二维码的工作原理是什么

二维码生成原理(即工作原理):
二维码官方叫版本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 , 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 。
下面是一个二维码的样例:

二维码的工作原理是什么

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1、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 。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扫歪了 。
Alignment Patterns 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 。
2、功能性数据
Format Information 存在于所有的尺寸中 , 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 。
3、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说明了这点)
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 字符的个数需要根据不同的Version尺寸编成9, 11或13个二进制(如下表中Table 3)
二维码的工作原理是什么

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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:
二维码的工作原理是什么

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Extended Channel Interpretation (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 。
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 , 
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

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