Привет Хабр!
В 2020 году многие россияне впервые столкнулись с QR-кодами — сначала они были нужны для регистрации выхода из дома, затем для входа в бар или клуб. Технология проста в использовании, но интересна изнутри, а придумали её совсем не для контроля и изоляции. «Код быстрого реагирования» появился как альтернатива штрихкоду, он может передавать до 4296 букв и цифр и при желании принимает форму можжевеловой изгороди. Представляем исчерпывающий гид по QR-кодам.
Идея передавать информацию с помощью графических элементов, которые будут распознаваться автоматически, появилась еще в середине XX века. Филадельфийским торговцам продуктами очень не хватало удобной системы контроля и учета товаров, и они обратились в Дрексельский университет с просьбой разработать ее.
Cоздателя первого штрихового кода Нормана Вудланда вдохновила азбука Морзе: он объяснял, что просто расширил точки и тире, превратив их в широкие и узкие штрихи. Для их считывания предполагалось использовать технологию оптической звукозаписи. Из-за технических трудностей реализация замысла заняла двадцать лет: первый товар со штрихкодом (пачка жевательной резинки Wrigley) был продан в 1974.
Штрихкоды быстро нашли применение в промышленности: ими удобно было маркировать детали и комплектующие. Но не для всех компаний этого было достаточно. В японской Denso Wave, производящей запчасти для автомобилей, работники просили руководство разработать более эффективную систему, и в 1994 она появилась — в виде матричного (двумерного) кода. Его назвали Quick Response Code — код быстрого реагирования или QR-код.
Преимущества QR-кода:
Хотя компания Denso зарегистрировала термин «QR-код» как товарный знак, исходный код самой системы открыт, а за использование кодов не нужно платить лицензионные отчисления. Все это позволило QR-кодам захватить мир.
Для использования QR-кода не нужно ничего, кроме смартфона с камерой и приложения (оно обычно установлено по умолчанию), поэтому черно-белые квадратики заметно облегчают жизнь там, где нужно перевести действие из офлайна в онлайн: например, быстро привести человека, увидевшего интересную вещь в реальном магазине, на сайт. Или дать ссылку на скачивание подробной инструкции прямо на коробке с товаром. А может, показать свой интернет-проект человеку, в руках у которого оказалась ваша визитка. А еще QR-коды позволяют подтвердить оригинальность электронных билетов, право на скидку или кэшбек в магазине. Музеи шифруют в QR-коды информацию, организаторы викторин и квестов прячут в них подсказки. Всё чаще QR-коды используются для онлайн-оплаты — но пока это не совсем привычно для большинства покупателей.
Сейчас о QR-кодах знают даже те, кто никогда активно не использовал онлайн-сервисы: весной в Москве они нужны были для того, чтобы выйти из дома и не заработать штраф, а сейчас, согласно указу мэра Москвы, — для регистрации посетителей ночных клубов. Каждый должен отсканировать такой код (или отправить смс, но это дольше и не так удобно), оставив таким образом свой номер телефона. Если выяснится, что кто-то из посетителей являлся носителем коронавируса, все остальные посетители постфактум получат предупреждение о возможном контакте.
У всех QR-кодов есть кое-что общее: белая рамка, три одинаковых черных квадрата по углам (каждый в двойной рамке), еще один черный квадрат (поменьше, но тоже в рамке), полосочки из черно-белых модулей. Это техническая часть кода, которая позволяет камере точно определить его расположение и оценить размер модулей. Также код содержит информацию, необходимую для его правильного распознавания: о маске, уровне коррекции и версии. Все оставшиеся поля можно использовать для передачи информации.
Каждый QR-код может содержать:
Если у вас меньше информации — не беда, в коде просто останутся пустые модули. Вот, например, закодированная фраза из 178 знаков:
Если вы наведете на код камеру, то, скорее всего, ваш браузер откроет страницу поиска. В поисковой строке вы найдете наше послание.
Большинство популярных приложений для QR-кодов позволяет распознавать буквы, цифры и спецсимволы. Чисто технически с помощью QR-кодов можно передавать изображения и звуки, но такие форматы используются редко: и данные придется сильно сжимать, и приложения, способные их распознать, не получили большого распространения. Дать с помощью QR-кода ссылку на картинку или песню гораздо проще.
