二维码是如何设计出来的？

作者 | Dan Hollick

译者 | 弯月

QR 码（Quick Response Code，快速响应矩阵图码）是二维码的一种，于 1994 年由日本汽车零组件大厂电装公司的原昌宏所发明，用于在制造过程中跟踪零件。

在日常生活中，条形码的使用也很常见，但它们有一定的局限性：只能以特定的角度读取，并且存储的数据量非常有限。

而 QR 码解决了这些问题。

QR 码最大的特征为其左上、右上、左下三个大型的如同 " 回 " 字的正方图案，名叫 " 定位标志 "，用于帮助解码软件定位，如下图红色方块所示。

还有一个较小的正方图案，名叫 " 校正标志 "，用于帮助解码软件识别 QR 码的方向和角度，这样解码软件就可以从任何角度读取 QR 码，如下图粉红色方块所示。

每个 QR 码都有黑白相间的点线，称为 " 定时标志 "，用于确定 QR 码的宽度以及点数，如下图蓝色点线所示。

下图中虚线可以告诉读者整个 QR 可以有多大，其中版本 2 是最小的版本，版本 40 是最大的。

有关格式的信息存储在定位标志附近的两条点带中，如下图的黄色点所示。

格式信息存储了两次，因此即使 QR 码被部分遮挡也可以读取。

格式信息保存了三种关键信息：

掩码的类型

纠错等级

纠错格式

纠错等级代表了 QR 码中存储了多少冗余信息，纠错的目的是即使部分信息丢失也仍然可以读取。

L 等级（Low）

7% 的字码可被修正

M 等级（Medium）

15% 的字码可被修正

Q 等级（Quartile）

25% 的字码可被修正

H 等级（High）

30% 的字码可被修正

纠错等级越高，就意味着冗余等级越高，因此 QR 码遭到破坏时仍然能被读取的可能性就越高。如下 QR 码虽然右下角有一大片被覆盖，但仍然能被读取，你可以试试看。

QR 码在白色区域和黑色区域数量相同时读取的效果最好。如果数据区域出现连续的空白或者连续的黑色区，就需要用到掩码。

当利用掩码处理 QR 码时，数据区上对应掩模黑色模块的单元将会反转。

白色区域会变为黑色，而黑色区域会变为白色。

QR 码提供八种掩码模型，这些掩码会被逐个尝试，直到找到效果最好的掩码。掩码的信息会存储下来，供读取装置解除掩码使用。

最终，我们将得到实际数据。

不过，这个数据是从右下角开始的，按照如下图所示的方向返回。

由于 QR 码可以从任何角度读取，因此实际上从哪里开始读取都没关系。

QR 码中的第一块信息可以告诉我们数据编码的模式，而第二块信息是数据的长度。

在我们的例子中，每个字符包含 8 个比特（也就是一个字节），一共有 24 个字节。

上图中，绿色空间存储的是我们的数据，后面还有大量未使用的空间。

这些空间被用来存储纠错信息，如下图中紫色空间所示，目的是在 QR 码遭到损坏时依然能够读取，当然实际的工作方式非常复杂，我不打算在此详细讨论。

以上就是 QR 码的基本知识！

最后附上一张完整的说明图。