二维码的设计原理和生成规格
《二维码的设计原理和生成规格》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二维码的设计原理和生成规格（15页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、二维码的生成细节和原理二维码又称QR Code，QR全称Quick Response，是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息，也能表示更多的数据类型：比如：字符，数字，日文，中文等等。这两天学习了一下二维码图片生成的相关细节，觉得这个玩意就 是一个密码算法，在此写一这篇文章 ，揭露一下。供好学的人一同学习之。基础知识首先，我们先说一下二维码一共有40个尺寸。官方叫版本Version。Version 1是21 x 21的矩阵，Version 2是 25 x 25的矩阵，Version 3是29的尺寸，每增加一个version，就会增加4的尺寸
2、，公式是：(V-1)*4 + 21（V是版本号） 最高Version 40，(40-1)*4+21 = 177，所以最高是177 x 177 的正方形。下面我们看看一个二维码的样例：定位图案 Position Detection Pattern是定位图案，用于标记二维码的矩形大小。这三个定位图案有白边叫Separators for Postion Detection Patterns。之所以三个而不是四个意思就是三个就可以标识一个矩形了。 Timing Patterns也是用于定位的。缘由是二维码有40种尺寸，尺寸过大了后需要有根标准线，不然扫描的时候可能会扫歪了。 Alignment Pat
3、terns 只有Version 2以上（包括Version2）的二维码需要这个东东，同样是为了定位用的。功能性数据 Format Information 存在于全部的尺寸中，用于存放一些格式化数据的。 Version Information 在 = Version 7以上，需要预留两块3 x 6的区域存放一些版本信息。数据码和纠错码 除了上述的那些地方，剩下的地方存放 Data Code 数据码 和 Error Correction Code 纠错码。数据编码我们先来说说数据编码。QR码支持如下的编码：Numeric mode数字编码，从0到9。如果需要编码的数字的个数不是3的倍数，那么，最后
4、剩下的1或2位数会被转成4或7bits，则其它的每3位数字会被编成 10，12，14bits，编成多长还要看二维码的尺寸（下面有一个表Table 3说明白这点）Alphanumeric mode字符编码。包括 0-9，大写的A到Z（没有小写），以及符号$ % * + . / : 包括空格。这些字符会映射成一个字符索引表。如下所示：（其中的SP是空格，Char是字符，Value是其索引值） 编码的过程是把字符两两分组，然后转成下表的45进制，然后转成11bits的二进制，如果最后有一个落单的，那就转成6bits的二进制。而编码模式和 字符的个数需要依据不同的Version尺寸编成9, 11或13
5、个二进制（如下表中Table 3）Byte mode, 字节编码，可以是0-255的ISO-8859-1字符。有些二维码的扫描器可以自动检测是否是UTF-8的编码。Kanji mode这是日文编码，也是双字节编码。同样，也可以用于中文编码。日文和汉字的编码会减去一个 值。如：在0X8140 to 0X9FFC中的字符会减去8140，在0XE040到0XEBBF中的字符要减去0XC140，然后把前两位拿出来乘以0XC0，然后再加上后两位，最 后转成13bit的编码。如下图示例：Extended Channel Interpretation (ECI) mode主要用于特别的字符集。并不是全部的扫
6、描器都支持这种编码。Structured Append mode用于混合编码，也就是说，这个二维码中包含了多种编码格式。FNC1 mode这种编码方式主要是给一些特别的工业或行业用的。比如GS1条形码之类的。简洁起见，后面三种不会在本文 中商量。下面两张表中， Table 2 是各个编码格式的“编号”，这个东西要写在Format Information中。注：中文是1101 Table 3 表示了，不同版本（尺寸）的二维码，对于，数字，字符，字节和Kanji模式下，对于单个编码的2进制的位数。（在二维码的规格说明书中，有各种各样的编码规范表，后面还会提到）下面我们看几个示例，示例一：数字编码在
7、Version 1的尺寸下，纠错级别为H的情况下，编码： 012345671. 把上述数字分成三组: 012 345 672. 把他们转成二进制: 012 转成 0000001100； 345 转成 0101011001； 67 转成 1000011。3. 把这三个二进制串起来: 0000001100 0101011001 10000114. 把数字的个数转成二进制 (version 1-H是10 bits ):8个数字的二进制是 00000010005. 把数字编码的标志0001和第4步的编码加到前面: 00 0101011001 1000011示例二：字符编码在Version 1的尺寸下，
8、纠错级别为H的情况下，编码: AC-421. 从字符索引表中找到 AC-42 这五个字条的索引 (10,12,41,4,2)2. 两两分组: (10,12) (41,4) (2)3.把每一组转成11bits的二进制:(10,12) 10*45+12 等于 462 转成 (41,4) 41*45+4 等于 1849 转成 11100111001(2) 等于 2 转成 0000104. 把这些二进制连接起来： 11100111001 0000105. 把字符的个数转成二进制 (Version 1-H为9 bits ):5个字符，5转成 0000001016. 在头上加上编码标识 0010 和第5步
9、的个数编码: 01 11100111001 000010结束符和补齐符假如我们有个HELLO WORLD的字符串要编码，依据上面的示例二，我们可以得到下面的编码，编码字符数HELLO WORLD的编码0010000001011 10001011100 10110111100 001101我们还要加上结束符：编码字符数HELLO WORLD的编码结束0010000001011 10001011100 10110111100 0011010000按8bits重排如果全部的编码加起来不是8个倍数我们还要在后面加上足够的0，比如上面一共有78个bits，所以，我们还要加上2个0，然后按8个bits分好
10、组：00100000 01011011 00001011 01111000 11010001 01110010 11011100 01001101 01000011 01000000补齐码（Padding Bytes）最后，如果如果还没有达到我们最大的bits数的限制，我们还要加一些补齐码（Padding Bytes），Padding Bytes就是重复下面的两个bytes：11101100 00010001 （这两个二进制转成十进制是236和17，我也不知道为什么，只知道Spec上是这么写的）关于每一个Version的每一种纠错级别的最大Bits限 制，可以参看QR Code Spec的第2
11、8页到32页的Table-7一表。假设我们需要编码的是Version 1的Q纠错级，那么，其最大需要104个bits，而我们上面只有80个bits，所以，还需要24个bits，也就是需要3个Padding Bytes，我们就添加三个，于是得到下面的编码：00100 00001 11 01001101 0100011101100 00010纠错码上面我们说到了一些纠错级别，Error Correction Code Level，二维码中有四种级别的纠错，这就是为什么二维码有残缺还能扫出来，也就是为什么有人在二维码的中心位置加入图标。错误修正容量L水平7%的字码可被修正M水平15%的字码可被修正Q