Все это не делается вручную: есть программы и сервисы для кодирования информации. Компания Denso Wave, где были созданы QR-коды, предлагает использовать QRdraw Ad и QR Maker Ad. Для тех, кто не хочет заниматься кодированием «с нуля» есть бесплатные и платные сервисы, в том числе с шаблонами, например: QR coder, QR Code generator, Генератор QR онлайн — да тысячи, тысячи их.
Для пользователя все просто: навел камеру смартфона, получил уведомление о том, что код распознан, нажал на него — а дальше по ситуации: читаешь текст, переходишь по ссылке, добавляешь новый контакт в адресную книгу, регистрируешься в системе.
Для приложения в большинстве случаев тоже больших сложностей нет: черные и белые поля легко распознаются, квадраты в углах подсказывают, что именно нужно читать и где расположена системная информация. Затем в основной части кода белые поля превращаются в нули, черные — в единицы. Получается поток данных, из которых потом восстанавливается исходная информация.
Не всегда QR-код удается правильно распознать. Denso Wave предупреждает, что QR-код может не читаться, если был уменьшен или увеличен, если белое поле по ��раям заполнено буквами или изображениями, если для создания кода использованы недостаточно контрастные цвета или код нанесен на рисунок-подложку, если код нанесен на полупрозрачную или прозрачную поверхность (например, клейкую ленту). Несмотря на то, что экспериментировать с внешним видом кода можно, самым надежным остается обыкновенный черно-белый вариант.
При всех своих достоинствах, QR-код — не единственный. Та же Denso Wave разработала Micro QR для передачи меньшего объема информации (вот тут сравнение), SQRC (код, часть информации которого доступна всем, а часть — только пользователям, у которых есть специальный ключ для расшифровки), IQR Code (может иметь разный размер и форму), Frame QR (внутрь можно вставлять изображения). Сравните их все.
Используются и коды, которые не имеют отношения к Denso Wave. Это, например, Aztec Code (его легко узнать по квадрату в центре) на авиа- и железнодорожных билетах, MaxiCode в грузоперевозках, DataMatrix в промышленности, прямоугольный PDF417 для документов.
Российская национальная система маркировки «Честный знак» использует DataMatrix. Индивидуальный код позволяет отслеживать перемещение всех товаров от поставщика к покупателю и исключает возможность появления подделок в торговых сетях. Кроме того, специальное мобильное приложение позволяет любому покупателю убедиться в подлинности товара.
QR-коды сейчас где только не встретишь: на городских достопримечательностях, футболках, в извещениях об уплате налогов. И даже на надгробиях — на случай, если кому-то захочется узнать больше об умершем человеке. Самой же технологии, несмотря на приличный по меркам IT возраст, на кладбище истории пока рано: она явно в самом расцвете сил.
Линейные штрихкоды, кстати, тоже еще вполне живы. Они используются там, где не нужно передавать большой объем информации или переводить пользователя в онлайн. В торговых сетях, библиотеках и на складах вполне достаточно кодирования 20-30 символов. Часто преимуществом линейного штрихкода становится компактность: его можно нанести и на пачку жевательной резинки, и на плату компьютера. Но дело еще и в том, что GS1, международная о��ганизация, которая занимается созданием и внедрением стандартов для бизнеса, выделяет именно линейные коды EAN для основной информации, а QR-коды — для дополнительной. Поэтому наличие зарегистрированного штрихокда EAN необходимо для работы со всеми крупными торговыми сетями.
В 2020 году многие россияне впервые столкнулись с QR-кодами — сначала они были нужны для регистрации выхода из дома, затем для входа в бар или клуб. Технология проста в использовании, но интересна изнутри, а придумали её совсем не для контроля и изоляции. «Код быстрого реагирования» появился как альтернатива штрихкоду, он может передавать до 4296 букв и цифр и при желании принимает форму можжевеловой изгороди. Представляем исчерпывающий гид по QR-кодам.
Как придумали?
Идея передавать информацию с помощью графических элементов, которые будут распознаваться автоматически, появилась еще в середине XX века. Филадельфийским торговцам продуктами очень не хватало удобной системы контроля и учета товаров, и они обратились в Дрексельский университет с просьбой разработать ее.
