QR-код ( — «код быстрого отклика»; сокр. QR code) — тип матричных штриховых кодов (или двумерных штриховых кодов), изначально разработанных для автомобильной промышленности Японии. Его создателем считается японский инженер Масахиро Хара. Сам термин является зарегистрированным товарным знаком японской компании . Штрихкод — считываемая машиной оптическая метка, содержащая информацию об объекте, к которому она привязана. QR-код использует четыре стандартизированных режима кодирования (числовой, буквенно-цифровой, двоичный и кандзи) для эффективного хранения данных; могут также использоваться расширения.
Система QR-кодов стала популярной за пределами автомобильной промышленности благодаря возможности быстрого считывания и большей ёмкости по сравнению со штрихкодами стандарта UPC. Расширения включают отслеживание продукции, идентификацию предметов, отслеживание времени, управление документами и общий маркетинг.
QR-код состоит из чёрных квадратов, расположенных в квадратной сетке на белом фоне, которые могут считываться с помощью устройств обработки изображений, таких как камера, и обрабатываться с использованием до тех пор, пока изображение не будет надлежащим образом распознано. Затем необходимые данные извлекаются из шаблонов, которые присутствуют в горизонтальных и вертикальных компонентах изображения.
Описание В те дни, когда не было QR-кода, компонентное сканирование проводилось на заводе-изготовителе Denso разными штрихкодами. Однако из-за того, что их было около 10, эффективность работы была крайне низкой, и работники жаловались, что они быстро устают, а также просили, чтобы был создан код, который может содержать больше информации, чем обычный штрихкод. Чтобы ответить на этот запрос работников, Denso-Wave была поставлена цель создать код, который может включать больше информации, чтобы позволить высокоскоростное компонентное сканирование. Для этого Масахиро Хара, который работал в отделе разработки, начал разработку нового кода с 1992 года. Вдохновением для создания QR-кода послужила игра го, в которую Масахиро Хара играл во время обеденного перерыва. Он решил, что цель разработки состоит не только в увеличении объема кодовой информации, но и в «точном и быстром чтении», а также в том, чтобы сделать код читаемым и устойчивым к масляным пятнам, грязи и повреждениям, предполагая, что он будет использоваться на соответствующих производствах. QR-код был представлен японской компанией Denso-Wave, в 1994 году после двухлетнего периода разработкиNHKビジネス特集 「ＱＲコード」生みの親に聞いてみた 、2019年5月20日. Он был разработан с учетом производственной системы компании «Toyota» канбан (точно в срок) для использования на заводах по производству автозапчастей и в распределительных центрах. Однако, поскольку он обладает высокой способностью обнаружения и исправления ошибок и сделан с открытым исходным кодом, он вышел из узкой сферы производственных цепочек поставок компании «Toyota» и начал использоваться в других сферах, что привело к тому, что теперь он широко используется не только в Японии, но и во всем мире. Огромная популярность штрихкодов в Японии привела к тому, что объём информации, закодированной в них, вскоре перестал устраивать промышленность. Японцы начали экспериментировать с новыми современными способами кодирования небольших объёмов информации в графической картинке. QR-код стал одним из наиболее часто используемых типов двумерного кода в мире. Спецификация QR-кода не описывает формат данных.
В отличие от старого штрих-кода, который сканируют тонким лучом, QR-код определяется датчиком или камерой как двумерное изображение. Три квадрата в углах изображения и меньшие синхронизирующие квадратики по всему коду позволяют нормализовать размер изображения и его ориентацию, а также угол, под которым датчик расположен к поверхности изображения. Точки переводятся в двоичные числа с проверкой по контрольной сумме.
Основное достоинство QR-кода — это лёгкое распознавание сканирующим оборудованием, что даёт возможность использования в торговле, производстве, логистике.
