《生活中無所不在的科學》:QR Code的「花紋」到底紀錄了什麼?

《生活中無所不在的科學》:QR Code的「花紋」到底紀錄了什麼?
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我們想讓你知道的是

QR Code這個名稱其實是日本DENSO WAVE公司的註冊商標,正式的名稱應該叫「二維條碼」。是從在商店結帳時刷的一維條碼改良而來。

文:川村康文

問:我上次去聽了音樂會喔。入場的時候工作人員用機器刷了門票邊邊的四角形記號,那到底是在刷什麼呢?

答:那個記號叫做二維條碼,是在超市買東西時刷的條碼的進化版喔。條碼上記錄了來聽音樂會的客人的資訊。

問:原來如此啊。可是它的花紋跟一般條碼長得完全不一樣,到底是怎麼作用的呢?

二維條碼是一維條碼的進化版

畫在正方形的框框內,黑白交間的奇妙格紋。只要用智慧手機的相機讀取,就能打開特定的網頁,或是在結帳時用來付款,相信大家都曾經看過才對。

這種條碼現在最常被稱為「QR Code」,但QR Code這個名稱其實是日本DENSO WAVE公司的註冊商標,正式的名稱應該叫「二維條碼」。是從在商店結帳時刷的一維條碼改良而來。

一維條碼原本是為了登記商品價格和管理商品資訊而由物流業界發明的。粗細不等的條紋對應了0∼9的數字,只要用條碼機讀取,就能叫出商品的資訊。然而到了現代,需要登錄的商品資訊愈來愈多,只靠條紋粗細,而且只能記錄數字的一維條碼已經不敷使用。

所以二維條碼才會應運而生。因為不是用條紋,而是用點陣格子,所以可從橫向、縱向兩個維度儲存資訊,儲存的資訊量是舊式條碼的數百倍之多。只記錄數字的話最多可儲存7089字,英數字組合則可達4296,即使是日文漢字也能記錄1817字之多;加上一瞬間就能叫出來的便利性,現在已跳出物流業,廣泛運用在我們的日常生活中。

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資料量比傳統條碼多數百倍的二維條碼。一維條碼只能表示數字。另一方面,二維條碼可以記錄數字、字母、平假名、漢字等資訊,所以也能用來表示姓名、住址、網址。

大部分資料都是為了保險而存在

二維條碼的基本原理,是用白色和黑色的方格代表「0」和「1」,再用二進制數字來表示文字。但除此之外還有很多精心的設計。

QR Code的最大特徵,就是位於最外框三個角落的重疊方塊。這三個方塊叫做「定位標記」,是用來告訴讀取器「二維條碼的位置在這裡」的記號。是一種不論直放、橫放、斜放,從任何角度都能讓機器識別的優秀設計。

檢測到定位標記後,讀取器就會開始解讀定位標記周圍的格紋碼。話雖如此,其實真正記錄了資訊的只有條碼的右半邊,左半邊記錄的是「糾錯碼」。糾錯碼是當二維條碼出現汙損,或是破掉一部分無法讀取時,復原破損資料用的記號。

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另外,二維條碼的資料和糾錯碼,都是依照二進制規則製作的,所以記錄的資料有可能剛好跟糾錯碼長得很像,或是白色跟黑色的部分全都排在一起。這種時候,讀取器就有可能會發生錯誤,所以二維條碼還有在特定規則下反轉黑白格紋,或是修正格紋太集中的機能。這種技術叫做「遮掩(mask)」,所以二維條碼上還同時記錄了告訴讀取機要不要使用遮掩規則的暗號。

換言之,二維條碼上的格紋,不只是單純把網址等訊息替換成黑白方格,還包含了「復原規則」和「讀取規則」等多重保險措施。

相關書摘 ▶《生活中無所不在的科學》:細菌和病毒完全不同,而抗生素只對其中一位有效

書籍介紹

《生活中無所不在的科學:解答日常的疑惑》,台灣東販出版
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作者:川村康文
譯者:陳識中

無論你是大人、小孩、或是文科生,都能透過解答日常生活的疑問、了解科學的原理!

說到「科學」,很多人腦中會瞬間冒出許許多多的化學公式或者物理理論,覺得艱澀難懂,便瞬間放棄了理解科學。但其實科學就在你我身活周遭,不管小至我們手上的手機,大到冰箱甚至隱形戰機,都是科學一點一滴的結晶!

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本書中,我們將列舉那些日常生活中最常產生的「為什麼?」,運用最簡單易懂的科學知識和大量圖表,以最淺顯的方式解答這些疑問。只要從頭到尾讀過一遍,以後即使被孩子們問到「為什麼」,你也能用孩子們馬上就能理解的方式解答他們的疑惑。

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責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


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