Cоздателя первого штрихового кода Нормана Вудланда вдохновила азбука Морзе: он объяснял, что просто расширил точки и тире, превратив их в широкие и узкие штрихи. Для их считывания предполагалось использовать технологию оптической звукозаписи. Из-за технических трудностей реализация замысла заняла двадцать лет: первый товар со штрихкодом (пачка жевательной резинки Wrigley) был продан в 1974.
Штрихкоды быстро нашли применение в промышленности: ими удобно было маркировать детали и комплектующие. Но не для всех компаний этого было достаточно. В японской Denso Wave, производящей запчасти для автомобилей, работники просили руководство разработать более эффективную систему, и в 1994 она появилась — в виде матричного (двумерного) кода. Его назвали Quick Response Code — код быстрого реагирования или QR-код.
Преимущества QR-кода:
- Позволяет кодировать больше информации, чем линейные штрихкоды;
- Легко распознается сканирующим оборудованием;
- Может быть прочитан, даже если поврежден.
Хотя компания Denso зарегистрировала термин «QR-код» как товарный знак, исходный код самой системы открыт, а за использование кодов не нужно платить лицензионные отчисления. Все это позволило QR-кодам захватить мир.
Где используется?
Для использования QR-кода не нужно ничего, кроме смартфона с камерой и приложения (оно обычно установлено по умолчанию), поэтому черно-белые квадратики заметно облегчают жизнь там, где нужно перевести действие из офлайна в онлайн: например, быстро привести человека, увидевшего интересную вещь в реальном магазине, на сайт. Или дать ссылку на скачивание подробной инструкции прямо на коробке с товаром. А может, показать свой интернет-проект человеку, в руках у которого оказалась ваша визитка. А еще QR-коды позволяют подтвердить оригинальность электронных билетов, право на скидку или кэшбек в магазине. Музеи шифруют в QR-коды информацию, организаторы викторин и квестов прячут в них подсказки. Всё чаще QR-коды используются для онлайн-оплаты — но пока это не совсем привычно для большинства покупателей.
Сейчас о QR-кодах знают даже те, кто никогда активно не использовал онлайн-сервисы: весной в Москве они нужны были для того, чтобы выйти из дома и не заработать штраф, а сейчас, согласно указу мэра Москвы, — для регистрации посетителей ночных клубов. Каждый должен отсканировать такой код (или отправить смс, но это дольше и не так удобно), оставив таким образом свой номер телефона. Если выяснится, что кто-то из посетителей являлся носителем коронавируса, все остальные посетители постфактум получат предупреждение о возможном контакте.
Почему так выглядит и как шифрует?
У всех QR-кодов есть кое-что общее: белая рамка, три одинаковых черных квадрата по углам (каждый в двойной рамке), еще один черный квадрат (поменьше, но тоже в рамке), полосочки из черно-белых модулей. Это техническая часть кода, которая позволяет камере точно определить его расположение и оценить размер модулей. Также код содержит информацию, необходимую для его правильного распознавания: о маске, уровне коррекции и версии. Все оставшиеся поля можно использовать для передачи информации.
Каждый QR-код может содержать:
- 7089 цифр;
- 4296 букв и цифр латиницей;
- 1817 иероглифов;
- 2953 байт двоичного кода (то есть около 2953 букв ки��иллицей в кодировке windows-1251 или 1450 в utf-8).
Если у вас меньше информации — не беда, в коде просто останутся пустые модули. Вот, например, закодированная фраза из 178 знаков:
Если вы наведете на код камеру, то, скорее всего, ваш браузер откроет страницу поиска. В поисковой строке вы найдете наше послание.
Большинство популярных приложений для QR-кодов позволяет распознавать буквы, цифры и спецсимволы. Чисто технически с помощью QR-кодов можно передавать изображения и звуки, но такие форматы используются редко: и данные придется сильно сжимать, и приложения, способные их распознать, не получили большого распространения. Дать с помощью QR-кода ссылку на картинку или песню гораздо проще.
Составление QR-кода проходит в несколько этапов:
- Информация кодируется одним из способов (цифровым, буквенно-цифровым, байтовым или кандзи), превращаясь в поток битов — последовательность нулей и единиц;
- Формируется служебная информация, определяющая версию кода и кодировки;
- Полученные потоки разбивается на блоки;
- К каждому блоку добавляются байты коррекции в зависимости от выбранной версии кода;
- Два блока (исходных данных и коррекции) объединяются в один поток, чтобы получилась последовательность данных.
