二维码的设计原理和生成规格.docx

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1、二维码的生成细节和原理二维码又称QRCode，QR全称QuickResponse，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BarCode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。Version1是21x21的矩阵，Version2是25x25的矩阵，Version3是29的尺寸，每增加一个versio

2、n，就会增加4的尺寸，公式是：(V-1)*4+21（V是版本号）最高Version40，(40-1)*4+21=177，所以最高是177x177的正方形。下面我们看看一个二维码的样例： 定位图案·PositionDetectionPattern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SeparatorsforPostionDetectionPatterns。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。·TimingPatterns也是用于定位的。原因是二维码有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

3、扫歪了。·AlignmentPatterns只有Version2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·FormatInformation存在于所有的尺寸中，用于存放一些格式化数据的。·VersionInformation在>=Version7以上，需要预留两块3x6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DataCode数据码和ErrorCorrectionCode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：Numericmode 数字编码，从0到9。如果

4、需要编码的数字的个数不是3的倍数，那么，最后剩下的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Table3说明了这点）Alphanumericmode 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

5、模式和字符的个数需要根据不同的Version尺寸编成9,11或13个二进制（如下表中Table3）Bytemode,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。Kanjimode 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0X8140to0X9FFC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：ExtendedCha

6、nnelInterpretation(ECI)mode 主要用于特殊的字符集。并不是所有的扫描器都支持这种编码。StructuredAppendmode 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。FNC1mode 这种编码方式主要是给一些特殊的工业或行业用的。比如GS1条形码之类的。简单起见，后面三种不会在本文中讨论。下面两张表中，·Table2是各个编码格式的“编号”，这个东西要写在FormatInformation中。注：中文是1101·Table3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

7、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Version1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:012345672. 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:0000001100010101100110000114. 把数字的个数转成二进制(version1-H是10bits): 8个数字的二进制是00000010005. 把数

8、字编码的标志0001和第4步的编码加到前面: 00010000001000000000110001010110011000