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二维码原理之QR码编码原理二(编码)

Clearboyz
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发布于 2017/01/18 10:39
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编码就是把常见的数字、字符等转换成QR码的方法。说具体的编码之前,先说一下QR码的最大容量问题。

一、最大容量

QR码的最大容量取决于选择的版本、纠错级别和编码模式(Mode:数字、字符、多字节字符等)。以版本1、纠错级别为Level Q的QR码为例,可以存储27个纯数字,或17个字母数字混合字符或11个8bit字节数据。如果要存储同样多的内容同时提高纠错级别,则需要采用更高的版本。版本1~9 数据容量、纠错码容量对照如下表:

(version) (error correcting level) (count of data code words) count of EC code words (numeric) (alphanumeric) 8bit
1 L 19 7 41 25 17
1 M 16 10 34 20 14
1 Q 13 13 27 16 11
1 H 9 17 17 10 7
2 L 34 10 77 47 32
2 M 28 16 63 38 26
2 Q 22 22 48 29 20
2 H 16 28 34 20 14
3 L 55 15 127 77 53
3 M 44 26 101 61 42
3 Q 34 36 77 47 32
3 H 26 44 58 35 24
4 L 80 20 187 114 78
4 M 64 36 149 90 62
4 Q 48 52 111 67 46
4 H 36 64 82 50 34
5 L 108 26 255 154 106
5 M 86 48 202 122 84
5 Q 62 72 144 87 60
5 H 46 88 106 64 44
6 L 136 36 322 195 134
6 M 108 64 255 154 106
6 Q 76 96 175 108 74
6 H 60 112 139 84 58
7 L 156 40 370 224 154
7 M 124 72 293 178 122
7 Q 88 108 207 125 86
7 H 66 130 154 93 64
8 L 194 48 461 279 192
8 M 154 88 365 221 152
8 Q 110 132 259 157 108
8 H 86 156 202 122 84
9 L 232 60 552 335 230
9 M 182 110 432 262 180
9 Q 132 160 312 189 130
9 H 100 192 235 143 98

如果要了解更详细的QR码容量信息,可以到电装的网站去看看http://www.denso-wave.com/qrcode/vertable1-e.html

二、模式标识符(Mode Indicator)

QR码的模式(Mode)就是前文提到的数字、字符、8bit 字节码、多字节码等。对于不同的模式,都有对应的模式标识符(Mode Indicator)来帮助解码程序进行匹配,模式标识符是4bit的二进制数:

1、数字模式(numeric mode ): 0001
2、混合字符模式(alphanumeric mode) : 0010
3、8bit byte mode: 0100
4、日本汉字(KANJI mode) : 1000

5、中国汉字(GB2312):1101

由于示例文本串是混合字符,因此将选择alphanumeric mode,其标识码为:0010

三、文本串计数标识符(Character count indicator)

文本串计数标识符用来存储源内容字符串的长度,在版本1-9的QR码中,文本串长度标识符自身的长度被定义为:
数字 : 10bit 
混合字符 : 9bit
8bit 字节码 : 8bit
多字节码 : 8bit

在本例中,源文本串的长度为8个字符,混合字符的长度为9bit,因此将字符个数8编码为9位二进制表示:000001000

加上混合字符模式标识码,总的编码为0010 000001000

四、数据内容编码

 1、数字模式下的编码

在数字模式下,数据被限制为3个数字一段,分成若干段。如:"123456" 将分成"123" 和 "456",分别被编码成10bit的二进制数。“123”的10bit二进制表示法为:0001111011,实际上就是二进制的123。

当数据的长度不足3个数字时,如果只有1个数字则用4bit,如果有2个数字就用7个bit来表示。
如:"9876"被分成"987"和"6"两段,因此被表示为"1111011011 0110"。

2、混合字符模式下的编码

混合字符模式编码,其字符对照表如下:

 0     A   10     K   20     U   30     +   40 
1 1   B 11   L 21   V 31   - 41
2 2   C 12   M 22   W 32   . 42
3 3   D 13   N 23   X 33   / 43
4 4   E 14   O 24   Y 34   : 44
5 5   F 15   P 25   Z 35
6 6   G 16   Q 26   [sp] 36
7 7   H 17   R 27   $ 37
8 8   I 18   S 28   % 38
9 9   J 19   T 29   * 3

 

编码方式为:

源码被分成两个字符一段,如下所示,每段的第一个字符乘上45,再用第二个数字相加。因此每段变成了11bit的2进制码,如果字符个数只有1个,则用6bit表示。

示例: 

    "AB" "CD" "E1" "23"
    45*10+11 45*12+13 45*14+1 45*2+3
    461 553 631 93
0010 000001000 00111001101 01000101001 01001110111

00001011101

3、8bit字节数据不经编码转换直接保存。

 

五、编码终止符(Terminator)

如果编码后的字符长度不足当前版本和纠错级别所存储的容量,则在后续补"0000",如果容量已满则无需添加终止符。此时得到的编码串为:

0010 000001000 00111001101 01000101001 01001110111 00001011101 0000
六、编成8bit码字(Code words)

将以上的编码再按8bit一组,形成码字(code words):

 00100000 01000001 11001101 01000101 00101001 11011100 00101110 10000
如果尾部数据不足8bit,则在尾部充0:

00100000 01000001 11001101 01000101 00101001 11011100 00101110 10000000
如果编码后的数据不足版本及纠错级别的最大容量,则在尾部补充 "11101100" 和 "00010001",直到全部填满。最后,版本1、Level H下的"ABCDE123" 的QR码是:

00100000 01000001 11001101 01000101 00101001 11011100 00101110 10000000 11101100

十进制表示法为:

32 65 205 69 41 220 46 128 236

 

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