- Данные заносятся в поле кода. Для этого пространство, оставшееся после введения обязательных элементов, делится на столбики шириной в два модуля. Они заполняются «змейкой», ноль — белый модуль, единица — черный.
Все это не делается вручную: есть программы и сервисы для кодирования информации. Компания Denso Wave, где были созданы QR-коды, предлагает использовать QRdraw Ad и QR Maker Ad. Для тех, кто не хочет заниматься кодированием «с нуля» есть бесплатные и платные сервисы, в том числе с шаблонами, например: QR coder, QR Code generator, Генератор QR онлайн — да тысячи, тысячи их.
Как распознается?
Для пользователя все просто: навел камеру смартфона, получил уведомление о том, что код распознан, нажал на него — а дальше по ситуации: читаешь текст, переходишь по ссылке, добавляешь новый контакт в адресную книгу, регистрируешься в системе.
Для приложения в большинстве случаев тоже больших сложностей нет: черные и белые поля легко распознаются, квадраты в углах подсказывают, что именно нужно читать и где расположена системная информация. Затем в основной части кода белые поля превращаются в нули, черные — в единицы. Получается поток данных, из которых потом восстанавливается исходная информация.
В чём проблема?
Не всегда QR-код удается правильно распознать. Denso Wave предупреждает, что QR-код может не читаться, если был уменьшен или увеличен, если белое поле по ��раям заполнено буквами или изображениями, если для создания кода использованы недостаточно контрастные цвета или код нанесен на рисунок-подложку, если код нанесен на полупрозрачную или прозрачную поверхность (например, клейкую ленту). Несмотря на то, что экспериментировать с внешним видом кода можно, самым надежным остается обыкновенный черно-белый вариант.
QR-код как искусство
Хотя Denso Wave и предупреждает о том, что цветные двумерные коды, коды с картинками и прочие творческие находки не соответствуют стандартам, это не мешает ими пользоваться — или, по крайней мере, «рисовать их». Тут фантазии есть, где развернуться: от цветной ёлочки Лебедева и генераторов, которые позволяют вставить в QR-код текст или картинку, сохранив читаемость, до кодов, выложенных цветами в британских магазинах Marks&Spencer или высаженных можжевельником в Китае.
Альтернативы
При всех своих достоинствах, QR-код — не единственный. Та же Denso Wave разработала Micro QR для передачи меньшего объема информации (вот тут сравнение), SQRC (код, часть информации которого доступна всем, а часть — только пользователям, у которых есть специальный ключ для расшифровки), IQR Code (может иметь разный размер и форму), Frame QR (внутрь можно вставлять изображения). Сравните их все.
Используются и коды, которые не имеют отношения к Denso Wave. Это, например, Aztec Code (его легко узнать по квадрату в центре) на авиа- и железнодорожных билетах, MaxiCode в грузоперевозках, DataMatrix в промышленности, прямоугольный PDF417 для документов.
Российская национальная система маркировки «Честный знак» использует DataMatrix. Индивидуальный код позволяет отслеживать перемещение всех товаров от поставщика к покупателю и исключает возможность появления подделок в торговых сетях. Кроме того, специальное мобильное приложение позволяет любому покупателю убедиться в подлинности товара.
QR-коды сейчас где только не встретишь: на городских достопримечательностях, футболках, в извещениях об уплате налогов. И даже на надгробиях — на случай, если кому-то захочется узнать больше об умершем человеке. Самой же технологии, несмотря на приличный по меркам IT возраст, на кладбище истории пока рано: она явно в самом расцвете сил.
Линейные штрихкоды, кстати, тоже еще вполне живы. Они используются там, где не нужно передавать большой объем информации или переводить пользователя в онлайн. В торговых сетях, библиотеках и на складах вполне достаточно кодирования 20-30 символов. Часто преимуществом линейного штрихкода становится компактность: его можно нанести и на пачку жевательной резинки, и на плату компьютера. Но дело еще и в том, что GS1, международная о��ганизация, которая занимается созданием и внедрением стандартов для бизнеса, выделяет именно линейные коды EAN для основной информации, а QR-коды — для дополнительной. Поэтому наличие зарегистрированного штрихокда EAN необходимо для работы со всеми крупными торговыми сетями.