Хотя обозначение «QR code» является зарегистрированным товарным знаком «DENSO Corporation», использование кодов не облагается никакими лицензионными отчислениями, а сами они описаны и опубликованы в качестве стандартов ISO.
Наиболее популярные программы просмотра QR-кодов поддерживают такие форматы данных: URL, закладка в браузер, Email (с темой письма), SMS на номер (c темой), MeCard, vCard, географические координаты, подключение к сети Wi-Fi.
Также некоторые программы могут распознавать файлы GIF, JPG, PNG или MID меньше 4 КБ и закодированный текст, но эти форматы не получили популярности.
Применение QR-коды больше всего распространены в Японии. Уже в начале 2000 года QR-коды получили столь широкое распространение в стране, что их можно было встретить на большом количестве плакатов, упаковок и товаров, там подобные коды наносятся практически на все товары, продающиеся в магазинах, их размещают в рекламных буклетах и справочниках. С помощью QR-кода даже организовывают различные конкурсы и ролевые игры. Ведущие японские операторы мобильной связи совместно выпускают под своим брендом мобильные телефоны со встроенной поддержкой распознавания QR-кода.
В настоящее время QR-код также широко распространён в странах Азии, постепенно развивается в Европе и Северной Америке. Наибольшее признание он получил среди пользователей мобильной связи — установив программу-распознаватель, абонент может моментально заносить в свой телефон текстовую информацию, подключаться к сети Wi-Fi, отправлять письма по электронной почте, добавлять контакты в адресную книгу, переходить по web-ссылкам, отправлять SMS-сообщения и т. д.
Как показало исследование, проведённое компанией в 2011 году, 20 млн жителей США использовали мобильные телефоны для сканирования QR-кодовЛеонид Бугаев. 2012, стр. 167.
В Японии, Австрии и России QR-коды также используются на кладбищах и содержат информацию об усопшем.
В китайском городе Хэфэй пожилым людям были розданы значки с QR-кодами, благодаря которым прохожие могут помочь потерявшимся старикам вернуться домой.
QR-коды активно используются музеями, а также и в туризме, как вдоль туристических маршрутов, так и у различных объектов. Таблички, изготовленные из металла, более долговечны и устойчивы к вандализму.
Использование QR-кодов для подтверждения вакцинации
Одновременно с началом массовой вакцинации против COVID-19 весной 2021 года почти во всех странах мира началась выдача документов о вакцинации — цифровых или бумажных сертификатов, на которые повсеместно помещали QR-коды. К 9 ноября 2021 года QR-коды для подтверждения вакцинации или перенесённого заболевания (COVID-19) были введены в 77 субъектах Российской Федерации (в некоторых из них начало действия QR-кодов было отсрочено, чтобы дать населению возможность привиться).
Общая техническая информация Самый маленький QR-код (версия 1) имеет размер 21×21 пиксель, самый большой (версия 40) — 177×177 пикселей. Связь номера версии с количеством модулей простая — QR-код последующей версии больше предыдущего строго на 4 модуля по горизонтали и по вертикали.
Существует четыре основные кодировки QR-кодов: Цифровая: 10 битов на три цифры, до 7089 цифр. Алфавитно-цифровая: поддерживаются 10 цифр, буквы от A до Z и несколько спецсимволов. 11 битов на два символа, до 4296 символов Байтовая: данные в любой подходящей кодировке (по умолчанию ISO 8859-1), до 2953 байт. Кандзи: 13 битов на иероглиф, до 1817 иероглифов. Также существуют «псевдокодировки»: задание способа кодировки в данных, разбиение длинного сообщения на несколько кодов и т. д.
Для исправления ошибок применяется код Рида — Соломона с 8-битным кодовым словом. Есть четыре уровня избыточности: 7, 15, 25 и 30 %. Благодаря исправлению ошибок удаётся нанести на QR-код рисунок и всё равно оставить его читаемым.
