(hào)的的識(shí)讀至關(guān)重要，所以在符號(hào)中出現(xiàn)兩次以提供冗余。

②版本信息

版本信息用來標(biāo)識(shí)二維碼的版本號(hào)。QR二維碼共有40種版本，分別為版本1至版本40。版本1的規(guī)格為21×21模塊，版本2的規(guī)格為25×25模塊，每增加一個(gè)版本，每個(gè)邊增加4個(gè)模塊，直到版本40，規(guī)格為177×177模塊。每個(gè)版本所能容納的字符數(shù)和數(shù)據(jù)容量不同，詳見GB/T18284-2000《快速響應(yīng)矩陣碼》表7。在設(shè)計(jì)時(shí)，如果用戶沒有指定所采用的符號(hào)版本，則選擇與數(shù)據(jù)相適應(yīng)的最小的版本。版本信息對(duì)二維碼的識(shí)讀也是極為重要的，因此版本信息在符號(hào)中也出現(xiàn)兩次以提供冗余。

③糾錯(cuò)等級(jí)的選擇

糾錯(cuò)能力強(qiáng)是QR二維碼的重要特性，這也是QR二維碼在有一定殘缺時(shí)仍能被識(shí)讀的原因。QR二維碼按照糾錯(cuò)能力從小到大分為4個(gè)等級(jí)，分別為L級(jí)、M級(jí)、Q級(jí)和H級(jí)。在編碼時(shí)應(yīng)根據(jù)QR二維碼的使用環(huán)境及用戶要求選擇適當(dāng)?shù)募m錯(cuò)等級(jí)。不同糾錯(cuò)等級(jí)對(duì)應(yīng)的糾錯(cuò)能力見表1。

糾錯(cuò)等級(jí)的選擇與下列因素有關(guān)：

A.預(yù)計(jì)的符號(hào)質(zhì)量水平。預(yù)計(jì)的符號(hào)質(zhì)量等級(jí)越低，應(yīng)用的糾錯(cuò)等級(jí)就應(yīng)越高。

B.首讀率的重要性。

C.在初次掃描識(shí)讀失敗后，再次成功掃描的機(jī)會(huì)。

D.印刷符號(hào)的空間限制了使用較高的糾錯(cuò)等級(jí)。

利用QR二維碼糾錯(cuò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在編碼區(qū)域可以嵌入一些logo或者圖片，但必須保證圖片覆蓋面積在編碼區(qū)域的30%以內(nèi)且需要避開二維碼的功能圖形、格式信息和版本信息區(qū)域。

3.保留足夠的空白區(qū)

空白區(qū)為環(huán)繞在符號(hào)四周的淺色區(qū)域，用以快速地區(qū)分周圍環(huán)境和二維碼，其反射率應(yīng)該與淺色模塊相同，寬度至少為4個(gè)模塊寬。

即在QR碼四周4個(gè)模塊寬度內(nèi)必須是和淺色一致的顏色并且不能有文字、圖案和邊框等。

4.QR二維碼符號(hào)尺寸的確定

QR二維碼符號(hào)為正四邊形結(jié)構(gòu)，尺寸為二維碼尺寸和空白區(qū)尺寸的和。例如：版本2（25×25模塊），模塊尺寸為0.46mm，符號(hào)尺寸大小為：0.46×25+0.46×8=15.18mm（二維碼的尺寸+空白區(qū)尺寸=符號(hào)區(qū)域的尺寸）。

5.顏色的設(shè)計(jì)

QR二維碼屬于矩陣式二維碼，其深色模塊代表二進(jìn)制“1”，淺色模塊代表二進(jìn)制“0”，識(shí)讀設(shè)備采用攝像式識(shí)讀方法進(jìn)行識(shí)讀，因此必須使深色模塊和淺色模塊的符號(hào)反差足夠大，才能保證二維碼的準(zhǔn)確識(shí)讀。

6.選擇合理的印刷和放置位置

設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)二維碼印刷和放置位置時(shí)應(yīng)遵循：“符號(hào)不易變形，便于識(shí)讀“的基本原則。一般設(shè)計(jì)者比較注意平面設(shè)計(jì)圖中二維碼的完整性，容易忽視制成包裝后或?qū)嶋H商品應(yīng)用中對(duì)二維碼的損害。例如塑料瓶薄膜易產(chǎn)生的皺褶、波紋、隆起、轉(zhuǎn)角處或表面曲率過大都容易使二維碼符號(hào)變形，應(yīng)引起足夠重視。

7.二維碼載體的選擇

載體是記錄二維碼信息的介質(zhì)，常見的有印刷品、電子屏幕和實(shí)物載體等。印刷品和實(shí)物載體要避免選擇反光的材質(zhì)，同時(shí)要注意印刷油墨的密度和滲洇。電子屏幕要注意屏幕的像素并合理安排二維碼的顯示尺寸。

總之，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)二維碼時(shí)應(yīng)在保證二維碼準(zhǔn)確、高效識(shí)讀的基礎(chǔ)上綜合考慮二維碼的印制位置、載體、掃描環(huán)境和受眾群體的接受度等因素后，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)優(yōu)秀的二維碼。

作者單位：徐州市標(biāo)準(zhǔn)化研究所