Чтобы в коде не было элементов, способных запутать сканер, область данных складывается по модулю 2 со специальной маской. Корректно работающий кодер должен перепробовать все варианты масок, посчитать штрафные очки для каждой по особым правилам и выбрать самую удачную.
Micro QR
Отдельно существует микро QR-код ёмкостью до 35 цифр.
Эффективность хранения данных по сравнению с традиционным QR кодом значительно улучшена благодаря использованию всего одной метки позиционирования, по сравнению с тремя метками в обычном QR коде. Из-за этого освобождается определённое пространство, которое может быть использовано под данные. Кроме того, QR код требует свободного поля вокруг кода шириной минимум в 4 модуля (минимальной единицы построения QR-кода), в то время как Micro QR код требует поля в два модуля шириной. Из-за большей эффективности хранения данных размер Micro QR кода увеличивается не столь значительно с увеличением объёма закодированных данных по сравнению с традиционным QR-кодом.
По аналогии с уровнями коррекции ошибок в QR-кодах Micro QR код бывает четырёх версий, М1-М4.
+Версия кодаКоличество модулейУровень коррекции ошибокЦифрыЦифры и буквыДвоичные данныеM111 -5 - - -M213L (7 %)106 - -M (15 %)85 - -M315L (7 %)231496M (15 %)181174M417L (7 %)3521159M (15 %)3018138Q (25 %)211395
Кодирование данных Закодировать информацию в QR-код можно несколькими способами, а выбор конкретного способа зависит от того, какие символы используются. Если используются только цифры от 0 до 9, то можно применить цифровое кодирование, если кроме цифр необходимо закодировать буквы латинского алфавита, пробел и символы $%*+-./:, используется алфавитно-цифровое кодирование. Ещё существует кодирование кандзи, которое применяется для кодирования китайских и японских иероглифов, и побайтовое кодирование. Перед каждым способом кодирования создаётся пустая последовательность бит, которая затем заполняется.
Цифровое кодирование Этот тип кодирования требует 10 бит на 3 символа. Вся последовательность символов разбивается на группы по 3 цифры, и каждая группа (трёхзначное число) переводится в 10-битное двоичное число и добавляется к последовательности бит. Если общее количество символов не кратно 3, то если в конце остаётся 2 символа, полученное двузначное число кодируется 7 битами, а если 1 символ, то 4 битами.
Например, есть строка «12345678», которую надо закодировать. Последовательность разбивается на числа: 123, 456 и 78, затем каждое число переводится в двоичный вид: 0001111011, 0111001000 и 1001110, и объединяется это в один битовый поток: 000111101101110010001001110.
Буквенно-цифровое кодирование В отличие от цифрового кодирования, для кодирования 2 символов требуется 11 бит информации. Последовательность символов разбивается на группы по 2, в группе каждый символ кодируется согласно таблице «Значения символов в буквенно-цифровом кодировании». Значение первого символа умножается на 45, затем к этому произведению прибавляется значение второго символа. Полученное число переводится в 11-битное двоичное число и добавляется к последовательности бит. Если в последней группе остаётся один символ, то его значение кодируется 6-битным числом. Рассмотрим на примере: «PROOF». Разбиваем последовательность символов на группы: PR, OO, F. Находим соответствующие значения символам к каждой группе (смотрим в таблицу): PR — (25,27), OO — (24,24), F — (15). Находим значения для каждой группы: 25 × 45 + 27 = 1152, 24 × 45 + 24 = 1104, 15 = 15. Переводим каждое значение в двоичный вид: 1152 = 10010000000, 1104 = 10001010000, 15 = 001111. Объединяем в одну последовательность: 1001000000010001010000001111.
Байтовое кодирование Таким способом кодирования можно закодировать любые символы. Входной поток символов кодируется в любой кодировке (рекомендовано в UTF-8), затем переводится в двоичный вид, после чего объединяется в один битовый поток.
Например, слово «Мир» кодируем в Unicode (HEX) в UTF-8: